鋼的表面熱處理教案

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1、鋼的表面熱處理教案課程機(jī)械制造基礎(chǔ)專業(yè)模具設(shè)計弓制造學(xué)時2一、教學(xué)課題：4.4鋼的表面熱處理二、教學(xué)目的掌握部分：1、表面熱處理的目的、分類；2、常用的表面熱處理工藝（感應(yīng)加熱表面淬火、滲碳）。了解部分：表面熱處理的典型零件。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：重點(diǎn)：鋼的化學(xué)熱處理工藝（滲碳）。難點(diǎn)：表面淬火與化學(xué)熱處理的區(qū)別。四、教學(xué)方法：以課堂講授為主，演示法為輔。（實(shí)物樣件、動畫和視頻演示）。五、教學(xué)過程備注課件、視頻及動畫、多媒體教室、實(shí)物樣件檢查學(xué)生到課情況教師提前10分鐘到教室準(zhǔn)備抽點(diǎn)復(fù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)的鋼的普通熱處理部分內(nèi)容。導(dǎo)入方法：問題導(dǎo)入法、實(shí)例導(dǎo)入法。一、問題

2、導(dǎo)入：拿出一把鋰刀和一塊做過表面熱處理的45號鋼（已鋸開，露出心部），讓學(xué)生動手鋰一下，感覺表面與心部硬度的不同。讓學(xué)生思考這樣的零件具有哪些特點(diǎn)？二、實(shí)例導(dǎo)入：機(jī)械制造業(yè)中，很多機(jī)器零件要求表面耐磨損,不易產(chǎn)牛疲勞破壞，而心部卻要求有足夠的塑性和韌性，如齒輪、軸、凸輪等。在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法（結(jié)合上節(jié)課內(nèi)容），都不能滿足其要求。低碳鋼：可滿足心部要求，表面要求不能滿足。高碳鋼：可滿足表面要求，心部要求不能滿足。解決這一問題的方法是表面熱處理。4.4鋼的表面熱處理一、表面熱處理的目的：（外碩內(nèi)韌）1、提高零件的表面性能，具有高破度、

3、高耐磨和高的疲勞強(qiáng)度。2、使零件心部具有高的韌性和塑性一防止脆性斷裂。二、表面熱處理的分類：以講授法為主主要有兩大類：表面淬火和化學(xué)熱處理。4.4.1鋼的表面淬火按照實(shí)現(xiàn)方式，表面淬火可分為：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火。4.4.1.1感應(yīng)加熱表面淬火一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼，如45、40Cr>40MnB鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面碩化，提高耐磨性。感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線為：下料…—鍛造…―調(diào)質(zhì)或正火?切削加工--感應(yīng)加熱淬火+低溫回火-精加工-…檢驗。一、工作原理感應(yīng)線圈f交變磁場f感應(yīng)電流-＞工作電阻f加熱，集膚效應(yīng)-表層加熱，快冷f淬硬

4、層。配合視頻演示二、感應(yīng)加熱的分類名稱頻率淬硬深度適用零件高頻感應(yīng)加熱50-300KHZl-2mm小型軸，齒輪中頻感應(yīng)加熱2.5-10KHZ2-10mm中型軸、齒輪工頻感應(yīng)加熱50HZ10-20mm大型軸、齒輪在淬火溫度狀態(tài)下，電流透入的深度與感應(yīng)電流的頻率有關(guān),電流頻率越高，電流透入深度越薄，淬火后硬化層也就越薄。三、感應(yīng)加熱的特點(diǎn)1、加熱快，生產(chǎn)率高，氧化脫碳少，變形?。?、表面組織細(xì)，硬度高；3、容易實(shí)現(xiàn)自動化；4、工件形狀受限制，圓截面的軸、齒輪等；5、設(shè)備昂貴，維修、調(diào)整困難。四、應(yīng)用：軸類、齒輪類、工模具等。如：機(jī)床和精密機(jī)械上的中小模數(shù)齒輪，汽車、

5、礦山機(jī)械上的大模數(shù)齒輪；花鍵軸，汽車半軸等；滾絲模、剪刀刃、鋰刀。441.2、火焰加熱表面淬火一、概念火焰加熱表而淬火是用乙烘一氧或煤氣一氧等進(jìn)行淬火?；鹧婕訜岜矶慊鹗疽鈭D：二、特點(diǎn)1、設(shè)備簡單，操作方便，成本低；2、淬火質(zhì)量不穩(wěn)定；3、適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。三、應(yīng)用：軋鋼機(jī)齒輪、軋轆；礦山機(jī)械齒輪、軸；普通機(jī)床導(dǎo)軌、齒輪。4.4.2鋼的化學(xué)熱處理一、定義將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。二、種類滲碳；滲氮；碳氮共滲等。三、化學(xué)熱處理的基本過程：分解：化學(xué)介質(zhì)在高溫

6、下釋放出待滲的活性原子，例如：2CO-CO2+(C)；吸收：活性原子被零件表面吸收和溶解；擴(kuò)散：活性原子由零件表而向內(nèi)部擴(kuò)形成一定的擴(kuò)散層。四、工藝特點(diǎn)：1、即改變工件表面化學(xué)成分，又改變了工件表面組織與性能。2、表而與心部的成分不同，組織不同。4.4.2」?jié)B碳一、定義與目的定義：向鋼的表而滲入碳原子的過程。目的：配合視頻演示通過化學(xué)熱處理與表面淬火的不同之處引入。獲得具有表硬里韌性能的零件。二、工藝參數(shù)溫度:900-950°C；層深:022.0mm；硬度:58-62HRC；表Wc：0.85-1.0%；組織：過共析、共析、亞共析組織；后續(xù)處理：淬火+低溫回火；材

7、料:低碳鋼0.15-0.25%；應(yīng)用：汽車齒輪、活塞銷等。目的：表而硬、耐磨，心部韌性好；三、固體滲碳：固體滲碳是一種應(yīng)用最早的滲碳方法。質(zhì)量、勞動條件較差，生產(chǎn)率低，應(yīng)用較少。滲碳介質(zhì)常用塊狀木炭加10?20%的碳酸鹽（BaCO3或Na2CO3等）。四、氣體滲碳?xì)怏w滲碳法是把工件置于密封的井式氣體滲碳爐中，通入滲碳劑，并加熱到滲碳溫度900-950°C（常用930°C）,使工件在高溫的氣氛中進(jìn)行滲碳。滲碳時間一般為3?9小時。爐內(nèi)的滲碳?xì)夥罩饕傻稳霠t內(nèi)的煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有機(jī)液體在高溫下分解而成，主要由CO、CO2、H2和CH4等組成。滲碳是工業(yè)中最常

8、用的表面熱處理工藝。重點(diǎn)