钢的表面热处理钢的表面热处理.doc

科目 金属材料与热处理 备课教师 王春青 课题 钢的表面热处理 授课时间 2012.9.12 教学目标 1、掌握钢的表面热处理概念、两种方法；2、掌握钢的渗碳的原理及热处理方法；3、掌握钢的渗氮和碳氮共渗的原理及方法 学生问题预测 教学手段与方法 讲述，视频演示 教学重点与难点 表面热处理的方法及应用 教具、材料准备 视频资料 教材 板书设计 钢的表面热处理的方法 课堂小结 钢热处理的基本方法： 四把火及应用: 课后作业 习题册习题 教学反思 本节内容比较简单，通过举例，激发学生的学习兴趣，教学效果显著，学生学习热情高涨。收到了良好的教学效果。 教学过程 说明及时间安排 温故知新 1、钢的普通热处理包括哪些工艺? 正火、退火、淬火和回火，统称“四把火”。 2、什么是调质？调质处理后钢的组织和性能怎样？ 淬火后高温回火的复合热处理工艺称调质。 调质后的组织为回火索氏体，具有综合力学性能 3、什么是钢的淬透性？ 钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的能力，是钢的固有属性。 概述：在机械设备中，有许多零件（如齿轮、活塞销、曲轴等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面必须具有高硬度和耐磨性，而心部要有足够的塑性和韧性。这类零件要进行表面热处理常用的表面热处理方法有：表面淬火及化学热处理。一、表面淬火??对工件表面进行淬火的工艺称为表面淬火。 在生产中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性 表面和心部性能要求不同的零件实例 在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都有不能满足其要求。 低碳钢 ：可满足心部要求， 表面要求不能满足； 高碳钢： 可满足表面要求， 心部要求不能满足； 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理, 也叫表面淬火。化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。1、火焰加热表面淬火 按照实现方式，表面淬火可分为： 火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 激光加热表面淬火 火焰加热表面淬火是用乙炔－氧或煤气－氧等火焰加热工件表面，进行淬火。??? 火焰加热表面淬火和高频感应加热表面淬火相比，具有设备简单，成本低等优点。但生产率低，零件表面存在不同程度的过热，质量控制也比较困难。因此主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧辊等）的表面淬火。 火焰加热表面淬火示意图 感应加热表面淬火 感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，靠近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行180-200℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。  电流频率与淬硬深度的关系 在淬火温度状态下，电流透入的深度与感应电流的频率有关，电流频率越高，电流透入深度越薄，淬火后硬化层也就越薄。 感应加热表面淬火分类 感应加热表面淬火应用范围 一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。 为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处理常采用正火或调质。 感应加热淬火零件的加工工艺路线为： 下料-----锻造-----调质或正火------切削加工-----感应加热淬火+低温回火-----精加工-----检验 感应加热表面淬火特点 高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（Ac3以上80℃～150℃)进行的, 因此晶核多, 且不易长大，组织细小。 表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力, 显著提高工件的疲劳强度。 因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。 加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。 工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂的零件的感应器不易制造。二、化学热处理 将金属