金属材料与热处理教案——表面热处理第41-42课时.doc

项目教学电子教案 （总第 15-16 课时） 一、项目名称：钢的热处理 子项目名称：热处理方法及应用之钢的表面热处理及典型零件热处理技术 课时安排：12 课时，本节为第 9-12 课时。 二、教学目标： 知识目标：1、了解表面热处理的方法 2、掌握不同表面热处理方法的应用 3、掌握典型零件的热处理工艺 能力目标：培养学生综合归纳总结的能力及实际应用能力 情感目标：培养学生的好奇心，进取心。 三、教学重、难点：典型零件的热处理工艺设计 四、教学准备 教师准备：制作多媒体课件，准备教案，涉及项目任务，准备项目作业 预计问题及对策 预计问题： 1、设计零件热处理工艺的时候预备热处理部分同学选择错误，工具钢会选择完全退火，低碳钢会选择退火； 2、渗碳后的零件不设计淬火加低温回火工艺。 对策：复习退火与正火的适用钢材及渗碳后的热处理工艺。 学生准备：预习退火正火、淬火、回火工艺及应用，预习本节课内容 五、教学方法（策略）：讲解法，辩论法，分组讨论法，提出问题法 六、教学手段：启发，引导 七、教学过程： 相关知识：（知识连接） 退火与正火 淬火与回火 教师阐述项目任务： 1、什么样的零件需要表面热处理2、20钢制造的齿轮选择其表面热处理方式3、表面淬火适用什么样的钢材4、比较渗碳和渗氮的优缺点5、为什么渗碳可以使零件表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的综合力学性能6、预备热处理在机械加工中一般安排在什么工序 7、设计出20号钢制造的齿轮的热处理工艺 8、设计出T12钢制造的锉刀的热处理工艺 教师示范讲解：钢的表面热处理和化学热处理 工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学 性能。 方法: 表面淬火 化学热处理 一、表面淬火 1、 定义：是一种不改变钢表层化学成分，但改变表层组织，且信步组织不发生变化的局部热处理工艺。 2、 工艺特征：通过快速加热至淬火温度，使钢的表层奥氏体化，然后急冷以大于Vc的速度冷却，使表层形成马氏体组织，而心部仍保持不变。 3、表面淬火应用: 选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。 4、表面淬火加工的方法:感应加热( 高、中、工频 )、火焰加热、电接触加热法等。 （一）感应加热表面淬火 2、工艺要求：表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。 表面淬火后,必须对零件进行低温 回火处理,以降低淬火应力和脆性。 3、生产特点: 淬火件的质量好; 工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制，生产率高。设备投资大,不适于复杂形状零件 和小批量生产。 （二）火焰加热表面淬火 1、火焰加热表面淬火的基本方法 2、火焰加热表面淬火的特点: 设备简单, 操作方便, 成本低。淬火质量不稳定适于单件、小批量及大型零件的生产。 二、化学热处理： 1、定义：将零件置于一定的化学介质中 , 通过加热、保温，使介中一种或几种元素原子渗入工件表层，以改变钢表层的学成分和组织的热处理工艺。 2、 化学热处理的基本过程 分解: 化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。 吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。 扩散: 活性原子由零件表面向内部扩散, 形成一定的扩散层。 3、 化学热处理进行的条件: 1） 渗入元素的原子必须是活性原子, 而且具有较大的扩散能力。 2） 零件本身具有吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合, 形成化合物。 4、 化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗; 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。 （一）钢的渗碳 1、定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 2、目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 3、用钢: 低碳钢和低碳合金钢 4、方法: 固体、气体、液体渗碳。 5、工艺: 加热温度为900～950℃;渗碳时间一般为3～9小时; 6、渗碳后的组织: P+Fe3CⅡ-P -P+F -0.2%C F + P少 7、 渗碳后的热处理工艺：淬火+低温回火 8、 热处理后的组织：表层：M回+Fe3C+A 心部 F+P 9、常用的钢种: 15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等 二、钢的渗氮 1、定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 2、目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。 3、用钢: 中碳合金钢 4、方法:气体渗氮 5、工艺：加热温度500～600℃; 保温时间0.3～0.5mm/20～50h。 6、热处理特点： 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。 7、渗氮处理后的组织 表层 ：Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。 心部 ： S回。 8、常用的钢种 ： 35 CrMo、18CrNiW、38