热处理4-6章教案

第一次教案§4—4钢的表面热处理教学过程：复习旧课：1、回火的概念及回火的方法、应用。导入新课：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。1、火焰加热表面淬火、工艺：应用氧—乙炔（或其他可燃气体）火焰对零件表面进行快速加热并随后冷却。、特点：淬硬层深度一般为2mm—6mm。加热温度及淬硬层不易控制，易产生过热和加热不均匀现象，淬火质量不稳定。2、感应加热表面淬火、工艺：利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件的表面受到局部加热，并进行快速冷却。、加热速度快；淬火质量好；淬硬层深度易于控制。二、化学热处理1、化学热处理的过程：分解——吸收——扩散2、钢的渗碳、工艺:将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层。、目的：提高钢件表层的含碳量。、渗碳后的工件需经淬火及低温回火。3钢的渗氮4、碳氮共渗第二次教案§4—5零件的热处理分析一、复习旧课化学热处理的过程是什么？渗碳件用于什么钢种？二、导入新课学过的热处理工艺方法很多，都用于什么位置导入。三．新课讲授§4—5零件的热处理分析1、热处理的技术条件一般零件均以硬度作为热处理技术条件。2、热处理的工序位置1）、预备热处理预备热处理包括退火、正火、调质等。2）、最终热处理最终热处理包括淬火、回火及表面热处理等。3、典型零件的热处理分析小结：本次课的主要内容是钢的表面热处理和化学热处理。要求学生掌握钢的表面热处理概念、两种方法和钢的渗碳的原理及热处理方法；并能进行简单的零件热处理工艺的定制。作业：1、激光表面热处理的原理是什么？2、为什么要进行渗碳、渗氮处理？3、表面热处理是为了满足零件的什么性能？第三次教案一，复习旧课热处理的工艺位置如何安排合理？二、导入新课由纯金属的缺点导入三、新课讲授教学过程：新课：§5—1合金元素在钢中的主要作用▲碳素钢的不足：1、淬透性差。2、回火稳定性差。3、综合机械性能差。4、不能满足某些特殊场合的要求。▲合金钢定义：合金钢就是在碳钢的基础上，改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。一、合金元素在钢中的主要作用1、强化铁素体2、形成合金碳化物、合金渗碳体、特殊碳化物3、细化晶粒4、提高钢的淬透性5、提高钢的回火稳定性§5—2合金钢的分类和牌号一、合金钢分类：1、按用途分类：合金结构钢--主用于工程结构、机零件的制造。合金工具钢,--主用于刀、模、量具件等的制造。特殊性能钢.—有特殊物理、化学性能的钢。2、按合金元素总量分类：低合金钢ωMe5%中合金钢ωMe=5%～10%高合金钢ωMe10%二、合金钢的牌号：1、合金结构钢：主用于工程用钢、机械零件制造用钢。牌号表示----两位数+元素符号+数字平均碳--万倍；主加元素，元素平均百分含量（1.5%不标）如:20CrMnTi、60Si2Mn2、合金工具钢：牌号表示----一位数+元素符号+数字平均碳—千倍（1.0%不标）；主加元素,元素平均百分含量（1.5%不标）如:9SiCr、CrWMn；注:而高速钢则不论含碳量多少均不标出,如：W18Cr4V。3、特殊性能钢：----如常用的：不锈钢牌号表示与合金工具钢表示同。但元素种类、含量有差异。如：2Cr13—海轮机叶片；0Cr19Ni9；1Cr18Ni9-储槽、容器等。注：∵不锈钢中C%↑，钢强、硬度↑，而耐腐蚀性↓。∴在含C=0.03%~0.1%时,牌号冠首加“0”；在含C≤0.03%时,牌号冠首加“00”。---耐腐蚀性好4、特殊专用钢：---如常用的：滚动轴承钢牌号表示----G+Cr+“数字”+其它元素号+数字平均Cr—千倍；主加元素,元素平均百分含量。第四次教案一、复习旧课主要解释合金钢的牌号二、导入新课由合金钢在实际中的应用导入三、新课讲授§5—3合金结构钢1、低合金结构钢：低合金高强度结构钢：性能：塑性、韧性、耐蚀性和焊接性均比同含碳素的碳钢高。应用：桥梁、船舶、车辆、锅炉、压力容器起重和线等。牌号：Q295各种容器、储油罐、低压锅炉造船；Q345锅炉、车辆等；Q390起重机等；Q420高压容器、重型机械等。低合金耐钢：车辆、塔架低合金专业用钢2、合金渗碳钢20CrMnT：应用：制造变速齿轮、传动轴；热处理：渗碳后淬火、低温回火。3、合金调质钢：40Cr：应用：制造齿轮、连杆、主轴；热处理：调质4、合金弹簧钢：60Si2Mn：应用：制造弹簧；热处理：淬火、中温回火5、滚动轴承钢：GCr15GCr15SiMn应用：制造滚动轴承；热处理：淬火、低温回火。§5—4合金工具钢合金工具钢分为合金刃具钢、合金模具钢和合金量具钢。1、合金刃具钢合金刃具钢主要用来制造车刀、铣刀、钻头等金属切削刀具。低合金刃具钢低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素的钢。如：9SiCr：制造丝锥、板牙、铰刀等。CrWMn：制造长铰刀、拉刀等。低合金刃具钢的预备热处理是球化退火，最终热处理是淬火后低温回火。2、高速钢（HSS）高速钢（HSS）是一种具有高热硬性。高耐磨性的高合金工具钢。高速钢（HSS）的热硬性可达600度，又称为锋钢。牌号：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2应用：制造切削速度较高的刀具（如车刀、铣刀、钻头等）和形状复杂的成形刀具。热处理：淬火、低温回火。3、合金模具钢冷作模具钢热作模具钢4、合金量具钢第五次一、复习旧课合金钢的应用和热处理二、导入新课有特殊场合对于金属的要求导入三、新课讲授§5—5特殊性能钢1）、不锈钢金属的腐蚀常用不锈钢铬不锈钢常用不锈钢的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr。含碳量较低的钢1Cr13、2Cr13用于制造耐腐蚀、受冲击载荷的零件。如汽轮机叶片、水压机阀门等零件。含碳量较高的钢3Cr13、3Cr13Mo、7Cr13等用于制造弹簧、轴承、医疗器械等铬镍不锈钢铬镍不锈钢常用牌号有0Cr19Ni9、1Cr18Ni9等，通称为18－8型不锈钢。2）、耐热钢抗氧化钢热强钢3）、耐热钢小结：本章主要介绍了各种合金结构钢和合金工具钢的化学成分、性能特点及应用。课后要求学生用表格的形式自己总结对比不同钢种的附加元素的作用、性能及应用，下次课前检查。作业：1.1Cr132Cr133Cr131Cr17与Cr12、Cr12MoV钢中铬的质量分数均在12%以上，是否都是不锈钢？为什么？2.说明下列牌号的成分：Q390A40CrGCr15W18Cr4V1Cr1320CrMnTi60Si2Mn40CrNiMoA3Cr2W8V3.硬质合金可分哪几类？在生产中如何选用？第六次一、复习旧课特殊性能刚的应用和热处理特点二、导入新课由铁碳合金的分类导入三、新课讲授教学过程：新课：§6-1铸铁的组织与分类1.特点1)成分•C﹥2.11%的铁碳合金称为铸铁，特点是含有较高的C和Si，同时也含有一定的Mn、P、S等杂质元素。•为提高铸铁性能，常加入合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等形成合金铸铁。•2)组织•铸铁中C、Si含量较高，C大部分、甚至全部以游离状态石墨（G）形式存在。2)性能•铸铁的缺点是由于石墨的存在，使它的强度、塑性及韧性较差，不能锻造，优点是其接近共晶成分，具有良好的铸造性；一、铸铁的石墨化1.铸铁的石墨化2、石墨化的途径①、从液态中直接结晶出或从奥氏体中直接析出。②、也可以先结晶出渗碳体，再由渗碳体在一定条件下分解而得到（Fe3C→3Fe+C）高温时，石墨化过程进行比较完全；低温时，若冷却速度较快，石墨化过程将部分或全部被抑制。3、影响石墨化的因素影响石墨化的因素主要是铸铁的成分和冷却速度。1）成分：•合金元素可以分为促进石墨化元素和阻碍石墨化元素，•C和Si是铸铁中主要的强烈促进石墨化元素，S是强烈阻碍石墨化元素，降低铸铁的铸造和力学性能，控制其含量。2)冷却速度•冷速越快，不利于铸铁的石墨化，这主要取决于浇注温度、铸型材料的导热能力及铸件壁厚等因素。冷速过快，第二阶段石墨化难以充分进行。二、铸铁的组织与性能的关系1、铸铁的力学性能主要取决于基体的组织和石墨的形态、数量、大小以及分布状态。2.基体•F基体塑性和韧性好，P基体强度、硬度及耐磨性高。三、铸铁的分类1、分类：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。2、石墨形态分类：普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁。§6—2常用铸铁简介一、灰铸铁1、灰铸铁的成分与组织1）、成分：含C量：2.7%~3.6%、含Si量：1.0%~2.2%、S0.15%、P0.3%。2）、组织：由金属基体和在基体中分布的片状石墨组成。（铁素体灰铸铁、铁素体——珠光体灰铸铁、珠光体灰铸铁）2、灰铸铁的性能和孕育处理1）、性能：良好的切削加工性能、铸造性能、耐磨性、减震性、以及低的缺口敏感性。2）、孕育处理：在浇注前往铁水中投入少量的硅铁、硅钙合金等作为孕育剂，使铁水内产生大量均匀分布的晶核，使石墨及基体组织得到细化。3、灰铸铁的牌号及用途1）、HT（灰铁）+三位数字（表示最小抗拉强度数值）。二、可锻铸铁▲俗称马钢、玛钢。是白口铸铁通过石墨化退火，使渗碳体分解成团絮状的石墨而获得的。1、可锻铸铁的组织与性能1）、生产过程：首先铸造成白口铸铁件，然后进行长时间的石墨化退火。2）、根据退火的工艺不同，可形成：铁素体基体的可锻铸铁、铁素体——珠光体基体的可锻铸铁、珠光体可锻铸铁。2、可锻铸铁的牌号及用途1）、由三个字母及两组数字组成。KT（可铁）第三个字母表示可锻铸铁的类别：H表示黑心可锻铸铁，Z表示珠光体可锻铸铁。后面的两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。三、球墨铸铁▲铁水在浇注前经球化处理，使析出的石墨大部分或全部呈球状的铸铁。（加入球化剂:如纯镁、镁合金、稀土镁合金）1、球墨铸铁的组织与性能1)组织：石墨呈球状2）、按其基体组织不同，可分为铁素体球墨铸铁、铁素体——珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁。2、球墨铸铁的牌号及用途1）、QT（球铁）及两组数字组成，两组数字分别代表最低抗拉强度和断后伸长率。四、蠕墨铸铁1、性能：介于片状石墨和球状石墨之间。2、牌号：RUT+三位数字（数字表示最低抗拉强度）小结：作业:P1164、8