1、項目二常見熱處理課題 常見熱處理【教學目標與要求】一、知識目標1. 掌握退火、正火、淬火和回火的含義和不同點。二、能力目標1）能夠掌握退火、正火、淬火和回火的工藝區別及其對鋼性能的影響。2）理解鋼的常見熱處理工藝的應用。三、素質目標了解熱處理對金屬材料性能的影響。四、教學要求1）熟悉熱處理對金屬材料性能的影響。2）熟悉退火、正火、淬火和回火的含義及熱處理工藝的區別和應用場合。3）了解表面淬火的目的和常用方法。【教學重點】1）退火、正火、淬火和回火的工藝區別及性能特點。2）表面熱處理的作用和常用方法。【難點分析】加熱溫度和保溫冷卻方式的變化為什么會對金屬材料的性能產生大的影響？【分析學生】回火的

2、工藝區別學生不好理解，需要將加熱最高溫度、保溫時間和冷卻速度三個方面來比較它們之間的不同。【教學思路設計】1）突出熱處理的目的及回火的工藝區別。2）表面淬火是提高材料表面硬度的主要方法，要記住常用的淬火方法。【教學安排】2 學時（ 80 分鐘）【教學過程】一、鋼的熱處理熱處理是對金屬材料采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的性能的工藝。鋼經過熱處理后，能有效地改善使用性能和工藝性能，提高產品的質量，延長使用壽命。如菜刀、斧子加熱后速放入水中冷卻可以提高刃口的硬度和耐磨性，使刃口變得鋒利。鋼的熱處理分為整體熱處理和表面熱處理兩類。整體熱處理可以分為退火、正火、淬火和回火。1. 退火將

3、鋼件加熱到適當溫度并保持一定時間，然后緩慢冷卻的工藝稱為退火。例如，用45鋼制造的齒輪加熱到830 C左右，然后在爐中 緩慢冷卻，可消除鍛造成形產生的內應力，細化晶粒，降低硬度，為切削加工創造條件。2. 正火將鋼件加熱到適當溫度并保溫適當時間后，在靜止空氣中冷卻的工藝稱為正火。正火的目的與退火相同，加熱的溫度也相當，但保溫時間比退火短，且在空氣中冷卻，相比之下冷卻速度比退火快，因此得到的硬度比退火高。正火常用于最終熱處理，以提高力學性能。3. 淬火將鋼加熱到某一溫度并保持一定時間，然后以適當的速度冷卻的熱處理工藝稱為淬火。例如，45鋼加熱到860 C左右，保持10分鐘之后，快速投入水中，即可將

4、鋼淬火。淬火的目的是提高工具的硬度和耐磨性。碳素鋼的淬火介質常選擇水，而合金鋼常選擇油。4. 回火將鋼件淬硬后，再加熱到某一溫度并保溫一定時間，再冷卻到高溫的熱處理工藝稱為回火。例如，45 鋼淬火后，需再加熱到860 C以下某個溫度(700) ， 保溫 10 分鐘后，在空氣中慢慢冷卻到室溫。回火的目的是消除淬火的內應力，調整硬度，提高韌性，穩定組織，以獲得所需要的力學性能。回火可分為低溫回火(150 C250 C)、中溫回火(350 C500 C) 和高溫回火(500 C600 C),回火溫度越低，淬火工件的硬度越高， 但韌性差、脆性大。高溫回火的熱處理工藝稱為調質處理，常用于曲 軸、齒輪和軸

5、等零件的處理，以獲得良好的綜合力學性能。5. 表面淬火表面淬火的目的是僅對工件表層進行淬火的工藝稱為表面淬火。為了獲得“表硬心韌”的力學性能。如大齒輪、鋼軌的接縫兩頭都要進行表面淬火，以提高表層的度和耐磨性，而不降低心部的韌性。表面淬火常選用的加熱方法是高頻感應加熱，其加熱時間短，升溫快、變形小且不會形成氧化層。火焰加熱也能作表面淬火，但效果不如高頻感應加熱好。6. 鋼的滲碳與滲氮處理對于低碳合金鋼工件，如20CrMnTi,由于含碳量太低，表面不能淬火，為了提高表面硬度，應先作滲碳處理，使材料表面的碳升高到一定值后再作表面淬火。滲氮的方法與滲碳相似。2、 小結鋼的熱處理有 “四火” ， 其區別

6、在于加熱溫度和冷卻速度各不相同。退火、正火和淬火加熱的溫度相差不大，但是退火在爐內冷卻，正火在空氣中冷卻，淬火在水或油中快速冷卻。回火的加熱溫度分，低、中和高溫三種。高溫回火被稱為調質處理。3、 布置作業任務二 選用熱處理【教學目標與要求】1、 知識目標1. 了解不同熱處理方法對材料使用性能和壽命的影響。2. 能選擇典型零件的熱處理工藝。2、 能力目標能夠初步了解根據工件的工作條件，選用合適的材料熱處理方法和工藝。3、 素質目標了解各種熱處理方法的應用場合。4、 教學要求能讀懂圖樣上標注的熱處理要求，了解該零件的工作要求，初步了解不同零件的熱處理方法。【教學重點】能初步根據工件的工作條件選用合

7、適的熱處理工藝。【教學難點】能為學生提供更多的實踐機會，了解不同工件的工作場合，從而掌握為什么需要對工件進行相應的熱處理。【教學思路設計】1）不同的熱處理方法的目的、作用以及對工件產生的影響。2）用的熱處理零件分類，找出熱處理的不同方法，用舉例、歸納總結的方法來講授課程。【教學安排】2 學時（ 80 分鐘）【教學過程】一、 熱處理的目的改善鋼材內部組織結構和性能，達到消除內力、降低硬度、容易切削或提高硬度、耐磨性、延長使用壽命的目的。通常可分成三類零件來作熱處理。二、彈簧的熱處理彈簧的使用功能要求材料在彈簧變形的許可范圍內，能夠達到設計的使用壽命，即反復循環受力作用而不會發生塑性變形。因此，必

8、須進行熱處理。1. 小直徑彈簧一般彈簧的直徑小于4mm時，采用卷彈簧機器冷繞加工成形。此類彈簧選用低溫回火處理。小直徑彈簧一般常用高碳鋼作原料（如65Mn） ，也有選用合金鋼的（如60Si2Mn） ，還可用不銹鋼、黃銅作原料的，如沙發彈簧、筆芯彈簧和拉力彈簧等。彈簧的斷面形狀以圓形為多，也有選用方形斷面的。2. 大直徑彈簧一般彈簧的直徑大于4mm時，冷繞加工成形困難，需要將材料加熱后再卷曲成形，如火車箱底上的壓縮彈簧。此類熱加工彈簧需要先進行淬火再作回火處理。淬火是為了提高材料的硬度，使其有足夠的硬度，但淬火后材料的脆性增加了，必須作回火處理，消除內部組織的應力，以提高抗疲勞循環次數，達到使用

9、壽命要求。冷繞彈簧應用較多、較廣。3、 齒輪的熱處理齒輪作為機械傳動的主要零件，以圓柱齒輪的應用最廣。由于輪齒表面作反復循環接觸和擠壓，要求具有足夠的接觸疲勞強度和抗彎疲勞強度，因此要求齒面硬度高，而齒根要求具有一定的韌性，具有較高的抗沖擊能力，才能達到使用要求。所以，必須進行熱處理。1. 材料的選擇齒輪材料以中碳鋼為多，如45、 40Cr 鋼。對于心部韌性要求較高的變速箱齒輪，選用低碳合金鋼表面，滲碳后再淬火處理，以達到外硬內韌的效果。2. 熱處理方法熱處理的方法應按淬火后的硬度要求來安排，如以布氏硬度要求的一般作調質處理，以洛氏硬度要求的應先淬火再低溫回火處理。根據硬度的不同要求和材質來決定淬火的溫度和方式等。淬火常選用高頻加熱的方式，其優點是受熱均勻，時間短，不易發生氧化，僅淬硬表面而不會影響心部組織。如果齒輪的模數較大，可選用單齒加熱逐個淬火的方法。4、 軸類零件的熱處理軸類零件在傳動中受到彎曲和扭轉的組合作用，要求軸類材料具有較好的抗彎曲和扭轉能力。一般選用中碳鋼（45 鋼）或中碳合金鋼（40Cr）作軸的材料，再作熱處理。1. 一般軸類零件一般軸類零件硬度要求不高，如果要求硬度在220250HBWt間, 一般只作調質處理即可；如果要求硬度在 2835HRC1間，可選用合 金鋼再正火或調質處理。2主軸零件機床主軸一般采用中空結構，軸的長度較大，且對剛度要求較高，如CA6