【文章內容簡介】 鐵的工藝與設備簡單、成本低。分類及表示方法灰鑄鐵（石墨以片狀）：HT+最小抗拉強度：例如：HT100球墨鑄鐵（石墨以球狀）：QT+最低抗拉強度最低伸長率：例如：QT40018蠕墨鑄鐵（石墨以蠕蟲狀）：RuT+最小抗拉強度：例如：RuT260可鍛鑄鐵（石墨以團絮狀）：KT+H/Z+最小抗拉強度最小伸長率：例如：KTH3000KTZ45006學會查表，查閱以下碳鋼的主要用途：HT100——低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架、重錘等。QT40018——承受沖擊、振動的零件，輪轂、驅動橋殼、減速器殼、撥叉等。RuT260——增壓器廢氣進氣殼體、汽車底盤零件等。KTH30006——彎頭、三通管件、中低壓閥門等。九、 總結學習了碳素鋼、鑄鐵的分類、編號、性能及應用，查閱碳素鋼、鑄鐵的相關資料方法四、布置作業(yè)習題：5；6；7第六講 普通熱處理概述 普通熱處理概述課 題：普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）方法概述時效處理與淬透性的概念課題形式：講授、兩課時教學目的：講解普通熱處理方法概述講解時效處理與淬透性的概念教學要求：掌握普通熱處理工藝原理與方法了解時效處理與淬透性的概念教學重點：普通熱處理工藝原理與方法教學難點：普通熱處理工藝原理與方法教 具：多媒體圖片、表格教學方法：多媒體講解教學過程：三、 案例導入：之前的課題研究了鋼在加熱和冷卻時的組織轉變，如何利用這些組織轉變規(guī)律，來提高鋼的力學性能呢？即鋼在固態(tài)下進行加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織，這些具體的工藝方法，是本講的研究重點內容。四、 教學內容：普通熱處理概述定義:將金屬緩慢加熱到一定溫度，保溫足夠時間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻)的一種金屬熱處理工藝 。目的:使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件消除內應力；降低硬度。細化晶粒；均勻成分；為最終熱處理作好組織準備。（1）完全退火：是將亞共析碳鋼加熱到Ac3線以上約2060186。C，保溫一定時間， 隨爐緩慢冷卻到600186。C以下，然后出爐在空氣中冷卻。這種退火主要用于亞共析成分的碳鋼和和金鋼的鑄件，鍛件及 熱扎型材，目的是細化晶粒，消除內應力與組織缺陷，降低硬度，提高塑性，為隨后的切削加工和淬火做好準備。應用：亞共析碳鋼、合金鋼（2）等溫退火等溫退火是為了保證A在P轉變區(qū)上部發(fā)生轉變，因此冷卻速度很緩慢，所需時間少則十幾小時，多則數(shù)天，因此生產(chǎn)中常用等溫退火來代替完全退火。等溫退火加熱與完全退火相同，但鋼經(jīng)A化后，等溫退火以較快速度冷卻到A1以下，等溫應定時間，使A在等溫中發(fā)生P轉變，然后再以較快速度冷至室溫，等溫退火時間短，效率高。應用：共析鋼、過共析鋼、合金鋼（3）擴散退火（均勻化退火）應用范圍：合金鋼鑄錠和鑄件。目的：消除和金結晶是產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻，故而又稱均勻化退火。工藝：把鑄錠或鑄件加熱到Ac1以上，大約10001200186。C，保溫1015小時，再隨爐冷卻。特點：高溫長時間加熱。鋼中合金元素含量越高，加熱溫度也越高，高溫長時間加熱又是造成組織過熱又一原因，因此擴散退火后需要進行一次完全退火或正火來消除過熱。（4）去應力退火（低溫退火）目的：用于消除鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件以及機加工件中的殘余應力，這些殘余應力在以后機加工或使用中潛在地會產(chǎn)生變形或開裂。工藝：將工件緩慢加熱到600650℃，保溫一定的時間，然后隨爐緩慢冷卻到200℃再出爐空冷。（5）球化退火 球化退火是將鋼加熱至Ac1以上、Accm以下的雙相區(qū)，較長時間保溫，并緩慢冷卻的工藝。目的在于使珠光體內的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄顫B碳體，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、切削性好、冷形變能力大。適用于共析鋼與過共析鋼。（5）球化退火 球化退火是將鋼加熱至Ac1以上、Accm以下的雙相區(qū)，較長時間保溫，并緩慢冷卻的工藝。目的在于使珠光體內的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄顫B碳體，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、切削性好、冷形變能力大。適用于共析鋼與過共析鋼。2 鋼的正火定義:將鋼件加熱到臨界點（Ac3，Acm）3050℃以上，適當保溫進行完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理稱正火正火的目的與退火相同，只是溫度高于退火，且在空氣中冷卻。正火工藝：正火的加熱溫度與鋼的化學成分關系很大低碳鋼加熱溫度為Ac3以上100150℃中碳鋼加熱溫度為Ac3以上50100℃高碳鋼加熱溫度為Accm以上3050℃保溫時間與工件厚度和加熱爐的形式有關，冷卻既可采用空冷也可采用吹風冷卻，但注意工件冷卻時不能堆放在一起，應散開放置。正火后的組織與性能：正火實際上是退火的一種特殊情況，兩者不同之處主要在于正火的冷卻速度較退火快，因此有偽共析組織。正火的應用正火與退火相似，有以下特點：正火鋼的機械性能高，操作簡便，生產(chǎn)周期短能量耗費少，因此盡可能選用正火。正火有以下幾方面的應用：1）普通結構件的最終熱處理；正火可以消除鑄造或鍛造生產(chǎn)中的過熱缺陷，細化組織，提高機械性能。2）改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性；硬度在160230HB的金屬，易切削加工，金屬硬度高，不但難以加工，而且刀具易磨損，能量耗費也大，硬度過低，加工又易粘刀，使刀具發(fā)熱和磨損，且加工零件表面光潔度也很差。3）作為中碳結構鋼制作的較主要零件的預先熱處理；正火常用來為較重要零件進行預先熱處理。例如，對中碳結構鋼正火，可使一些不正常的組織變?yōu)檎＝M織，消除熱加工所造成的組織缺陷，并且它對減小工件淬火變形與開裂提高淬火質量有積極作用。4）消除過共析鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備，這是因為正火冷卻速度比較快，二次滲碳體來不及沿A晶界呈網(wǎng)狀析出。5）對一些大型或形復雜的零件，淬火可能有開裂的危險，正火也往往代替淬火，回火處理，作為這些零件的最終熱處理。概念：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時間，然后以適當速度冷卻，獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理工藝稱為淬火.目的：獲得馬氏體或下貝氏體，提高鋼的強度和硬度。提示：Ｍ或B下不是熱處理所要求的最后組織，淬火后，鋼材還要根據(jù)不同的需要，進行不同溫度的回火，這樣可使淬火Ｍ獲取不同的組織，從而使淬火鋼零件具有不同的機械性能，充分滿足各種工具與零件的使用要求。淬火工藝（1）淬火加熱溫度的選擇淬火溫度的高低與鋼的化學成分有關亞共析鋼 t＝Ac3+(30～70)℃共析鋼，過共析鋼 t＝Ac1+(30～70)℃亞共析碳鋼為什么要加熱到Ac3以上完全Ａ化后淬火呢？若加熱溫度選在Ac1～Ac3之間，組織中有一部分鐵素體存在，在隨后的淬火冷卻中，由于鐵素體不發(fā)生變化而保留下來，它的存在是鋼的淬火組織中存在軟點，降低了淬火鋼的硬度，同時它的存在還會影響鋼的均勻性，影響機械性能，加熱Ac3以上太高也不行，鋼的氧化脫碳嚴重，另一方面Ａ晶粒粗大，淬火后Ｍ粗大，鋼的性能變壞（2）加熱時間的選擇加熱時間指的是升溫與保溫所需時間，加熱時間的長短與很多因素有關，例如，鋼的成分、原始組織、工件形狀、尺寸、加熱介質、裝爐方式、爐溫等許多因素有關，確切計算加熱時間很困難，只是給出一個經(jīng)驗公式： t = a*Dt 加熱時間；a 加熱系數(shù)；D 工件有效厚度（3）淬火冷卻介質理想淬火冷卻速度加熱到A狀態(tài)的鋼，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度是才能獲得要求的M組織。常用的淬火冷卻介質：油、水、鹽水、堿水等。淬火方法單液淬火：直冷，簡單易操作。雙液淬火：先快后慢，降低組織應力。分級淬火：快恒快，降低熱應力與組織應力。等溫淬火：得到B下（工模具、彈簧）。局部淬火：量具等的局部區(qū)域。（4）淬火缺陷的防止方法熱處理生產(chǎn)中，由于熱處理工藝處理不當，常會給工件帶來缺陷，如氧化，脫碳，過熱，過燒，硬度不足，變形與開裂等。氧化：氧化是因為鋼在有氧化性氣體中加熱時，會發(fā)生氧化而在表面形成一層氧化皮，在高溫下，甚至晶界也回會發(fā)生氧化。脫碳：鋼在某些介質中加熱時，這些介質會使鋼表面的含碳量下降，我們稱這現(xiàn)象為“脫碳”。減少或防止鋼在淬火中氧化與脫碳的方法有：采用脫氧良好的鹽溶爐加熱；在可控保護氣氛爐中加熱；在真空爐中加熱；預留足夠的加工余量。變形與開裂：工件的變形與開裂是熱應力與組織應力綜合的結果，但熱應力與組織應力方向恰好相反，如果熱處理適當，它們可部分相互抵消，可使殘余應力減小，但是當殘余應力超過鋼的屈服強度時，工件就發(fā)生變形，殘余應力超過鋼的抗拉強度時，工件就產(chǎn)生開裂。為減小變形或開裂，除了正確選擇鋼材和合理設計工件的結構外，在工藝上可采取下列措施：1）采用合理的鍛造與預先熱處理；2）采用合理的熱處理工藝；3）采用正確的操作方法；4）對于淬火易開裂的部分，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。概念：將經(jīng)過淬火的鋼加熱到AC1以下的適當溫度，保持一定時間，然后冷卻到室溫以獲得所需組織和性能的熱處理工藝?；鼗鸬哪康墨@得工件所需的組織，降低內應力、提高韌性、穩(wěn)定尺寸、改善加工性能，通過調整回火溫度可獲得不同硬度、強度和韌性的力學性能。鋼淬火后一般都必須要進行回火處理，回火決定了鋼在使用狀態(tài)的組織和壽命，因此是很主要的熱處理工序。淬火鋼回火時組織和性能的變化① 馬氏體分解（100～350℃）：回火M(低過飽和α＋ε碳化物)② 殘余奧氏體的分解（200～300℃）：B下③ 碳化物的轉變（250～400℃）：ε碳化物轉變?yōu)镕e3C④ 滲碳體的聚集長大和α相再結晶（400℃） 成為粒狀Fe3C，600℃后粗化45鋼經(jīng)調質和正火后的性能比較由于調質處理后的組織為回火索氏體，其中滲碳體為顆粒狀，而正火所得到的索氏體中滲碳體呈片狀，調質鋼不僅硬度高，且塑性與韌性也高于正火狀態(tài)。調質處理一般作為最終熱處理，但也可以作為表面淬火和化學熱處理的預先熱處理。為了保持淬火后的高硬度及尺寸穩(wěn)定性，淬火后又可進行時效處理（溫度低于低溫回火）。補充1：時效處理概念：將淬火后的金屬工件置於室溫或較高溫度下保持適當時間，以提高金屬強度的熱處理工藝。室溫下進行的時效處理是自然時效；較高溫度下進行的時效處理是人工時效。在機械生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長期放置，然后才進行切削加工。這種措施也被稱為時效。但這種時效不屬於金屬熱處理工藝。 作用是為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。 補充2：鋼的淬透性淬透性表示的是鋼在淬火時所能得到的淬硬層深度。鋼的淬硬性指的是鋼在淬火能達到的最高硬度。用不同的鋼制成相同形狀和尺寸的工件，在同樣條件下淬火，淬透性好的鋼淬硬層較深，淬透性差的鋼淬硬層較淺。三、小結：鋼的退火與正火鋼的淬火鋼的回火時效處理與淬透性四、作業(yè)：課本習題：15；16；17第七講 鋼的表面熱處理167。 鋼的熱處理課 題：表面熱處理的目的、分類常用的表面熱處理工藝應用表面熱處理的典型零件課題形式：講授、兩課時教學目的：講解表面熱處理的目的、分類及應用講解常用的表面熱處理工藝講解表面熱處理的典型零件教學要求：掌握表面熱處理的目的、分類及應用了解常用的表面熱處理工藝了解表面熱處理的典型零件；根據(jù)零件特點選擇合理的表面熱處理方式教學重點：掌握表面熱處理的目的、分類及應用根據(jù)零件特點選擇合理的表面熱處理方式教學難點：表面熱處理的目的、分類及應用根據(jù)零件特點選擇合理的表面熱處理方式教 具：多媒體圖片、表格教學方法：多媒體講解教學過程：案例導入：之前的課題研究了一般的熱處理工藝方法，即“四把火”為代表的普通熱處理工藝。但面對要求表面硬而耐磨，高的疲勞強度，內部足夠的塑性的一類零件，如齒輪、凸輪、軸類等零件時，普通的熱處理工藝無法達到技術要求，那如何通過熱處理，提高這類零件力學性能呢?教學內容：表面熱處理目的：使零件具有“表硬心韌” 的性能特點。 分類：表面淬火、表面化學熱處理表面淬火目的：表面與心部的成分一致，組織不一樣。 工藝：將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。 分類：火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬火、激光加熱表面淬火 應用場合：中碳鋼（Wc —%）, 如45鋼機床齒輪、軸等零件。常用的表面淬火技術圖一1）、火焰加熱表面淬火 裝置：如圖一。淬硬層深度：2—6mm優(yōu)點：方法簡便；無需特殊設備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件；缺點：需要操作熟練，否則造成質量不穩(wěn)定 應用： 軋鋼機齒輪、軋輥； 礦山機械齒輪、軸； 機床導軌、齒輪； 2）、感應加熱表面淬火 裝置：如圖二淬硬層與頻率有關： —2mm，高頻感應加熱（100—1000KHZ）圖二 28mm，中頻感應加熱（—10KHZ）；10—15mm，工頻感應加熱（50HZ） 特點：淬火質量好，表層組織細、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動化，缺點是設備昂貴，勞動條件差。 3）、激光加熱表面淬火工藝： 將高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導迅速自冷而獲得一定淬硬層的工藝操作。硬化層：1—2mm應