【文章內(nèi)容簡介】 鋼，則在牌號后面標以字母A。 4．鑄造碳鋼牌號由“鑄鋼”兩漢字的漢語拼音字母字頭“ZG”后面加兩組數(shù)字組成：第一組數(shù)字代表屈服強度，第二組數(shù)字代表抗拉強度值。例如：ZG270—500表示屈服強度不小于270MPa，抗拉強度不小于500MPa的鑄造碳鋼。 第 26 頁鞍 山 技 師 學 院理 論 課 教 案任課教師： 班級： 日期：課程名稱金屬材料與熱處理授課內(nèi)容教材對應(yīng)位置審批：鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變章節(jié)四2授課時數(shù)2授課時間第 周授課方式講授教學目標認 知 目 標鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情 感 目 標熱愛本專業(yè)專業(yè)能力目標掌握鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變教學重點鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變教學難點鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變教 具教學內(nèi)容及教學過程附記第四章 鋼的熱處理167。4－1 熱處理的原理及分類熱處理的分類： 常規(guī)熱處理 退火 正火 淬火 回火表面熱處理 表面淬火 化學熱處理167。4－2 鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變1．鋼在加熱和冷卻時的相變溫度 在加熱時鋼的轉(zhuǎn)變溫度要高于平衡狀態(tài)下的臨界點；在冷卻時要低于平衡狀態(tài)下的臨界點。加熱時的各臨界點：AcAc3和Accm冷卻時的各臨界點：ArAr3和Arcm 第 27 頁教學內(nèi)容及教學過程附記2．奧氏體的形成 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變，主要包括奧氏體的形成和晶粒長大兩個過程。 形核 長大 殘余滲碳體溶解 均勻化 3．奧氏體晶粒的長大 晶粒的長大是依靠較大晶粒吞并較小晶粒和晶界遷移的方式進行。二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 兩種冷卻方式：等溫處理 連續(xù)冷卻1．奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 奧氏體在A1線以上是穩(wěn)定相，當冷卻到A1線以下而又尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為過冷奧氏體。這是一種不穩(wěn)定的過冷組織，只要經(jīng)過一段時間的等溫保持，它就可以等溫轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的新相。這種轉(zhuǎn)變就稱為奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。 共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線圖 第 28 頁教學內(nèi)容及教學過程附記1）高溫等溫轉(zhuǎn)變： 珠光體型轉(zhuǎn)變區(qū)2）中溫等溫轉(zhuǎn)變：貝氏體型轉(zhuǎn)變區(qū) 3）低溫連續(xù)轉(zhuǎn)變：馬氏體型轉(zhuǎn)變區(qū) （1）珠光體型轉(zhuǎn)變區(qū)：高溫等溫轉(zhuǎn)變 共析鋼的過冷奧氏體在A1～550℃溫度范圍內(nèi)，過冷奧氏體將發(fā)生奧氏體向珠光體型的轉(zhuǎn)變 ，即轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體。 （2）貝氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)：中溫等溫轉(zhuǎn)變 在550℃～Ms 溫度范圍內(nèi)，因轉(zhuǎn)變溫度較低，原子的活動能力較弱，轉(zhuǎn)變后得到的組織為含碳量具有一定過飽和程度的鐵素體和分散的滲碳體（或碳化物）所組成的混合物，稱為貝氏體，用符號B表示。貝氏體有上貝氏體（B上）和下貝氏體（B下）之分。 （3）馬氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)：低溫連續(xù)轉(zhuǎn)變 當鋼從奧氏體區(qū)急冷到MS 以下時，奧氏體便開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于轉(zhuǎn)變溫度低，原子擴散能力小，在馬氏體轉(zhuǎn)變過程中，只有γ－Fe向α－Fe的晶格改變，而不發(fā)生碳原子的擴散。因此，溶解在奧氏體中的碳，轉(zhuǎn)變后原封不動地保留在鐵的晶格中，形成碳在α－Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號M表示。2．奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 v1：隨爐冷卻（退火）v2：空冷（正火）v3：油冷（油冷淬火）v4：水冷（水冷淬火） 第 29 頁鞍 山 技 師 學 院理 論 課 教 案任課教師： 班級： 日期：課程名稱金屬材料與熱處理授課內(nèi)容教材對應(yīng)位置審批：正火與退火章節(jié)四3授課時數(shù)2授課時間第 周授課方式講授教學目標認 知 目 標理解熱處理的基本方法情 感 目 標熱愛本專業(yè)專業(yè)能力目標理解熱處理的基本方法教學重點正火、退火的基本方法教學難點正火、退火的基本方法教 具教學內(nèi)容及教學過程附記167。4－3 熱處理的基本方法一、退火與正火機械零件一般的加工工藝順序： 作用：消除前一工序所造成的某些組織缺陷及內(nèi)應(yīng)力，可以改善材料的切削性能，為隨后的切削加工及熱處理（淬火—回火）做好組織準備。 1．退火 退火：將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。常用退火方法： 完全退火 球化退火 去應(yīng)力退火 退火目的：降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷變形加工細化晶粒，均勻組織，為后續(xù)熱處理作好組織上的準備消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件的變形與開裂 第 30 頁教學內(nèi)容及教學過程附記2．正火 正火：將鋼加熱到Ａc3或Ａccm以上30～50℃，保溫適當?shù)臅r間后，在空氣中冷卻的工藝方法。 亞共析鋼：正火目的是細化晶粒，均勻組織，提高機械性能。力學性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件：正火可作為最終熱處理。低、中碳結(jié)構(gòu)鋼：調(diào)整硬度，改善切削加工性能。高碳過共析鋼：正火的目的是消除網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火，為淬火做好組織準備。 加熱溫度范圍 熱處理工藝曲線 1—完全退火 2—球化退火 3—去應(yīng)力退火 4—正火 第 31 頁鞍 山 技 師 學 院理 論 課 教 案任課教師： 班級： 日期：課程名稱金屬材料與熱處理授課內(nèi)容教材對應(yīng)位置審批：淬火與回火章節(jié)四3授課時數(shù)2授課時間第 周授課方式講授教學目標認 知 目 標理解熱處理的基本方法情 感 目 標熱愛本專業(yè)專業(yè)能力目標理解熱處理的基本方法教學重點淬火與回火教學難點淬火教 具教學內(nèi)容及教學過程附記二、淬火與回火 1．鋼的淬火淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1 以上的適當溫度，經(jīng)保溫后快速冷卻（冷卻速度大于v臨），以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。目的：獲得馬氏體組織，提高鋼的強度、硬度和耐磨性。 （1）淬火加熱溫度的選擇 亞共析鋼：Ac3以上30～50℃過共析鋼 ：Ac1以上30～50℃ 碳鋼淬火溫度范圍 第 32 頁教學內(nèi)容及教學過程附記（2）淬火冷卻介質(zhì)的選擇 淬火的冷卻速度必須大于該鋼種的臨界冷卻速度。冷卻中要避免引起鋼件的變形和開裂。冷卻介質(zhì)對鋼的理想淬火冷卻速度應(yīng)是“慢―快―慢” 。（3）常用的淬火方法 單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻介質(zhì)。雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。馬氏體分液淬火；貝氏體等溫淬火。（4）鋼的淬透性與淬硬性 淬透性：規(guī)定條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織深度的能力。 取決于鋼的臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越低，則鋼的淬透性越好。鋼的臨界冷卻速度又主要取決于其化學成份。 淬硬性：鋼在理想的淬火條件下，獲得馬氏體后所能達到的最高硬度。 取決于含碳量的高低。低碳鋼淬火的最高硬度低，淬硬性差；高碳鋼淬火的最高硬度高，則淬硬性好。 （5）鋼的淬火缺陷 氧化與脫碳過熱和過燒變形與開裂硬度不足軟點 第 33 頁教學內(nèi)容及教學過程附記2．鋼的回火 回火：將淬火后的鋼重新加熱到Ac1點以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 目的：降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂。 調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶組織以保證工件不再發(fā)生形狀和尺寸的改變。 獲得不同需要的機械性能。 回火時的組織轉(zhuǎn)變 馬氏體分解；殘余奧氏體分解 滲碳體的形成滲碳體的聚集長大?；鼗饡r鋼的性能轉(zhuǎn)變 隨著加熱溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高?；鼗痄摰男阅苤慌c加熱溫度有關(guān)，而與冷卻速度無關(guān)。 40鋼的力學性能與回火溫度的關(guān)系 回火的分類及應(yīng)用：低溫回火： T1=1500C~2500C組織：回火馬氏體；性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性；應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等中溫回火：T1=3500C~5000C組 織：回火托氏體；應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等 性能：具有高的彈性極限、屈服點；應(yīng)用：彈性零件。高溫回火：T1=500C~6500C組織：回火索氏體；性能：綜合力學性能；應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。調(diào)質(zhì)：生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。 第 34 頁教學內(nèi)容及教學過程附記167。4－5 零件的熱處理分析概述：在機械設(shè)備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這類零件要進行表面熱處理。常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學熱處理。一、 表面淬火 對工件表面進行淬火的工藝稱為表面淬火。 火焰加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火二、化學熱處理 分解 吸收 擴散鋼的滲碳：滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。滲碳件進行熱處理，常用淬火后低溫回火。 第 35 頁鞍 山 技 師 學 院理 論 課 教 案任課教師： 班級： 日期：課程名稱金屬材料與熱處理授課內(nèi)容教材對應(yīng)位置審批：合金元素在鋼中的主要作用合金鋼的分類和牌號章節(jié)五2授課時數(shù)2授課時間第 周授課方式講授教學目標認 知 目 標了解合金元素在鋼中的主要作用及合金鋼的分類和牌號情 感 目 標熱愛本專業(yè)專業(yè)能力目標掌握合金元素在鋼中的主要作用及合金鋼的分類和牌號教學重點合金鋼的分類和牌號教學難點合金鋼的分類和牌號教 具教學內(nèi)容及教學過程附記第五章 合金鋼導言合金鋼：在碳素鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時有目的地加入一種或數(shù)種合金元素的鋼。性能：較高的力學性能、較高的淬透性和回火穩(wěn)定性等，有的還具有耐熱、耐酸、抗蝕性等特殊性能。 167。5－1 合金元素在鋼中的主要作用一、強化鐵素體大多數(shù)合金元素（除鉛外）都能溶于鐵素體，形成合金鐵素體。 由于合金元素與鐵的晶格類型和原子半徑的差異，引起鐵素體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強化作用，使合金鋼中鐵素體的強度、硬度提高，塑性和韌性有所下降。二、形成合金碳化物 第 36 頁教學內(nèi)容及教學過程附記1．合金滲碳體錳、鉻、鉬、鎢等弱、中強碳化物形成元素一般傾向于形成合金滲碳體，合金滲碳體較滲碳體略為穩(wěn)定，硬度也略高，可明顯提高低合金鋼的強度。 2．特殊碳化物 釩、鈮、鈦等強碳化物形成元素能與碳形成特殊碳化物，特殊碳化物比合金滲碳體具有更高的熔點、硬度和耐磨性，而且更穩(wěn)定、不易分解。 三、細化晶粒幾乎所有的合金元素都有抑制鋼在加熱時奧氏體晶粒長大的作用，達到細化晶粒的目的。強碳化物形成元素鈮、釩、鈦等形成的碳化物、鋁（Al）在鋼中形成的AlN和Al2O3細小質(zhì)點，均能強烈地阻礙奧氏體晶粒長大，使合金鋼在熱處理后獲得比碳鋼更細的晶粒。 四、提高鋼的淬透性除鈷外，所有的合金元素溶解于奧氏體后，均可增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲其向珠光體的轉(zhuǎn)變，使C曲線右移，從而減小鋼的臨界冷卻速度，提高鋼的淬透性。 常用提高淬透性的合金元素有：鉬、錳、鉻、鎳（Ni）和硼（B）等。五、提高鋼的回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時，抵抗軟化的