钢的热处理及金属的表面处理

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1、26郑州航空工业管理学院《机械制造工程》教案第3章第三章钢的热处理及金属的表面处理一、教学目的与要求1.了解热处理的基本原理。2.掌握常用热处理的主要工艺过程、作用与应用。3.了解机械零件常用的表面防护方法。二、教学课时数1.理论教学4学时2.实验教学2学时合计6学时三、教学内容1.钢的热处理的基本原理。2.钢的常规热处理的种类，工艺过程，作用及应用。3.钢的表面热处理的种类，工艺过程，作用及应用。4.钢的热处理工艺选用。5.金属的表面防护处理。四、教学重点与难点1.重点钢的常用热处理，作用及应用。2.难点钢的热处理的基本原理。2626郑州航空工业管理学院《机械制造工程

2、》教案第3章五、教学方式1.多媒体授课2.实验教学六、参考书籍1.金属学与热处理，崔忠圻；，TG1/C979，机械工业出版社，20002.热处理手册，中国机械工程学会，TG15-62/Z566=3:1，机械工业出版社，20063.金属工艺学(上)，邓文英，TG/D328=4:1，高等教育出版社，20002626郑州航空工业管理学院《机械制造工程》教案第3章第三章钢的热处理及金属的表面处理概述一、热处理1.热处理概念⑴定义热处理就是在固态下，将金属以一定的加热速度加热到预定的温度，保温一定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。⑵工艺过程P36图3-1加热、保温

3、、冷却。⑶三个主要工艺参数加热温度、保温时间、冷却速度。2.热处理的主要作用⑴改变工件的内部组织例如，钢退火可以得到硬度较低的珠光体组织，而淬火可以得到高硬度的马氏体组织。⑵改变工件的性能，便于切削加工，或者满足工件使用性能的要求例如，低碳钢太软不利于切削，正火处理。⑶改变工件表层的成分、组织、性能例如，汽车汽缸的激光表面淬火、低碳钢渗碳处理。⑷.消除铸造、锻造、焊接等加工工艺过程中所造成的多种缺陷例：细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织、性能更加均匀。3.热处理的分类P37图2626郑州航空工业管理学院《机械制造工程》教案第3章二、表面处理1.定义表面处理是指通

4、过化学或电化学的方法使金属表面或表层生成新的物质，这些物质具有不同于工件基体的性能，从而提高工件表层的耐腐蚀性、硬度，或者起到装饰作用。2.作用⑴耐腐蚀；⑵高硬度，耐磨损；⑶装饰作用，美观。3.常用表面处理工艺方法⑴表面热处理工艺；⑵铝合金型材的氧化着色处理；⑶喷丸处理；⑷高密度太阳能表面处理；⑸离子注入表面处理；⑹黑处理；⑺发蓝处理等。2626郑州航空工业管理学院《机械制造工程》教案第3章第一节钢的热处理基本原理问题1：纯铁的同素异构转变与本章内容有何联系？能够通过热处理改变钢的组织和性能的原因。问题2：为何要学习本节内容？正确理解和应用热处理工艺方法，掌握钢在加热和

5、冷却过程中组织与性能的变化规律。一、钢在加热时的组织转变1.相变温度P37图3-22.共析钢奥氏体化过程P38图3-3F：体心立方，Wc=0-0.02%→A：面心立方，Wc=0-2.11%Fe3C：斜方结构，Wc=6.69%⑴形核Fe3C与F的相界面上优先，Fe3C的转变滞后于F。⑵长大P38图3-4F→A（转变）Fe3C→A（分解、溶入）成份、大小不均匀。⑶均匀化大小：大吃小；成份：扩散均匀。亚共析钢：F+P→F+A→A过共析钢：P+Fe3C→A+Fe3C→A2626郑州航空工业管理学院《机械制造工程》教案第3章3.工艺参数⑴加热速度快：易导致开裂；慢：高温下时间长，

6、意导致粗晶；原则：在不产生开裂的情况下，选用比较快的加热速度。⑵保温时间原则：心部到温度；组织转变充分。二、钢在冷却时的组织转变热处理的关键：冷却过程。冷却方式：P39图3-5过冷奥氏体（A过）：A1温度以下的尚未发生组织转变的奥氏体。1.共析钢等温转变P39图3-6⑴曲线建立A过转变开始时间：1-3%；A过转变终了时间：95-98%。不同温度，孕育期时间不同；孕育期越长，A过越稳定。⑵高温组织转变A1——650℃：P-珠光体;650℃——600℃:S-索氏体,较细的片状珠光体;600℃——550℃:T-屈氏体,极细的片状珠光体.2626郑州航空工业管理学院《机械制造工

7、程》教案第3章⑶中温组织转变贝氏体（B）：铁素体与极细渗碳体组成的机械混合物。550℃——350℃:B上-羽毛状，脆性较大；350℃——240℃:B下-竹叶状，强度、硬度较高，塑性、韧性较好。⑷低温组织转变Ms（230℃）——Mf（-50℃）：M-马氏体。①马氏体相变必须具备两个条件：过冷奥氏体必须以大于临界淬火冷却速度冷却；过冷奥氏体必须过冷到Ms温度以下。②马氏体定义碳溶入α-Fe中所形成的一种过饱和间隙式固溶体。③马氏体性能特点高硬度和高强度，性能主要取决于马氏体中碳的过饱和程度。④马氏体的分类P41图3-7图3-8板条状马氏体/低