钢的表面热处理教案

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1、钢的表面热处理教案课程机械制造基础专业模具设计弓制造学时2一、教学课题：4.4钢的表面热处理二、教学目的掌握部分：1、表面热处理的目的、分类；2、常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火、渗碳）。了解部分：表面热处理的典型零件。三、教学重点、难点：重点：钢的化学热处理工艺（渗碳）。难点：表面淬火与化学热处理的区别。四、教学方法：以课堂讲授为主，演示法为辅。（实物样件、动画和视频演示）。五、教学过程备注课件、视频及动画、多媒体教室、实物样件检查学生到课情况教师提前10分钟到教室准备抽点复习上节课学习的钢的普通热处理部分内容。导入方法：问题导入法、实例导入法。一、问题

2、导入：拿出一把锂刀和一块做过表面热处理的45号钢（已锯开，露出心部），让学生动手锂一下，感觉表面与心部硬度的不同。让学生思考这样的零件具有哪些特点？二、实例导入：机械制造业中，很多机器零件要求表面耐磨损,不易产牛疲劳破坏，而心部却要求有足够的塑性和韧性，如齿轮、轴、凸轮等。在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法（结合上节课内容），都不能满足其要求。低碳钢：可满足心部要求，表面要求不能满足。高碳钢：可满足表面要求，心部要求不能满足。解决这一问题的方法是表面热处理。4.4钢的表面热处理一、表面热处理的目的：（外硕内韧）1、提高零件的表面性能，具有高破度、

3、高耐磨和高的疲劳强度。2、使零件心部具有高的韧性和塑性一防止脆性断裂。二、表面热处理的分类：以讲授法为主主要有两大类：表面淬火和化学热处理。4.4.1钢的表面淬火按照实现方式，表面淬火可分为：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火。4.4.1.1感应加热表面淬火一般用于中碳钢和中碳低合金钢，如45、40Cr>40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硕化，提高耐磨性。感应加热淬火零件的加工工艺路线为：下料…—锻造…―调质或正火・切削加工--感应加热淬火+低温回火-精加工-…检验。一、工作原理感应线圈f交变磁场f感应电流-＞工作电阻f加热，集肤效应-表层加热，快冷f淬硬

4、层。配合视频演示二、感应加热的分类名称频率淬硬深度适用零件高频感应加热50-300KHZl-2mm小型轴，齿轮中频感应加热2.5-10KHZ2-10mm中型轴、齿轮工频感应加热50HZ10-20mm大型轴、齿轮在淬火温度状态下，电流透入的深度与感应电流的频率有关,电流频率越高，电流透入深度越薄，淬火后硬化层也就越薄。三、感应加热的特点1、加热快，生产率高，氧化脱碳少，变形小；2、表面组织细，硬度高；3、容易实现自动化；4、工件形状受限制，圆截面的轴、齿轮等；5、设备昂贵，维修、调整困难。四、应用：轴类、齿轮类、工模具等。如：机床和精密机械上的中小模数齿轮，汽车、

5、矿山机械上的大模数齿轮；花键轴，汽车半轴等；滚丝模、剪刀刃、锂刀。441.2、火焰加热表面淬火一、概念火焰加热表而淬火是用乙烘一氧或煤气一氧等进行淬火。火焰加热表而淬火示意图：二、特点1、设备简单，操作方便，成本低；2、淬火质量不稳定；3、适于单件、小批量及大型零件的生产。三、应用：轧钢机齿轮、轧辘；矿山机械齿轮、轴；普通机床导轨、齿轮。4.4.2钢的化学热处理一、定义将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。二、种类渗碳；渗氮；碳氮共渗等。三、化学热处理的基本过程：分解：化学介质在高温

6、下释放出待渗的活性原子，例如：2CO-CO2+(C)；吸收：活性原子被零件表面吸收和溶解；扩散：活性原子由零件表而向内部扩形成一定的扩散层。四、工艺特点：1、即改变工件表面化学成分，又改变了工件表面组织与性能。2、表而与心部的成分不同，组织不同。4.4.2」渗碳一、定义与目的定义：向钢的表而渗入碳原子的过程。目的：配合视频演示通过化学热处理与表面淬火的不同之处引入。获得具有表硬里韧性能的零件。二、工艺参数温度:900-950°C；层深:022.0mm；硬度:58-62HRC；表Wc：0.85-1.0%；组织：过共析、共析、亚共析组织；后续处理：淬火+低温回火；材

7、料:低碳钢0.15-0.25%；应用：汽车齿轮、活塞销等。目的：表而硬、耐磨，心部韧性好；三、固体渗碳：固体渗碳是一种应用最早的渗碳方法。质量、劳动条件较差，生产率低，应用较少。渗碳介质常用块状木炭加10〜20%的碳酸盐（BaCO3或Na2CO3等）。四、气体渗碳气体渗碳法是把工件置于密封的井式气体渗碳炉中，通入渗碳剂，并加热到渗碳温度900-950°C（常用930°C）,使工件在高温的气氛中进行渗碳。渗碳时间一般为3〜9小时。炉内的渗碳气氛主要由滴入炉内的煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有机液体在高温下分解而成，主要由CO、CO2、H2和CH4等组成。渗碳是工业中最常

8、用的表面热处理工艺。重点