金属材料教案（ X页）.doc

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1、第四章钢的热处理【新课导入】：（5分钟）先让学生思考书上的思考题实验:将一根直径为1mm左右的弹簧钢丝剪成两段，放在酒精灯丄同吋加热到赤红色，然后放入水屮和空气屮冷却，冷却后用受进行弯折，对比观察两根钢丝的性能差别?现象：放在水屮冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气屮冷却的一•根钢丝较软且有较好的韧性，可以卷成圆圈而不断裂。得出结论：虽然钢的成分相同，加热温度也相同，但采用不同冷却方法，却能达到不同力学性能。【教学过程】：第一节热处理的原理及分类：（板书人要的组织结构与性能的工艺。热处理的工艺过程:分为加热、保温、冷却三个阶

2、段,它可用温度一吋间坐标图形来表示，称为热处理工艺曲线。钢的热处理分类：1.整体热处理：对工件整体进行穿透加热的热处理工艺。常用的有退火、正火、淬火和回火。2.表而热处理：仅对工件表层进行热处理以改变英组织和性能的工艺。常用的是表而淬火和回火。3.化学热处理：将工件置于一•定温度的活性介质屮保温，使一•种或儿种元素渗入它的表面，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。常用的有渗碳、氮、碳氮共渗、氮碳共渗等。热处理的特点：不改变工件的形状和尺寸，只改变工件的性能。因为铁具有同素杲构转变的特性。热处理的作用：不仅可以提高和改善钢的使

3、用性能和工艺性能，而且可以发挥材料的性能潜力，延长零件的寿命。第二节钢在加热及冷却时的组织转变（讲述人在热处理过程中，由于加热、保温、冷却方式的不同，可以使钢发生不同的组织转变，从而根据实际需要获得不同的性能。（板书）:一、钢在加热时的组织转变1、钢在加热和冷却吋的相变温度一般把加热吋的临界点加注脚“C”字；冷却吋的转温度总要比平衡临界点低，一般把奥氏体冷却吋的实际转变温度加注脚“r”。0加热和冷却对临界转变温响注：加热或冷却时速度越大，组织转变偏离平衡临界点的程度也越大。2、奥氏体的形成钢在加热吋的组织转变，主要包括奥氏体晶粒的

4、形成和长大两个过程。影响奥氏体晶粒长大的因素：⑴加热温度和保温时间：加热温度高、保温吋间长，/晶粒粗大.⑵加热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细.⑶合金元索：阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成冗素。促进奥氏体晶粒长大的冗素：Mn、P。（4）原始组织：接近平衡状态的组织有利于获得细晶粒。二、钢在冷却吋的组织转变1、奥氏体的等温转变⑴过冷奥氏体：奥氏体冷却到A1线以下尚未转变吋的奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠

5、光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。现以共析钢为例说明：㈠珠光体转变：过冷奥氏体在A1到550°C间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，又细分为珠光体、索氏体和屈氏体。（1）珠光体：形成温度为Al・650°C,片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。性能特点：强度较高，硬度适屮，有一定的韧性，具有良好的综合力学性能。（2）索氏体：形成温度为650-600°C,片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S表示。性能特点：优于P（3）屈氏体：形成温度为600-550°C,

6、片层极薄，电镜下可辨，用符号T表示。性能特点：优于S珠光体索氏体屈氏体注：珠光体、索氏体、屈氏体三种组织尢本质区别，只是形态JL的粗细之分,因此其界限也是相对的。在珠光体型转变区内，转变温度越低，则形成的珠光体片层越细。珠光体的力学性能取决于片层间距的大小，片间距越小，钢的强度、破度越高，而塑性和韧性略有改善。㈡贝氏体转变过冷奥氏体在550°C-230°C（Ms）间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表小。根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体（B丄）和下贝氏体（B下）.（1）上贝氏体:形成温度为550-350°Co在光镜下呈

7、羽毛状。上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。（2）下贝氏体：形成温度为350°C-Mso在光镜下呈竹叶状。下贝氏体除了强度、破度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。上贝氏体下贝氏体㈢马氏体转变当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏体类型组织。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。马氏体的形态分板条和针状两类。（1）板条马氏体立体形态为细长的扁棒状在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，严1012/cm2,乂称位错马氏休。性能特点：具有良好的强度及较好的

8、韧性。⑵板条马氏体立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。在电镜下，亚结构主要是挛晶，又称挛晶马氏体。性能特点：硬度大而脆性小。板条马氏体针状马氏体注：高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。当含碳