资源简介

模块三 材料与选用
3.4 钢的热处理
[章节名称]
钢的热处理
［教学目标与要求］
一、知识目标
了解钢的热处理含义、目的、种类，钢的退火、正火、淬火、回火、表面热处理、化学热处理的方法与用途，。
二、能力目标
较熟练地掌握钢的退火、正火、淬火的方法与应用，能正确选择回火方法。
三、素质目标
较熟练地掌握钢的退火、正火、淬火、回火的方法及应用，具有初步运用能力；了解热处理、化学热处理方法与应用。
四、教学要求
较熟练地掌握钢的退火、正火、淬火、回火的方法及应用，具有初步运用能力；一般了解钢的表面热处理、化学热处理方法与应用。
[教学重点]
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、方法及应用。
[难点分析]
淬透性、淬硬性概念及应用。
[分析学生]
钢的退火与正火、淬火、回火是最常用的热处理方法。退火与正火常用作毛坯和零件的预备热处理；淬火是钢强化的主要手段，与回火配合多用作零件的最终热处理，要引导学生认真学习，努力掌握。表面热处理、化学热处理主要解决零件的表面强化问题，是钢的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的补充和完善，相互配合，全面达到零件多种多样的使用性能要求。本次课工艺性强，多利用网络课程视频资料。
[教学设计思路]
讲授与演示交叉进行，讲授中穿插练习与设问、穿插讨论，最后进行归纳。
【教学资源】
机械基础在线开放课程．“中国职教MOOC”频道，高等教育出版社。
[教学安排]
2学时（90分钟）
[教学过程]
一、复习旧课
1．非合金钢、低合金钢、合金钢的牌号、性能、用途与含碳质量分数、含合金元素质量分数的关系；
2.非铁金属的分类、性能与用途。非金属的分类、性能与用途；
3．讲评作业批改情况。
二、导入新课
钢的热处理是采用适当的方式对钢铁材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。
热处理能显著提高钢的力学性能，满足零件使用要求和延长寿命；还可改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产率。
热处理在机械制造中应用很广，汽车、拖拉机中有70%~80%的零件进行热处理，各种刀具、量具、模具等几乎100%要进行热处理。
三、新课教学
（一）钢的热处理
钢的热处理是指采用适当方式将钢或钢制零件进行加热保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。
热处理的方法分为整体热处理（退火、正火、淬火和回火）和表面热处理（表面淬火和化学热处理）。
碳的质量分数不同的钢，在进行退火、正火、淬火、回火操作时所加热温度的区间是不同的。
碳的质量分数一定的钢，在进行退火、正火、淬火、回火操作时，冷却的速度也不同。其原因在于，碳的质量分数一定的铁碳合金在不同的温度下，所具有的状态及组织结构是不同的，铁碳合金状态图揭示了钢在经过热处理之后其性能发生变化的原因。
1．钢的退火与正火
退火与正火的目的是降低材料的硬度，改善切削加工性能。
1）退火
将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理将钢工艺。
2）正火
将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后出炉空冷的热处理工艺。
教师讲授钢的热处理含义、工艺、作用和种类；讲授钢退火、正火的工艺、目的、方法和用途。讲授中演示热处理的作用与重要性，两者的区别在于正火与退火的泠却速度快慢。要举实例来讲课，才能比较之间的不同。
2.钢的淬火
钢的淬火目的是提高材料的表面的硬度。
教师讲授钢淬火的方法、工艺及应用；淬硬性、淬透性概念及它们的区别。讲授中演示钢的淬火视频。以45钢为例来讲课更好懂。
答疑：淬火工艺中的淬硬性和淬透性有区别吗？
3.钢的回火
将淬火钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一定时间，然后空冷到室温的热处理工艺。目的是消除淬火时产生的内应力，按回火温度分成三个：
（1）低温回火 150～250度
（2）中温回火 250～500度
（3）高温回火 500～650度
淬火后高温回火称为调质处理，是合金钢常用的一种提高材料力学性能的有效方法。
钢的回火目的是消除材料淬火后产生的内应力，稳定组织。教师讲授回火的工艺、目的、方法与应用。
4．钢的表面热处理
钢的表面热处理目的是提高表面的硬度和耐磨性，主要的方法有表面淬火和化学热处理。
表面淬火是对表面作淬火处理，可用火焰加热表面，但更多的是采用高频感应加热的方法，然后用水泠却。
化学热处理常用渗碳和氮的方法，渗碳是针对低碳钢的，旨在提高表面碳的含量，再然后进行淬火处理。
教师讲授表面热处理的种类、方法、特点及应用。教师用视频演示火焰淬火特点及应用，感应加热基本原理与热处理的过程。
教师讲授化学热处理工艺、作用、方法与应用。教师演示化学热处理过程。
四、小结（5分钟）
简述钢的退火、正火、淬火、回火的目的、方法及应用。
作业布置
活动作业：取一段铁丝，用打火机烧红，然后放入100℃、40℃、20℃三种不同温度的水中冷却，然后体验铁丝的硬度是否有差别？

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