资源简介

《热处理的原理及分类》教学设计
一、教学目标：
能力目标：通过本课程的学习，使学生学会根据零件的使用要求合理的选择热处理方法；掌握钢的热处理在零件加工过程中的重要作用；通过播放录像提高学生学习兴趣，培养训练学生的观察能力，增加学生的感性认识；通过讨论调动学生学习的积极性、主动性，培养学生分析问题、解决问题的能力
知识目标：通过本课程的教学，使学生理解钢的热处理在零件加工过程中的重要作用；
德育目标：培养学生良好的学习习惯和实事求是的科学态度，以及严谨的专业思想和良好的职业道德；教育学生要懂得只有通过锻炼，才能成才的道理；树立学生辩证唯物主义的观点，为学习专业课程及今后从事生产技术工作打下必要的基础。
二、教学重点和难点：
1、热处理基本原理深层分析
2、热处理的四种基本方法 （退火、正火、淬火、回火）
三、教学过程:
（一）复习提问：
1、金属材料的力学性能有哪些？
有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。
2、金属材料的工艺性能有哪些？
有铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。
（二）新授内容:
1、实验：
步骤：
（1）将一根直径为1mm左右的弹簧钢丝剪成两段。
（2）放在酒精灯上同时加热到赤红色。
（3）然后分别放入水中和空气中冷却。
（4）冷却后，用手进行弯折。
钢丝的水冷与空冷实验.mpg
现象：
放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。
实验说明：
虽然钢的成分相同，加热的温度也相同，但采用不同的冷却方法，却得到了不同的力学性能。这主要是因为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变化。
过渡：
钢在不同的冷却条件下，钢的内部组织会发生不同的变化，从而钢的性能会发生改变；
同样，钢在不同的加热条件下，钢的内部组织也会发生不同的变化，从而钢的性能也会发生改变。
2、钢材的临界温度：
（1）钢材的机械强度随温度升高而降低，当钢材的温度升高到某一值时，钢材便失去了支撑能力，这一温度值定义为钢材的临界温度。
（不同钢材的临界温度不同）
（2）ch4-热处理及工艺曲线.swf
3、思考
保温的目的是什么？
为了使工件热透，组织转变完全，成分均匀化。
4、提示：
热处理不改变工件的形状和尺寸，只改变工件的性能；铸造，压力加工，焊接，切削加工等，都要改变工件的形状和尺寸。
5、热处理的分类：
常规热处理：退火、正火、淬火、回火
表面热处理：表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）
6、退火(录像)
定义：退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。
常用的退火方法：完全退火、去应力退火和球化退火。
退火的目的：
（1）降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工。
（2）细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做好组织准备。
（3）消除残余内应力，防止工件变形与开裂。
7、正火(录像)
定义：正火是指将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，并保持适当的时间后，在空气中冷却的工艺方法。
目的：细化晶粒，均匀组织，提高机械性能。
正火与退火相比，正火工艺周期短，成本低，性能好，所以在生产中常以正火代替退火。
8、淬火(录像)
定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上的适当温度，经保温后快速冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
目的：为了获得马氏体组织，提高刚的强度、硬度和耐磨性。
传统的淬火冷却介质有油、水、盐水、碱水等，它们的冷却能力依次增加，其中，水和油是目前生产中应用最广的冷却介质。
常用的淬火方法有单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火四种。
钢的淬火缺陷：在热处理生产中，由于淬火工艺控制不当，常会产生氧化与脱碳、过热、变形与开裂、硬度不足及软点等缺陷。
9、回火
所谓回火，是指将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
目的：
（1）降低淬火钢的脆性和内应力，防止变形或开裂。
（2）调整和稳定淬火钢的结晶组织，以保证工件不再发生形状和尺寸的改变。
（3）获得不同需要的机械性能。淬火钢经回火后，其硬度随回火温度的升高而降低，回火一般也是热处理的最后一道工序。
回火的分类：低温回火、中温回火、高温回火
10、调质
生产中把淬火与高温回火相结合的热处理工艺称为“调质”。调质后的工件可获得良好的综合力学性能，因此重要的受力复杂的结构零件一般均采用调质处理。
11、简单说明：
（1）机械零件一般的加工工艺顺序如下：
铸造或锻造→退火或正火→机械粗加工→淬火+回火（或表面热处理） →机械精加工
（2）退火和正火：降低材料的硬度，提高材料的塑性，利于机械加工；
（3）淬火和回火：提高材料的硬度，并保持一定的塑性；
（4）表面热处理可以提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性。
（三）小结：
恰当的热处理不仅可以提高和改善，钢的力学性能和工艺性能，而且能充分发挥材料的性能潜力，延长零件的使用寿命，提高产品的质量和经济效益。因此，热处理工艺在机械制造业中应用极为广泛。
（四）课堂练习：
1、所谓热处理，就是将（ ）的金属或合金采用适当的方式进行（ ）、（ ）和（ ），以获得所需要的 组织结构和性能的工艺。
固态 加热 保温 冷却
2、常规热处理方法有（ ）、（　　）、（　　）和（　　　）；表面热处理又可分为（　　）和（　　）。
退火　　正火　　淬火　　回火　　表面淬火　　化学热处理
（五）课堂延伸：
热处理之所以能使钢的性能发生变化，根本原因是由于铁具有同素异构转变的特性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和结构上的变化。
（六）布置作业：完成课后有关习题。
附：板书设计：
§4－1 热处理的原理及分类
一、热处理的原理
二、热处理的分类
1、常规热处理：退火、正火、淬火、回火
2、表面热处理：表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗）

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