钢的热处理示范课教案

钢的热处理部分教案钢的热处理部分一、教学目的及要求通过本章学习使学生理解热处理的基本概念掌握钢的加热转变和冷却转变的基本规律及特点。

掌握并了解钢的常用热处理工艺并能够运用过冷奥氏体转变曲线进行热处理工艺分析。

二、主要内容 1热处理的基本概念 2钢在加热和冷却时的组织转变及转变产物的形态和性能特点3钢的退火和正火钢的淬火和回火 4 钢的表面淬火和化学热处理三、学时安排讲课8学时实验5学时。

四、教学重点 1钢在加热和冷却时的组织转变及转变产物的形态和性能特点 2常用热处理工艺及应用五、教学难点 1钢的过冷奥氏体转变 2钢的热处理工艺及应用 3钢的淬透性的概念六、教学过程本篇六、七章讨论钢的热处理原理和热处理基本类型、含义、工艺要点及应用。

热处理概述 1定义指将材料在固态下加热到一定温度保温一定时间以适当速度冷却以获得所需组织结构和性能的工艺方法。

2热处理的工艺过程。

包括三个阶段加热、保温和冷却如图所示。

加热热处理的第一道工序。

不同的材料其加热工艺和加热温度都不同。

保温目的是要保证工件烧透防止脱碳、氧化等。

保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。

一般按每分种12毫米计算工件越大材料的导热性越差保温时间就越长。

冷却最后一道工序也是最重要一道工序。

冷却速度不同工件热处理后的组织和性能不同如表所示组材料成份加工工艺组织结构材料性能四者相互依存。

3目的和作用在工业生产中热处理的应用很广泛。

据统计在机床制造中约6070的零件要经过热处理在汽车、拖拉机制造中需要热处理的零件多达7080而工模具及滚动轴承则要100进行热处理。

总之凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。

目的一是提高材料的使用性能延长零件的使用寿命。

二是改善材料的工艺性能确保后续加工的顺利进行。

其共同点是只改变内部组织结构不改变表面形状与尺寸。

4基本类型 1根据加热和冷却方式以及组织和性能特点的不同分类见教材 2按热处理在零件生产工艺过程中的位置和作用不同分类预备热处理是零件加工过程中的一道中间工序也称为中间热处理其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力为后续的机加工或进一步的热处理作准备。

项目教学电子教案（总第30・31课时）一、项目名称：钢的热处理1・子项目名称：钢在加热及冷却时的组织转变：钢在加热时的组织转变2•课时安排：_4,本节为第1-2课时。

二、教学目标：1 •知识目标：1）、了解热处理的定义、过程及方法；2）、掌握钢材加热时的组织转变；3）、掌握钢材加热时细化晶粒的措施。

2•能力目标：培养学生分析问题解决问题的能力。

3・T青感目标：培养互帮互助的协作精神。

三、教学重、难点：重点：钢材加热时的组织转变难点：加热和冷却时的临界点四、教学准备：1 •教0帀准备：制作课件，准备教案、提出项目任务，给出完成项目的相关知识五、教学方法（策略）: 问题法、座谈法、竞赛法2•学生准备：预习木项口。

六、预计问题及对策：问题：共析钢和过共析钢在加热时的组织转变。

对策：根据铁碳合金相图先分析共析钢和过共析钢在不同温度下的组织。

七、教学辅助手段：八.教学过程：教师阐述项目任务：1、分析实际加热过程中，钢材晶粒粗大的原因2、加热过程中可通过那些方式获得细晶粒的钢材3、绘制出热处理工艺曲线4、画出钢材加热、冷却和理论临界点并理解其含义5、分析过共析钢和亚共析钢在加热时的组织转变知识链接/示范讲解：一、钢的热处理定义:•把钢在固态下加热到一定温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。

1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。

------- 叫预先热处理。

2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。

-------- 叫最终热处理。

三、热处理的方法（按工艺方法不同分）整体热处理表而热处理化学热处理r退火：完全退火、球化退火、去应力退火等正火V淬火："表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热＜物理气相沉积:化学气相沉积I渗孰I碳氮共渗I其它：渗其它金属或非金属、多元共渗热处理基本原理•热处理之所以能够使钢的性能发生很大变化，主要是由于在加热和冷却过程中，钢的内部组织发生了变化造成的的热处理目的:•以共析钢为例（3卢0・77%）影响奥氏体形成的因素:•温度：温度越高，原子扩散能力越大，加速奥氏体形成。

课题：钢材热处理一、教学目的掌握部分：1、热处理的目的、分类；2、常用热处理工艺的方法和应用。

了解部分：典型零件的常用热处理工艺分析。

二、教学重点、难点：重点：钢的常用热处理工艺(四把火)。

难点：退火、正火、淬火和回火的区别与应用。

一、钢的热处理的概念：1、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。

2、热处理能显着提高钢的力学性能，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。

3、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。

1．热处理的应用钢是现代工业、农业、交通、国防及生活中应用最为广泛的一种金属材料，具有许多良好的性能。

但随着科学技术的不断提高和发展，对金属材料的性能要求也不断的提高，其中热处理工艺就是提高和改善钢性能的一种重要方法，如齿轮、曲轴、弹簧、锤子、刃具等它们的各种机械性能都是通过热处理的加工来达到要求的。

2．热处理的基本过程定义：采用适当的方式对钢铁材料进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。

图1 热处理工艺曲线示意图制作工件的材料对热处理工艺有非常大的影响。

工件在进行热处理操作之前首先要确定工件的具体材料。

因为不同的材料，它的化学成份不同，它的热处理工艺也不同，但总体来说工艺都如上图所示。

1）工件加热升温的目的一般金属材料在常温下其内部组织有许多种。

例如钢在常温下其内部有珠光体、铁素体等组织。

随着温度的升高，当达到727℃或超过727℃时，就发生了组织转变。

常温的组织开始转变为高温的组织，也就是向奥氏体转变。

此阶段主要就是奥氏体的形成，包括：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核长大；（3）残余奥氏体溶解；（4）奥氏体成分均匀化。

2）保温的目的金属材料随着温度的升高超过临界温度就会发生组织转变。

但是转变数量的多少同加热温度，加热速度和工件几何尺寸等因素有关。

第四节淬火教学重点与难点1．重点淬火、回火2．难点淬透性和淬硬性教学方法与手段1．利用挂图等教具。

2．举生活中应用淬火与回火的现象，分析原理与应用，触类旁通。

教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。

♦临界冷却速度是指获得马氏体的最低冷却速度。

♦马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，硬度较高，用符号M表示。

马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数。

马氏体中由于溶入过多的碳原子，从而使α-Fe晶格发生畸变，增加其塑性变形抗力，故马氏体中碳的质量分数越高，其硬度也越高。

一、淬火(一)淬火的目的淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体)组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火工艺相配合，更好地发挥钢材的性能潜力。

(二)淬火工艺1．淬火加热温度的确定亚共析钢淬火加热温度为Ac以上30℃～50℃。

3以上30℃～50℃。

共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac12．淬火介质常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴和空气等。

3．淬火方法(1)单液淬火。

♦将已奥氏体化的钢件在一种淬火介质中冷却的方法。

例如，低碳钢和中碳钢在水中淬火，合金钢在油中淬火等。

单液淬火方法主要应用于形状简单的钢件。

(2)双液淬火。

♦将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质中，在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的方法，称为双液淬火。

例如，先在水中冷却后在油中冷却的双液淬火。

双液淬火主要适用于中等复杂形状的高碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。

(3)马氏体分级淬火♦工件加热奥氏体化浸入温度稍高于或稍低于Ms点的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体达到冷却介质温度后取出空冷以获得马氏体组织的淬火方法，称为马氏体分级淬火。

马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力，并缓和相变过程中产生的组织应力，减少淬火变形。

20钢热处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握20钢的基本成分、性质及应用范围；2. 使学生了解热处理的基本原理，理解20钢在不同热处理工艺下的组织结构及性能变化；3. 帮助学生掌握20钢热处理工艺参数的调整方法，并能根据性能要求选择合适的热处理工艺。

技能目标：1. 培养学生运用显微镜观察20钢热处理前后组织结构的能力；2. 培养学生设计简单的20钢热处理工艺方案，并能进行初步的实验操作；3. 提高学生运用所学知识解决实际工程问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对材料学科的兴趣，激发学生探索科学奥秘的热情；2. 培养学生严谨、务实、创新的学习态度，提高学生的自主学习能力；3. 强化学生的团队合作意识，培养学生在团队中沟通、协作的能力。

课程性质：本课程为专业实践课，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高学生的实践操作能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的金属材料基础知识，对热处理工艺有一定的了解，但实践经验不足。

教学要求：结合学生特点，注重实践操作，提高学生的动手能力；采用启发式教学，引导学生主动思考、探究问题；强调团队合作，培养学生的沟通协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工作中，为未来的职业发展打下坚实基础。

二、教学内容1. 20钢的基本性质与成分：包括20钢的化学成分、力学性能、用途等，参考教材第二章第一节；2. 热处理基本原理：介绍热处理的定义、目的、分类，讲解加热、保温、冷却过程中的组织转变，对应教材第二章第二节；3. 20钢热处理工艺及组织性能关系：分析不同热处理工艺（如退火、正火、淬火、回火）对20钢组织结构和性能的影响，参考教材第二章第三节；4. 热处理工艺参数调整方法：探讨如何根据性能要求调整热处理工艺参数，包括加热温度、保温时间、冷却速度等，结合教材第二章第四节；5. 实践操作：设计20钢热处理实验，让学生动手操作，观察组织结构变化，对应教材第二章实验部分；6. 工艺方案设计：培养学生根据性能要求设计20钢热处理工艺方案，包括工艺流程、参数选择等，参考教材第二章案例分析。

课题：钢材热处理一、教学目的:掌握部分：1、热处理的目的、分类；2、常用热处理工艺的方法和应用。

了解部分：典型零件的常用热处理工艺分析。

二、教学重点、难点：重点：钢的常用热处理工艺(四把火)。

难点：退火、正火、淬火和回火的区别与应用。

一、钢的热处理的概念：1、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。

2、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。

3、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。

1．热处理的应用钢是现代工业、农业、交通、国防及生活中应用最为广泛的一种金属材料，具有许多良好的性能。

但随着科学技术的不断提高和发展，对金属材料的性能要求也不断的提高，其中热处理工艺就是提高和改善钢性能的一种重要方法，如齿轮、曲轴、弹簧、锤子、刃具等它们的各种机械性能都是通过热处理的加工来达到要求的。

2．热处理的基本过程定义：采用适当的方式对钢铁材料进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。

图1 热处理工艺曲线示意图制作工件的材料对热处理工艺有非常大的影响。

工件在进行热处理操作之前首先要确定工件的具体材料。

因为不同的材料，它的化学成份不同，它的热处理工艺也不同，但总体来说工艺都如上图所示。

1）工件加热升温的目的一般金属材料在常温下其内部组织有许多种。

例如钢在常温下其内部有珠光体、铁素体等组织。

随着温度的升高，当达到727℃或超过727℃时，就发生了组织转变。

常温的组织开始转变为高温的组织，也就是向奥氏体转变。

此阶段主要就是奥氏体的形成，包括：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核长大；（3）残余奥氏体溶解；（4）奥氏体成分均匀化。

2）保温的目的金属材料随着温度的升高超过临界温度就会发生组织转变。

4.4钢的表面热处理教学设计教学内容：1、钢材进行表面热处理的原因2、表面热处理的方法、种类及特点教学目标：知识目标：1、掌握钢材进行表面热处理的原因2、掌握表面热处理的方法、种类及特点能力目标：培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力。

教学重点：钢材进行表面热处理的原因教学难点：表面热处理的方法、种类及特点教学辅助：多媒体课件教学课时：50分钟教学过程：一组织教学点名,稳定学生情绪二复习提问1、什么是回火，目的是什么？2、回火过程分几个阶段？3、回火分为哪几种，分别达到什么样的组织及特点？4、什么是调质处理，什么是回火脆性？三讲解新课在机械设备中，有许多的零件是在冲击载荷、扭转载荷及摩擦条件下工作的，如齿轮、活塞销、曲轴，它们要求表面具有很高的硬度和耐磨性，而心部要具有足够的塑性和韧性。

为满足这类零件的性能需求，实际生产中一般按照心部的力学性能进行选材和常规热处理，然后再通过避免热处理的方法强化零件表面的力学性能，以达到“外硬内韧”的要求。

常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。

一、表面淬火概念：表面淬火时一种仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。

原理：通过快速加热，使钢的表层奥氏体化，在热量尚未传到零件中心时就立即予以冷却淬火的方法。

它不改变钢的表层好像成分，但改变了表层组织。

范围：中碳钢和中碳合金钢。

种类：火焰加热表面淬火，感应加热表面淬火，电接触表面加热淬火，激光加热表面淬火。

常用的有前两种。

1、火焰加热表面淬火：应用氧--乙炔或其他可燃气体火焰进行表面加热淬火。

淬硬层深度一般为2--6mm。

特点：加热温度及淬硬层深度不易控制，易产生过热和加热不均匀的现象，淬火质量不稳定。

但不需要特殊设备，适用于单件或小批量生产。

2、感应加热表面淬火：利用感应电流通过工件所产生的热效应进行表面加热淬火。

特点：加热速度快，仅需要几秒或几十秒的时间；由于速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后表层获得细针状马氏体，硬度高，淬火质量好；淬硬层深度容易控制，易实现机械化和自动化，但设备复杂、成本高，适用于大批量生产。