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目录
1.前言·················2
2.零件图分析··············3
3.材料的选择··············4
3.1 初步选材··············4
3.2 确定材料··············5
3.3 20Cr2Ni4A的化学成分、相变点及合金元素作用·····6
4 确定加工路线
4.1 初步确定加工路线············8
4.2 每个步骤的作用·············9
5 热处理工艺方法选择
5.1 预备热处理工艺【4】的选择········10
5.2 渗碳工艺【5】的选择···········11
5.3 最终热处理【6】的选择··········12
6 制定热处理工艺的制度
6.1 正火工艺的制定············12
6.2 高温回火工艺的制定
6.3 渗碳工艺的制定··············17
6.4 高温回火工艺的制定·············21 2
2
6.5 淬火工艺的制定···············21
6.6 低温回火工艺的制定·············25
7 热处理设备选择
7.1 箱式电阻炉的选择··············27
7.2 井式渗碳炉的选择··············28
7.3 热处理冷却设备的选择············29
8 工装设计
8.1 热处理夹具的选择··············30
8.2 热处理辅具·················31
9 检验设备及方法选择
9.1 外观····················35
9.2 硬度····················35
9.3 金相检查··················36
9.4 渗层深度··················37
1 “钢的热处理原理及工艺”作业题
第一章 固态相变概论
1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？
2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。
3、为何新相形成时往往呈薄片状或针状？
4、说明相界面结构在金属固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。
5、固－固相变的等温转变动力学图是“C”形的原因是什么？
第二章 奥氏体形成
1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？
2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？
3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。
4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。
5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？
6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。
第三章 珠光体转变
1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与
过冷度△T的关系。
2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响
如何？
3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，
还有部分细片状珠光体，试分析其原因。
4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？
5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。
6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？
（1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性；
1 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
2 亚共析钢淬火加热温度为Ac3以上30℃～50℃。
共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30℃～50℃。
2．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。 马氏体分级淬火适用于尺寸比较小、形状复杂的工件的淬火。
金属热处理课程设计
一、课程目标
知识目标：
1. 让学生掌握金属热处理的基本概念，包括退火、正火、淬火和回火等常见热处理工艺。
2. 使学生了解金属热处理对金属性能的影响，如硬度、韧性、强度等。
3. 引导学生认识不同金属材料的适宜热处理方法及其在实际工程中的应用。
技能目标：
1. 培养学生运用金属热处理知识解决实际问题的能力，例如分析机械零件的失效原因并进行改进。
2. 提高学生设计简单金属热处理工艺的能力，并能进行初步的工艺参数优化。
3. 培养学生通过查阅资料、进行实验等方法，获取金属热处理相关知识的能力。
情感态度价值观目标：
1. 激发学生对金属材料及加工工艺的兴趣，培养其探究精神。
2. 培养学生具备严谨的科学态度和良好的团队合作精神，在实验和实践中互相学习、互相帮助。
3. 引导学生认识到金属热处理技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用，增强其社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业基础课，旨在帮助学生建立扎实的金属热处理理论基础，为后续专业课程学习打下坚实基础。针对学生特点，课程目标注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。在教学要求方面，强调过程评价与结果评价相结合，关注学生在学习过程中的成长和进步。通过本课程的学习，期望学生能够达到上述具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容
1. 金属热处理基本概念：包括金属热处理的定义、目的、分类及各类热处理工艺的特点。
教材章节：第一章 金属热处理概述
2. 金属热处理原理：介绍金属热处理过程中的组织转变、相变原理及其对金属性能的影响。
教材章节：第二章 金属热处理原理
3. 常见金属热处理工艺：详细讲解退火、正火、淬火、回火等工艺的参数选择、操作步骤及适用范围。
教材章节：第三章 常见金属热处理工艺
4. 金属热处理工艺设计：分析不同金属材料的热处理工艺设计原则，结合实例进行工艺参数优化。
教材章节：第四章 金属热处理工艺设计
