航空工程材料教案鋼的化學(xué)熱處理

1、項(xiàng)目 （任務(wù)）學(xué)習(xí)子情境：鋼的化學(xué)熱處理的認(rèn)知授課班級(jí)授課教師地 點(diǎn)課時(shí)/累計(jì)審批/日期多媒體教室2/38授課周次課程類型理論課教學(xué)方法舉例教學(xué)目標(biāo)知 識(shí) 目 標(biāo)能力（技能）目標(biāo)1、掌握化學(xué)熱處理的種類、意義、目的、工藝及應(yīng)用。2、了解局部熱處理的概念。會(huì)利用化學(xué)熱處理改善航空零件的力學(xué)性能重難點(diǎn)及解決方法重點(diǎn)：化學(xué)熱處理的種類、意義、目的、工藝及應(yīng)用。難點(diǎn)：化學(xué)熱處理的種類及應(yīng)用。解決方法：舉例、多媒體演示能力訓(xùn)練任務(wù)及案例工作于摩擦條件下的零件如齒輪、軸類教學(xué)回顧回顧前面所學(xué)的鋼的回火、表面淬火教學(xué)過程設(shè)計(jì)：1.復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容。2.多媒體演示、講解化學(xué)熱處理的種類、意義、目的、工藝及應(yīng)用

2、。學(xué)習(xí)子情境：鋼的化學(xué)熱處理的認(rèn)知一、教學(xué)回顧：回顧前面所學(xué)的鋼的回火、表面淬火二、鋼的化學(xué)熱處理1、定義：工件在活性介質(zhì)中表面層滲入一種或幾種元素，通過隨后的熱處理，達(dá)到表面強(qiáng)化和改善表面層的理化性能特點(diǎn)：不僅改變表層組織，而且改變表層成分。基本過程：a、化學(xué)介質(zhì)出活性原子如：CH42H2+C C2H42H2+2Cb、活性原子被工件表面吸收c、活性原子向工件內(nèi)部擴(kuò)散2、常用方法：以滲入的元素種類來命名a、鋼的滲碳滲碳就是將低碳鋼放入高碳介質(zhì)中加熱、保溫，以獲得高碳表層的化學(xué)熱處理工藝。滲碳的主要目的是提高零件表層的含碳量，以便大大提高表層硬度，增強(qiáng)零件的抗磨損能力，同時(shí)保持心部的良好韌性。與

3、表面淬火相比，滲碳主要用于那些對表面有較高耐磨性要求，并承受較大沖擊載荷的零件。滲碳用鋼為低碳鋼及低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。含碳量提高，將降低工件心部的韌性。滲碳方法根據(jù)使用時(shí)滲碳劑的不同狀態(tài)，滲碳方法可以分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳三種，常用的是前兩種，尤其是氣體滲碳。a）氣體滲碳是將工件置于密封的氣體滲碳爐內(nèi)，加熱到900以上（一般900950），使鋼奧氏體化，向爐內(nèi)滴入易分解的有機(jī)液體（如煤油、苯、甲醇、醋酸乙酯等），或直接通入滲碳?xì)夥胀ㄟ^在鋼的表面上發(fā)生反應(yīng)，形成活性碳原子。b）固體滲碳是將工件和固體滲碳劑裝入滲碳箱中，

4、用蓋子和耐火泥封好，然后放在爐中加熱至900950，保溫足夠長的時(shí)間，得到一定厚度的滲碳層。固體滲碳劑通常是一定粒度的木炭與15%20%的碳酸鹽（BaCO3或Na2CO3）的混合物。木炭提供滲碳所需要的活性炭原子，碳酸鹽起催化作用。 滲碳工藝及組織滲碳處理的工藝參數(shù)是滲碳溫度和滲碳時(shí)間。由于奧氏體的溶碳能力較大，因此滲碳溫度必須高于Ac3溫度。加熱溫度越高，則滲碳速度越快，滲碳層越厚，生產(chǎn)率也越高。但為了避免奧氏體晶粒過分長大，所以滲碳溫度不能太高，通常為900950。在溫度一定的情況下，滲碳時(shí)間取決于滲碳層的厚度。 滲碳后的熱處理滲碳工藝的加熱溫度高，時(shí)間較長，還需淬火才能達(dá)到硬度要求，所以

5、鋼滲碳以后必須進(jìn)行熱處理才能達(dá)到預(yù)期目的。如汽車、機(jī)車、礦山機(jī)械、起重機(jī)械等用的大量傳動(dòng)齒輪都采用滲碳熱處理工藝提高其耐磨損性能。滲碳件的熱處理方法有三種， 熱處理工藝：滲碳淬火低溫回火淬火有三種工藝：直接淬火、一次淬火、兩次淬火特點(diǎn)：質(zhì)量高、易控制、易自動(dòng)化、適宜批量生產(chǎn)滲層：0.22.0mm, 0.25mm/h, wc=0.81.1%, HRC5664 中心：含碳量不變，HRC3040b、鋼的滲氮滲氮工藝又叫氮化。它的主要目的是提高零件表層含氮量以增強(qiáng)表面硬度和耐磨性、提高疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。氮化工藝a）氣體氮化。b）離子氮化。 與氣體氮化相比，離子氮化的特點(diǎn)是處理周期短，僅為氣體氮化的1/

6、31/4（例如38CrMoAl鋼，氮化層深度若達(dá)到0.350.7mm，氣體氮化一般需70小時(shí)，而離子氮化僅需1520小時(shí)），零件的表面不易形成連續(xù)的白色脆性層。氮化后的組織和性能氮化后零件表面硬度比滲碳的還高，耐磨損性能很好，同時(shí)滲層一般處于壓應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度高，但脆性較大。氮化層還具有一定的抗蝕性能。氮化后零件變形很小，通常毋需再加工，也不必再熱處理強(qiáng)化。適合于要求處理精度高、沖擊載荷小、抗磨損能力強(qiáng)的零件，如一些精密零件、精密齒輪都可用氮化工藝處理。快速深層氮化新工藝近年來發(fā)展出來一種快速深層氮化的新工藝，它是利用離子氮化的轟擊效應(yīng)和快速擴(kuò)散的作用提高氮化速度。它采用周期性滲氮和時(shí)效的方法，

7、可以大大提高滲氮速度和滲氮層深。如25Cr2MoVA鋼滲氮10小時(shí)，離子氮化滲氮層深只有0.4mm，而快速深層氮化層深達(dá)到1mm，且性能也得到提高。熱處理工藝：調(diào)質(zhì)滲氮適用鋼種：中碳合金鋼（最好含Cr、Mo、Al)特點(diǎn)：表面硬度高，工件變形小，疲勞強(qiáng)度高，耐蝕性好周期長，不宜承受集中載荷，需專用鋼c、碳氮共滲碳氮共滲是同時(shí)向零件滲入C、N兩種元素的化學(xué)熱處理工藝，也稱為氰化處理。氰化主要有液體氰化和氣體氰化兩種。液體氰化有毒，污染環(huán)境，勞動(dòng)條件差，已很少應(yīng)用。氣體氰化包括高溫氰化和低溫氰化兩種。d、其它化學(xué)熱處理在約900左右采用固體或液體方式向鋼滲入硼（B）元素，鋼表面形成幾百微米厚以上的Fe2B或FeB化合物層，其硬度較氮化的還要高，一般為1300H