鋼的表面熱處理教案

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上鋼的表面熱處理教案課程機械制造基礎專業(yè)模具設計與制造學 時2一、教學課題：4.4 鋼的表面熱處理二、教學目的掌握部分：1、表面熱處理的目的、分類；2、常用的表面熱處理工藝（感應加熱表面淬火、滲碳）。了解部分：表面熱處理的典型零件。三、教學重點、難點：重點：鋼的化學熱處理工藝(滲碳)。難點：表面淬火與化學熱處理的區(qū)別。四、教學方法： 以課堂講授為主，演示法為輔。（實物樣件、動畫和視頻演示）。五、教學過程備注教學準備課件、視頻及動畫、多媒體教室、實物樣件組織教學檢查學生到課情況 復習復習上節(jié)課學習的鋼的普通熱處理部分內容。課堂導入導入方法：問題導入法、實例導入法。一、問題

2、導入：拿出一把銼刀和一塊做過表面熱處理的45號鋼（已鋸開，露出心部），讓學生動手銼一下，感覺表面與心部硬度的不同。讓學生思考這樣的零件具有哪些特點？二、實例導入：機械制造業(yè)中，很多機器零件要求表面耐磨損，不易產(chǎn)生疲勞破壞，而心部卻要求有足夠的塑性和韌性，如齒輪、軸、凸輪等。在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法（結合上節(jié)課內容）， 都不能滿足其要求。低碳鋼：可滿足心部要求，表面要求不能滿足。高碳鋼：可滿足表面要求，心部要求不能滿足。解決這一問題的方法是表面熱處理。新 課4.4 鋼的表面熱處理一、表面熱處理的目的：（外硬內韌）1、 提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲勞強度

3、。2、使零件心部具有高的韌性和塑性防止脆性斷裂。二、表面熱處理的分類：主要有兩大類：表面淬火和化學熱處理。4.4.1 鋼的表面淬火按照實現(xiàn)方式，表面淬火可分為：感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火。4.4.1.1 感應加熱表面淬火 一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼，如45、40Cr、40MnB 鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面硬化，提高耐磨性。 感應加熱淬火零件的加工工藝路線為：下料-鍛造-調質或正火-切削加工-感應加熱淬火+低溫回火-精加工-檢驗。一、工作原理感應線圈交變磁場感應電流工作電阻加熱，集膚效應表層加熱，快冷淬硬層。二、感應加熱的分類名稱頻率淬硬深度適用零件高頻感應加熱50-300KHZ1

4、-2mm小型軸，齒輪中頻感應加熱2.5-10KHZ2-10 mm中型軸、齒輪工頻感應加熱50HZ10-20mm大型軸、齒輪在淬火溫度狀態(tài)下，電流透入的深度與感應電流的頻率有關，電流頻率越高，電流透入深度越薄，淬火后硬化層也就越薄。三、感應加熱的特點1、 加熱快，生產(chǎn)率高，氧化脫碳少，變形小；2、 表面組織細，硬度高；3、 容易實現(xiàn)自動化；4、 工件形狀受限制，圓截面的軸、齒輪等；5、 設備昂貴，維修、調整困難。四、應用：軸類、齒輪類、工模具等。如：機床和精密機械上的中小模數(shù)齒輪，汽車、礦山機械上的大模數(shù)齒輪；花鍵軸，汽車半軸等；滾絲模、剪刀刃、銼刀。4.4.1.2、火焰加熱表面淬火一、概念火焰

5、加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣氧等進行淬火。 火焰加熱表面淬火示意圖：二、特點1、設備簡單, 操作方便, 成本低；2、淬火質量不穩(wěn)定；3、適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)。三、應用：軋鋼機齒輪、軋輥；礦山機械齒輪、軸；普通機床導軌、齒輪。4.4.2 鋼的化學熱處理一、定義將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。二、種類滲碳； 滲氮； 碳氮共滲等。三、化學熱處理的基本過程：分解：化學介質在高溫下釋放出待滲的活性原子，例如：2CO CO2 +C；吸收：活性原子被零件表面吸收和溶解；擴散：活性原子由零件表面向內部擴形成一定的

6、擴散層。四、工藝特點：1、即改變工件表面化學成分，又改變了工件表面組織與性能。2、表面與心部的成分不同，組織不同。4.4.2.1 滲碳一、定義與目的定義：向鋼的表面滲入碳原子的過程。目的：獲得具有表硬里韌性能的零件。二、工藝參數(shù)溫度：900-950；層深：0.2-2.0mm；硬度：58-62HRC；表面Wc：0.85-1.0%；組織：過共析、共析、亞共析組織；后續(xù)處理：淬火+低溫回火；材料：低碳鋼0.15-0.25%；應用：汽車齒輪、活塞銷等。目的：表面硬、耐磨，心部韌性好；三、固體滲碳：固體滲碳是一種應用最早的滲碳方法。質量、勞動條件較差，生產(chǎn)率低，應用較少。滲碳介質常用塊狀木炭加1020%

7、的碳酸鹽（BaCO3或Na2CO3等）。四、氣體滲碳氣體滲碳法是把工件置于密封的井式氣體滲碳爐中，通入滲碳劑，并加熱到滲碳溫度900-950（常用930），使工件在高溫的氣氛中進行滲碳。滲碳時間一般為39小時。爐內的滲碳氣氛主要由滴入爐內的煤油、丙酮、甲苯及甲醇等有機液體在高溫下分解而成，主要由CO、CO2、H2和CH4等組成。氣體滲碳法示意圖：五、滲碳后的組織分析4.4.2.2 滲氮一、定義與目的定義：向鋼的表面滲入氮原子的過程。目的：提高工件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度、耐蝕性及紅硬性。二、分類有氣體氮化、離子氮化等工藝方法，其中氣體氮化應用最廣泛。三、工藝參數(shù)：1、常用氮化介質：2NH3

8、3H2+2N；2、氮化層組織：光亮層（高硬度、高彌散度的穩(wěn)定的合金氮化物AlN、MoN、CrN等）-過渡層-基體；3、層深：一般小于1.0mm；4、硬度：69-73HRC；5、工藝：加熱溫度500-600(溫度較低)，保溫時間：0.3-0.5mm/20-50h；6、熱處理特點：氮化前調質處理，氮化后不需要后續(xù)處理；7、材料：中碳，0.25-0.6%，通常是含有Al、Cr、Mo等元素，如38CrMoAl、35CrMo、40Cr等；8、應用：要求精度高、沖擊載荷小，抗熱、抗腐蝕的耐磨件：發(fā)動機的氣缸、排氣門、精密齒輪、精密模具等。四、優(yōu)缺點溫度低，變形??； 硬度、耐磨性、疲勞強度較高；耐蝕性、熱硬

9、性好； 滲層薄且脆；時間長，效率低。五、滲碳與滲氮工藝比較：名稱處理溫度（）處理時間（h）處理后是否需要熱處理滲碳900-9503-9需要滲氮500-60020-50不需要4.4.2.3 碳氮共滲-氰化處理一、定義與目的定義：向鋼的表面同時滲入碳和氮原子的過程。目的：獲得具有表硬里韌性能的零件。二、方法氣體碳氮共滲（高溫、低溫）液體碳氮共滲 名稱低溫氣體氰化高溫氣體氰化溫度500-600830-850作用以滲氮為主以滲碳為主滲層0.01-0.02mm0.5-0.8mm熱處理不需要淬火低溫回火三、應用 形狀復雜、要求變形小的小型耐磨件，汽車轉向蝸桿等。4.4.3 表面淬火和化學熱處理的比較一、表

10、面淬火與滲碳都是提高工件表面硬度的一種方法，前者屬于普通熱處理，后者屬于化學熱處理，對于不同的材料提高表面硬度應有不同的熱處理方法，如低碳應滲碳處理，高碳可以直接表面淬火。二、表面淬火便于實現(xiàn)機械化、自動化，質量穩(wěn)定，變形小，熱處理周期短，費用少，成本低；化學熱處理生產(chǎn)周期長，不便于實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)，工藝復雜，質量不夠穩(wěn)定，輔助材料消耗多、費用大、成本高。 三、化學熱處理只在獲得表面層的更高硬度與某些特殊性能及心部的高韌性等方面優(yōu)于表面淬火。教師提前10分鐘到教室準備 抽點 以講授法為主配合視頻演示配合視頻演示通過化學熱處理與表面淬火的不同之處引入。滲碳是工業(yè)中最常用的表面熱處理工藝。重點