熱處理的原理及分類一等獎創(chuàng)新教學設(shè)計

熱處理的原理及分類一等獎創(chuàng)新教學設(shè)計

《熱處理的原理及分類》教學設(shè)計

一、教學目標：

能力目標：通過本課程的學習，使學生學會根據(jù)零件的使用要求

合理的選擇熱處理方法；掌握鋼的熱處理在零件加工過程中的重要作

用；通過播放錄像提高學生學習興趣，培養(yǎng)訓練學生的觀察能力，增

加學生的感性認識；通過討論調(diào)動學生學習的積極性、主動性，培養(yǎng)

學生分析問題、解決問題的能力

知識目標：通過本課程的教學，使學生理解鋼的熱處理在零件加

工過程中的重要作用；

德育目標：培養(yǎng)學生良好的學習習慣和實事求是的科學態(tài)度，以

及嚴謹?shù)膶I(yè)思想和良好的職業(yè)道德；教育學生要懂得只有通過鍛煉,

才能成才的道理；樹立學生辯證唯物主義的觀點，為學習專業(yè)課程及

今后從事生產(chǎn)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。

二、教學重點和難點：

1、熱處理基本原理深層分析

2、熱處理的四種基本方法（退火、正火、淬火、回火）

三、教學過程：

（一）復(fù)習提問：

1、金屬材料的力學性能有哪些？

有強度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強度等。

2、金屬材料的工藝性能有哪些？

有鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能

等。

（二）新授內(nèi)容：

1、實驗:

步驟：

（1）將一根直徑為1mm左右的彈簧鋼絲剪成兩段。

（2）放在酒精燈上同時加熱到赤紅色。

（3）然后分別放入水中和空氣中冷卻。

（4）冷卻后，用手進行彎折。

鋼絲的水冷與空冷實驗.mpg

現(xiàn)象：

放在水中冷卻的一根鋼絲硬而脆，很容易折斷；放在空氣中冷卻

的一根較軟、有較好的塑性，可以卷成圓圈而不斷裂。

實驗說明：

雖然鋼的成分相同，加熱的溫度也相同，但采用不同的冷卻方法,

卻得到了不同的力學性能。這主要是因為在不同冷卻速度的情況下,

鋼的內(nèi)部組織發(fā)生了不同的變化。

過渡：

鋼在不同的冷卻條件下，鋼的內(nèi)部組織會發(fā)生不同的變化，從而

鋼的性能會發(fā)生改變；

同樣，鋼在不同的加熱條件下，鋼的內(nèi)部組織也會發(fā)生不同的變

化，從而鋼的性能也會發(fā)生改變。

2、鋼材的臨界溫度：

（1）鋼材的機械強度隨溫度升高而降低，當鋼材的溫度升高到

某一值時，鋼材便失去了支撐能力，這一溫度值定義為鋼材的臨界溫

度。

（不同鋼材的臨界溫度不同）

（2）ch4-熱處理及工藝曲線.swf

3、思考

保溫的目的是什么？

為了使工件熱透，組織轉(zhuǎn)變完全，成分均勻化。

4、提示：

熱處理不改變工件的形狀和尺寸，只改變工件的性能；鑄造，壓

力加工，焊接，切削加工等，都要改變工件的形狀和尺寸。

5、熱處理的分類：

常規(guī)熱處理：退火、正火、淬火、回火

表面熱處理：表面淬火、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）

6、退火（錄像）

定義：退火是將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷

卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。

常用的退火方法：完全退火、去應(yīng)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變形加工。

（2）細化晶粒，均勻組織，為后續(xù)熱處理做好組織準備。

（3）消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形與開裂。

7、正火（錄像）

定義：正火是指將鋼加熱到Ac3或Accm以上30?50（,并保持

適當?shù)臅r間后，在空氣中冷卻的工藝方法。

目的：細化晶粒，均勻組織，提高機械性能。

正火與退火相比，正火工藝周期短，成本低，性能好，所以在生

產(chǎn)中常以正火代替退火。

8、淬火（錄像）

定義：將鋼件加熱到Ac3或Acl以上的適當溫度，經(jīng)保溫后快速

冷卻，以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。

目的：為了獲得馬氏體組織，提高剛的強度、硬度和耐磨性。

傳統(tǒng)的淬火冷卻介質(zhì)有油、水、鹽水、堿水等，它們的冷卻能力

依次增加，其中，水和油是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的冷卻介質(zhì)。

常用的淬火方法有單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火和貝

氏體等溫淬火四種.

鋼的淬火缺陷：在熱處理生產(chǎn)中，由于淬火工藝控制不當，常會

產(chǎn)生氧化與脫碳、過熱、變形與開裂、硬度不足及軟點等缺陷。

9、回火

所謂回火，是指將淬火后的鋼重新加熱到Acl點以下的某一溫度,

保持一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。

目的：

（1）降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂。

（2）調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶組織，以保證工件不再發(fā)生形狀

和尺寸的改變。

（3）獲得不同需要的機械性能。淬火鋼經(jīng)回火后，其硬度隨回

火溫度的升高而降低，回火一般也是熱處理的最后一道工序。

回火的分類：低溫回火、中溫回火、高溫回火

10、調(diào)質(zhì)

生產(chǎn)中把淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為“調(diào)質(zhì)”。調(diào)

質(zhì)后的工件可獲得良好的綜合力學性能，因此重要的受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)

零件一般均采用調(diào)質(zhì)處理。

11、簡單說明：

（1）機械零件一般的加工工藝順序如下：

鑄造或鍛造f退火或正火f機械粗加工f淬火+回火（或表面熱

處理）一機械精加工

（2）退火和正火：降低材料的硬度，提高材料的塑性，利于機

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）表面熱處理可以提高材料的硬度、耐磨性和耐蝕性。

（三）小結(jié)：

恰當?shù)臒崽幚聿粌H可以提高和改善，鋼的力學性能和工藝性能,

而且能充分發(fā)揮材料的性能潛力，延長零件的使用壽命，提高產(chǎn)品的

質(zhì)量和經(jīng)濟效益。因此，熱處理工藝在機械制造業(yè)中應(yīng)用極為廣泛。

（四）課堂練習：

1、所謂熱處理，就是將（）的金屬或合金采用適當?shù)姆绞?/p>

進行（）、（）和（），以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性

能的工藝。

固態(tài)加熱保溫冷卻

2、常規(guī)熱處理方法有（）、（）、（）和（）；

表面熱處理又可分為（）和（）o

退火正火淬火回火表面淬火化學熱處理

（五）課堂延伸：

熱處理之所以能使鋼的性能發(fā)生變化，根本原因是由于鐵具有同

素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的特性，從而使鋼在加熱和冷卻