4-1 热处理的原理与分类[沐风教学]

1、4-1 热处理的原理与分类热处理的原理与分类 1优讲课堂 教学目的：教学目的： 1、感受热处理，体会不同热处理对钢性能影响的不同；、感受热处理，体会不同热处理对钢性能影响的不同； 熟悉热处理的概念、目的和分类；掌握热处理的基本原理。熟悉热处理的概念、目的和分类；掌握热处理的基本原理。 2、通过分组实验，增强学生的团队意识，培养其动手能、通过分组实验，增强学生的团队意识，培养其动手能 力、观察能力以及分析问题的能力，激发学生对于本章的学习力、观察能力以及分析问题的能力，激发学生对于本章的学习 兴趣。兴趣。 3、培养学生自主学习和查阅资料的能力。、培养学生自主学习和查阅资料的能力。 教学重点及难点

2、：热处理基本原理的深层分析教学重点及难点：热处理基本原理的深层分析 教学方法：实验，多媒体演示，启发式讲授法教学方法：实验，多媒体演示，启发式讲授法 教学时间：教学时间：1课时课时 2优讲课堂 互动环节互动环节： 师生同做实验师生同做实验，感受热处理感受热处理 1、实验目的：、实验目的： 通过实验，初步认识热处理；通过实验，初步认识热处理； 培养学生的动手能力和分析判断能力；培养学生的动手能力和分析判断能力； 形成良好的分工协作的团队精神。形成良好的分工协作的团队精神。 2、实验准备：、实验准备： 分组：四人一组，提前做好分工、共同完成实验。分组：四人一组，提前做好分工、共同完成实验。 用具：

3、酒精灯、石棉网、烧杯等。用具：酒精灯、石棉网、烧杯等。 试样：两片材质相同的弹簧钢片（采用针织横机废旧试样：两片材质相同的弹簧钢片（采用针织横机废旧 舌针替代）。舌针替代）。 3优讲课堂 实验过程实验过程 3、实验步骤：、实验步骤： 将同样材质的两根弹将同样材质的两根弹 簧钢片，放在酒精灯上同簧钢片，放在酒精灯上同 时加热到赤红色，保温一时加热到赤红色，保温一 定时间，然后分别放入水定时间，然后分别放入水 中和空气中冷却。中和空气中冷却。 用手进行弯折，对比用手进行弯折，对比 感受两根钢片性能的差别。感受两根钢片性能的差别。 4、实验过程录象：、实验过程录象： 请点击画面播放 4优讲课堂 请同

4、学自己分析实验现象请同学自己分析实验现象 5、实验现象：、实验现象： 奇怪，奇怪， 同样的同样的 钢片性钢片性 能怎么能怎么 变了？变了？ 水冷的钢片硬而脆，水冷的钢片硬而脆， 很容易折断；很容易折断； 空冷的钢片软而空冷的钢片软而 韧，可折弯而不折断。韧，可折弯而不折断。 请点击画面播放 5优讲课堂 实验结论实验结论 1、我们刚才已经对同样材质的弹簧钢片进行了两种、我们刚才已经对同样材质的弹簧钢片进行了两种 不不 同的热处理操作。同的热处理操作。 2、热处理时、热处理时冷却的速度冷却的速度不同，材料的不同，材料的性能性能不同。不同。 精髓：精髓：冷却速度冷却速度改变改变-组织结构组织结构改变

5、改变-材料性能材料性能改变改变 这就是这就是热处热处 理理啊，我也啊，我也 能能改变改变金属金属 材料的材料的性能性能 了！了！ 同学们，下面同学们，下面 我们就开始学我们就开始学 习习热处理的基热处理的基 本原理和分类本原理和分类 6优讲课堂 本节主要内容本节主要内容 一、热处理一、热处理 二、热处理的目的与分类二、热处理的目的与分类 三、热处理的基本原理三、热处理的基本原理 7优讲课堂 一、热处理一、热处理 1、定义：热处理，就是对固态的金属或合金采用适当、定义：热处理，就是对固态的金属或合金采用适当 的方式进行的方式进行加热、保温和冷却加热、保温和冷却，以获得所需要，以获得所需要组织结构

6、组织结构与与性性 能能的工艺。的工艺。 2、工艺曲线：、工艺曲线： 三个阶段：三个阶段： 加热、保温、冷却加热、保温、冷却 t 加热加热 保温保温 冷却冷却 v3 v1 v2 8优讲课堂 二、热处理的目的和分类二、热处理的目的和分类 机械零件一般加工工艺顺序：机械零件一般加工工艺顺序： 金属材料金属材料 铸锻焊铸锻焊 毛坯件毛坯件 预备热处理预备热处理 机械粗加工机械粗加工机械精加工机械精加工 最终热处理最终热处理 1、目的：、目的： 消除毛坯中的缺陷，消除毛坯中的缺陷，改善切削加工性能改善切削加工性能，并为以后的，并为以后的 热处理做好组织准备热处理做好组织准备预备热处理。预备热处理。 获得

7、所需的使用性能获得所需的使用性能最终热处理。最终热处理。 2、分类（按工艺方法不同）：、分类（按工艺方法不同）： 退火、正火、淬火、回火、表面热处理退火、正火、淬火、回火、表面热处理 9优讲课堂 热处理的分类热处理的分类 10优讲课堂 开动脑筋开动脑筋 想一想，练一练：想一想，练一练： 请请观看工厂热处理视频片断录象，观看工厂热处理视频片断录象，仔细观察、认真判断仔细观察、认真判断 请点击画面播放 （1）请说明该）请说明该 热处理的名称。热处理的名称。 答案：淬火答案：淬火 （2）分析判断）分析判断 其属于预备热处其属于预备热处 理还是最终热处理还是最终热处 理？理？ 答案：最终答案：最终 热

8、处理热处理 11优讲课堂 三、热处理的基本原理三、热处理的基本原理 热处理改变钢性能的根本原因热处理改变钢性能的根本原因:由于由于铁具有同素异构铁具有同素异构 转变转变的特性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和结的特性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和结 构上的变化。构上的变化。 加热方式和加热方式和冷却速度冷却速度不同，不同，组织结构组织结构不同，不同，钢材钢材性能性能 不同。不同。 因此，要正确掌握热处理工艺，就必须了解钢在不同因此，要正确掌握热处理工艺，就必须了解钢在不同 的加热和冷却条件下组织变化的规律。的加热和冷却条件下组织变化的规律。 12优讲课堂 原理深层分析原理深层分析:

9、 为什么冷却速度不同，钢的组织和性能不同？为什么冷却速度不同，钢的组织和性能不同？首先，让我们一起回顾一下首先，让我们一起回顾一下 铁碳合金相图铁碳合金相图 的内容。的内容。 L 1227 F D C E G P A 0.77 K P S 1148 0 727 LD LD 2.114.36.69 912 1538 A L+Fe3C L+A A+Fe3C LD+Fe3C A+F P+FP+Fe3C A +Fe3C +LD P +Fe3C +LD LD+Fe3C FeFe3C A A P PP A1 13优讲课堂 请同学自己分析铁碳合金相图中请同学自己分析铁碳合金相图中A冷却至冷却至 A1时转变为

10、时转变为P的原因和条件的原因和条件 原因：原因： 由于由于-Fe转变为转变为-Fe，而，而-Fe的溶的溶C量低，过饱和的量低，过饱和的C 原子从原子从-Fe充分扩散出来，以充分扩散出来，以Fe3C 形式析出。形式析出。A中同时析出中同时析出F和和Fe3C （即（即P类物质）。类物质）。 A1 T P =（ C+ -Fe） （C F = Fe3C t A + -Fe：面心立方面心立方 晶格，溶碳量高晶格，溶碳量高 -Fe：体心立方体心立方 晶格，溶碳量低晶格，溶碳量低 铁碳合金相图铁碳合金相图 的测绘条件：的测绘条件： 极其缓慢加热极其缓慢加热 或冷却或冷却 +-Fe） = 14优讲课堂 实际冷

11、却时存在过冷现象。冷却速度越大，过冷度越大，实际冷却时存在过冷现象。冷却速度越大，过冷度越大，-Fe向向-Fe的的 转变温度越低。转变温度越低。 A1 T P= =（ C+ -Fe） （C F = Fe3C 含含C过饱和过饱和F+Fe3CB = C在在-Fe中的过饱和固溶体中的过饱和固溶体M = t A + -Fe：面心立方面心立方 晶格，溶碳量高晶格，溶碳量高 -Fe：体心立方体心立方 晶格，溶碳量低晶格，溶碳量低 冷却速度较快时，转变温度较低，原子活动能力较弱，冷却速度较快时，转变温度较低，原子活动能力较弱， -Fe中过饱和的中过饱和的C 只有一部分扩散出来，转变组织为含只有一部分扩散出来

12、，转变组织为含C量过饱和的量过饱和的F和和Fe3C（即（即B类物质）。类物质）。 想一想想一想:冷却速度快时，冷却速度快时，A冷却转变产物还是冷却转变产物还是P吗吗? 当冷却速度更快时，转变温度很低，当冷却速度更快时，转变温度很低，C原子活动能力很弱，转变过程中只有原子活动能力很弱，转变过程中只有 -Fe向向-Fe的晶格改变，而不发生的晶格改变，而不发生C原子的扩散，转变组织为原子的扩散，转变组织为C在在-Fe中的过中的过 饱和固溶体（即饱和固溶体（即M类物质）。类物质）。 +-Fe） 15优讲课堂 知识拓展知识拓展 课堂延伸课堂延伸 请仔细阅读以下文字材料：请仔细阅读以下文字材料： 中国古代

13、热处理，中国古代热处理，观看激光淬火视频片断。观看激光淬火视频片断。 了解和感受中华民族的了解和感受中华民族的古代文明和现代科技发古代文明和现代科技发 展展。 1、素材素材中国古代热处理中国古代热处理.doc 2、视频视频激光淬火激光淬火.avi 请点击此请点击此 处观看文本链接处观看文本链接 16优讲课堂 作业作业 以实验时所分四人小组为单位，分工协作，利用图书以实验时所分四人小组为单位，分工协作，利用图书 或网络资源查找有关热处理的资料，每一小组共同完成一或网络资源查找有关热处理的资料，每一小组共同完成一 篇有关热处理介绍的报告。篇有关热处理介绍的报告。 题目自拟。题目自拟。 网址：网址： 、 、或或baidu、google查找热处理。查找热处理。 17优讲课堂 本节小结本节小结 1、通过本次课程，我们自己动手对弹簧钢片进行了淬通过本次课程，我们自己动手对弹簧钢片进行了淬 和正火两种不同的热处理操作，体会到热处理对钢材性能的和正火两种不同的热处理操作，体会到热处理对钢材性能的 神奇影响；掌握了热