《2022年机械工程材料及应用教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年机械工程材料及应用教案.docx（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载项目三 手锯锯条的选材碳素工具钢的应用课题： 3.1 手锯锯条的服役条件分析3.2 材料的力学性能硬度与韧性（2 课时）【新课导入】 ：锯条是用什么材料做的？锯条需要具有什么样的力学性能？金属材料的软硬是我们常常关注的问题,请问常见的金属材料中哪些是比较软的？哪些是比较硬的？在工业生产中, 我们仅仅知道金属材料软和硬是远远不够的,的大小；本节课我们来深化学习硬度的有关学问；仍必需精确知道其硬度值中文里“ 韧” 是什么意思 .它是指松软而牢固 , 不易折断；在生产和生活中,很多机械零件往往要受到冲击载荷的作用,如冲床的冲头、 凿
2、岩石机风镐上的活塞、快速行驶的汽车相撞、 高速飞行的子弹击中防弹衣的材料等；在金属材料受到冲击载荷作用时,也必需具有这种韧性；教学目标： 1. 明白并分析手锯锯条的工作条件； 2. 把握三种硬度的测定方法的符号、原理和应用；3懂得硬度概念,明确三种硬度测定方法；4懂得韧性的意义,明确韧性测定方法,把握韧性的衡量指标（Ak）；教学重点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用；教学难点：三种硬度的测定方法的符号、原理和应用；前测： 什么是机械工程材料的硬度与塑性？测试硬度的方法有哪些？教学过程：【板书】3.1 手锯锯条的服役条件分析3.1.1 手锯锯条的工作条件摩擦高硬度；冲击力韧性好；3.1.2
3、手锯锯条的失效分析磨损、崩刃、断裂3.2 材料的力学性能硬度与韧性3.2.1 硬度硬度：金属材料抗击其它更硬物体压入表面的才能；【讲解】 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标；各种不同的机械零件对硬度都有不同的要求,特别是机械制造业所用的刀具、量具、模具等,都应具备足够的硬度,才能保证使用性能和寿命,因此硬度是金属材料重要的力学性能之一；硬度试验设备简洁,操作便利, 能在零件上进行试验而不破坏；硬度值仍可以间接地反映金属材料的强度和金属的化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异,因而硬度试验在机械工程中得到普遍应用；硬度试验方法很多,生产中常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法
4、；【板书】硬度测定方法压头类型原理硬度值应用 HBS：淬硬钢球以球面压痕单位表面积HBS 450 测定较软的原材料、上的压力来计量硬度值；半成品的硬度；布氏硬度HBW：硬质合金球HBW 650 HB = F S压（完成沟通与争论1、 2）直径 1、2、2.5 、5、10HRA 2080 HRA1200金刚石圆锥体以压痕深度 h来适用于测定硬度极高的材料和成品；如硬质合金；洛氏硬度HRB1.588 mm 的钢球计量硬度值；HRB20100 适用于测定硬度较低的材料和成品；如黄铜轴套； HRC1200金刚石圆锥体HRC2070 适用于测定硬度较高的材料和成品；如淬火钢；名师归纳总结 维氏硬度相对面
5、夹角为1360 以压痕单位表面积HV 101000 适用测定极软到极硬的各种第 1 页,共 14 页的正四棱锥体金刚石上的压力计量硬度值；材料,主要用于测试很薄工- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载件及渗碳层等的硬度；3.2.2 冲击韧度【板书】 韧性： 金属材料抗击冲击载荷作用而不破坏的才能； 1韧性测定图 1-19 所示1-20 所示）（1）冲击试样 2V 型缺口试样10 10 55U 型缺口试样10 10 55（2）冲击试验大能量一次冲击（图韧性指标冲击功 Ak=G （H1H2） G 摆锤重量（ N）；m）；H1 冲击前摆锤举起的
6、高度（m）；H2 冲断试样后,摆锤回升的高度（Ak 冲击功（ J）；【练习】依据表4-2 ,请查出以下材料的韧性（Ak）35 25 碳钢25 韧性（ Ak）【板书】韧性材料 Ak 8 J 如碳钢；脆性材料 Ak 8 J 如铸铁；小结：（ 1）Ak 值的越大,表示材料的韧性越好；【沟通与争论】是否全部受到冲击载荷作用的零件都要选用韧性大的材料制造？【板书】（2）受到大能量,一次冲击载荷作用的零件,应选用韧性大的材料制造；如汽车 保险杆、防弹材料；受到小能量,多次冲击载荷作用的零件,应选用强度大塑性好的材料制造；如模锻锤锤杆；【小结】学习内容 硬度测定方法：布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 韧性 Ak
7、 Ak 值的越大,表示材料的韧性越好【作业】书面：习题【沟通与争论】1某私营企业自制了一批水泥砖,需要检验这批水泥砖的硬度是否达到样品的硬度；这时有人说只要有一个小铁球就可以做这个试验；你认为可行吗？应怎样试验,能够测出水泥砖的硬度是否达标？（1让小铁球从相同高度自由下落,检查铁球落在每块水泥砖上的深度,深度浅的硬度大；2让水泥砖成 45 度角安放,小铁球从相同高度下落,看铁球滚动多远；硬度大,小 铁球滚得远些；）名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课学习必备欢迎下载题： 3.3 金属的结晶特点与铁碳相图【导入新课】
8、从铁碳合金组织学习中我们知道,室温下的组织 的性能变化是规律的,塑性、韧性由好变差,从材料专家绘制的铁碳合金相图反映出来的；F、 P、Ld 、 Fe3C 随着含碳量增加,它们 硬度由大变小, 其实这种变化规律我们是可以Fe-Fe 3C 相图不仅大大地推动了金相学的进展,而且在生产实践中具有重要的现实意义；它为争论钢铁的组织,合理选用钢铁材料,科学制订钢铁材料铸造、锻造和热处理等热加工工艺供应了重要的科学依据【学习目标】1. 明白金属的结晶条件、过程及 2. 明白 纯铁的同素异构转变 3. 明白分析铁碳合金相图 4. 明白铁碳合金相图的应用晶粒大小对其力学性能的影响教学重点： 分析铁碳合金相图与
9、铁碳合金相图应用 教学难点： 分析铁碳合金相图与铁碳合金相图应用 前测： 1、合金的基本组织有哪三种类型？2、固溶体又有哪两种类型？固溶体的性能是怎样的？3、什么叫合金、请说明以下合金的组成；黄铜碳钢硬铝武德合金）（ Cu-Zn Fe-C AI-Cu-Mg Pb-Sn-Bi-Cd 4 、合金至少有几种元素组成？肯定是金属元素与金属元素组成的吗？教学过程：【板书】 3.3.1金属结晶特点即晶体结构形成的过程称为结晶；金属金属的结晶液态 固态【讲解】 金属材料由液态转变为固态时凝固的过程,材料的冶炼和铸造都要经受由液态转变为固态的结晶过程；金属材料性能与结晶后组织亲密相关,所以明白金属材料结晶过程
10、的基本规律,对于把握和掌握金属材料的组织及性能具有特别重要的【板书】一、 金属结晶的条件（老师引导分析观看图3-6,概括出特点； ）纯金属是在恒定的温度下结晶的；如： Fe 1538,Cu1083；缘由：结晶过程中释放出来的结晶热量,补尝了散失在空气中的热量；【讲解】在实际生产中我们总会发觉液态金属冷却到理论结晶温度（T0）以下才开头结晶,如图 2-6 所示；实际结晶温度（T1）低于结晶温度（T0）；（过冷现象）【板书】过冷度：理论结晶温度和实际结晶温度之差 T=T 0T 1【沟通与争论】在冰冷季节里, 北方人是怎样吃硬梆梆的冻柿子呢？他们吃法叫做“ 拨冰子” ,其过程就是将冻柿子放入冷 水中
11、,待冻柿子外面结成大冰团时将其捞出,此时剥开冰团,里面的柿子已变得松软可口了；请你想一想,他们是利用什么原理把冻柿子里的冰拨出来的？）（利用水结冰放出的热量熔化冻柿；老师指导阅读“ 你知道吗？”【板书】 二、纯金属的结晶过程【讲解】 液态金属在达到结晶温度开头结晶时,第一从液态金属形成一些微小而稳固的小晶 体,称为晶核,然后随着时间推移,晶核不断长大,与此同时,液体中不断形成新晶核,并不断长大,直到它们彼此相互接触,液态金属完全消逝而转变为固态,如图 2-7 所示；【板书】（纯金属的结晶过程是）晶核形成与晶核长大；三、晶粒大小对其力学性能的影响名师归纳总结 （老师讲读“ 材料史话”）第 3 页
12、,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【沟通与争论】晶粒大小可以用单位体积内晶粒数目来表示,数目越多晶粒越小；为了便利测量,常用单位截面上晶粒的平均直径来表示；下表是晶粒大小对纯铁力学性能的影响：晶粒平均直径 mb（MPa）18 % 30.70 4 216 39.25 6 265 48.2.0 1.6 8 278 50.0 7 分析上表晶粒大小对纯铁力学性能的影响,你得出的结论是：【板书】晶粒越细,金属材料的力学性能越好；细化晶粒的方法有： 31、增大过冷度适用于中小型铸件；2、变质处理 孕育处理 在液态金属结晶前,加入一些
13、细小的变质剂；、振动处理【沟通与争论】细化晶粒是提高金属材料力学性能的重要手段之一,工业上把利用细化晶粒来强化金属材料的方法称为细晶强化；专家们认为：“ 细晶强化是一种最经济的强化金属材料的方法；” 你怎样懂得这一观点的？（金属同样的结晶,细晶粒,力学性能就好,反之就差；）【板书】 四、临界温度：金属材料结构发生转变的温度；如纯 Fe 的临界温度为 1538,纯 Cu 的临界温度为 1083；老师指导阅读“ 你知道吗？”【板书】 3.3.2 铁碳合金相图 一、铁碳合金的基本组元与基本相1、纯铁的同素异构转变 的现象；：金属在固态下随温度的转变,由一种晶格转变为另一种晶格【讲解】同素就是同种元素
14、；由同素异构转变所得到的不同晶格类型的晶体称为同素异构体；【板书】同素异构体的稳固性：低温高温纯铁的同素异构转变（老师引导同学分析图3-8 为纯铁的冷却曲线,师生共同概括出下式）【沟通与争论】金属晶体结构转变,它的性能会不会转变？【讲解】不仅纯铁能够发生同素异构转变,而且铁碳合金钢、铸铁同样能发生同素异构 转变；正由于如此,生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热处理来转变其组织和性能；可 见纯铁的同素异构转变现象具有极其重要的意义；2、铁碳合金的基本相及其性能名师归纳总结 钢和生铁都是铁碳合金,依据含碳量的不同,碳可以溶解在铁中形成固溶体,也可以反应形第 4 页,共 14 页成金属化合物, 或固溶
15、体与金属化合物组成机械混合物；因此, 在铁碳合金中显现以下几种- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载基本组织；【板书】组织名称符号含义含碳量性能铁素体F 碳溶解在 Fe 中的0.0008 塑性、韧性很好,强度、硬度奥氏体A 间隙固溶体；（ 室温）低；（：3050,Ak ：128160J,（指导观看图3-4 、3-5 ）b：180280MPa,HBS：5080）碳溶解在 Fe 中的0.77塑性、韧性好,强度、硬度不渗碳体 Fe3C 间隙固溶体；（727） 高（伸长率： 45 60 b：（指导观看图3-6 、3-7 ）400MPa,HBS：1
16、60200）铁与碳反应形成的金 6.69硬度很高 （相当于800HBS）,塑珠光体 P 莱氏体 Ld Ld属化合物；性、韧性几乎为零,脆性很大；铁素体与渗碳体组成 0.77强度较高,硬度适中,有一的机械混合物；（727以下）定的塑性；（ b：800MPa,HBS：（指导观看图3-8 ）160280,：20 25）由奥氏体和渗碳体组成；（727以上）硬度高（相当于700HBS）,由珠光体和渗碳体组成；（727以下）塑性很差；（指导观看图3-9 ）注： 在完成上述内容教学时,结合完成以下内容教学；【沟通与争论】下表为纯铁的力学性能,通过学习比较可以发觉铁素体力学性能与纯铁基本相同,请问你是如何看待
17、这一问题的？力学性能抗拉强度（ b）硬度（HBS）伸长率断面收缩率韧性（ ）（ ）（Ak）力学性能指标值176-276 MPa50-80 40%-50% 70%-80% 128-160J 【讲解】渗碳体有片状、球状（粒状）、网状等不同外形,其数量、外形与分布对铁碳合金的性能有很大的影响；渗碳体在适当的条件下,能分解为铁和石墨：Fe3C 3Fe+C（石墨）【沟通与争论】在铁素体、 奥氏体、渗碳体、 珠光体和莱氏体中： 属于合金基本相的是 _,属 于 机 械 混 合 物 的 是 _ , 只 能 存 在 727 以 上 组 织 是_；【板书】二 . 铁碳合金相图分析铁碳合金相图： 表示在极缓慢加热（
18、或冷却）温度变化的图形；情形下,不同成分的铁碳合金的状态或组织随【讲解】铁碳合金中,铁和碳可以形成一系的化合物,如 Fe3C、Fe2C、FeC等,如图 3 10所示；由于含碳量 6. 69%的铁碳合金脆性很大,没有有用价值；因此,目前应用的铁碳合名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载金相图仅争论含碳量从 0%6. 69%,也就是 Fe-Fe3C相图；图 3-11 为简化后的 Fe-Fe3C相图；图中纵坐标为温度, 横坐标为含碳量的质量百分数,从左向右说明含碳量从零增加到 6. 69%；【板书】 1、
19、Fe-Fe3C相图【板书】 2、 Fe-Fe 3C相图特性点特性点温度（ ）含碳量（ %）含义A 1538 0 纯铁的熔点D 1227 6.69 渗碳体的熔点C 1148 4.30 共晶点（老师板书出反应式）S 727 0.77 共析点（老师板书出反应式）E 1148 2.11 碳在 -Fe 中的最大溶解度G 912 0 纯铁 -Fe . -Fe 转变温度【板书】 3、 Fe-Fe 3C相图特性线ACD线液相线； 此线以上全部为液相； 用 L 表示；铁碳合金冷却到此线开头结晶,在AC线以下从液相中结晶出奥氏体,在CD线以下结晶出一次渗碳体（Fe3CI ）；AECF线固相线 ；液态合金冷却到此线
20、全部结晶为固相；GS线（A3）冷却时奥氏体开头转变为铁素体的开头线,体终了线；（此线以下全部为固相区）或加热时铁素体全部转变为奥氏ES线（Acm）碳在 -Fe 中溶解度曲线； 此线以下开头从奥氏体中析出二次渗碳体（ Fe3C）；ECF线共晶线；含碳量在 2.11-6.69% 的合金冷却到此线时（1148）都发生共晶反应,同时结晶出奥氏体与渗碳体混合物莱氏体；）PSK线（ A1）共析线 ；含碳量在 0.0218-6.69% 的合金冷却到此线时（727）都反生共析反应,同时析出铁素体与渗碳体混合物珠光体；【练习】老师指导同学画出 Fe-Fe3C相图（其尺寸与图 3-11 ）并填写出各区域的组织；【
21、板书】 4、相区四个单相区、五个两相区【板书】 三、典型合金的结晶过程及组织铁碳合金的分类名师归纳总结 钢含碳量小于211%的铁碳合金；室温组织第 6 页,共 14 页分类含碳量- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载亚共析钢 C0.77% F+P 共析钢 C = 0.77% P 过共析钢 C0.77% Fe 3C+P白口铸铁 含碳量 211%6.69%的铁碳合金；分类 含碳量 室温组织亚共晶白口铸铁 C4.3% P+ Fe3C+L d共晶白口铸铁 C = 4.3% Ld过共晶白口铸铁 C4.3% Fe 3CI+L d分析六种典型铁碳合金的
22、结晶过程和组织四、 含碳量对铁碳合金组织和性能的影响 1 、含碳量对组织的影响（老师引导同学分析图 3-22 ）过共析钢 3C增多 P 削减亚共析钢共析钢F 削减全部为 P FeP 增多 2、 含碳量对性能的影响含碳量越高,钢的强度、硬度越高,塑性、韧性越低；但当钢的含碳量大于0.9%时,因网状渗碳体的显现,使钢的强度有所降低；为了保证工业上使用的钢具有足够的强度,并具有肯定的塑性和韧性,钢中的含碳量一般不超过 1.4%；Fe-Fe3C 相图不仅大大地推动了金相学的进展,而且在生产实践中具有重要的现实意义；它为争论钢铁的组织,合理选用钢铁材料,科学制订钢铁材料铸造、锻造和热处理等热加工工艺供应
23、了重要的科学依据,本节课我们争论Fe-Fe 3C相图的应用；【板书】 五、 Fe-Fe 3C相图的应用1、选材方面（老师讲读教材内容,指导完成“ 沟通与争论”）2、铸造方面接近共晶成分的铸铁铸造性好,在铸造生产中获得广泛应用；缘由：接近共晶成分的铸铁不仅熔点低, 3 、锻造方面 钢材锻造、轧制的温度范畴通常挑选在而且凝固区间小, 且流淌性好, 收缩性小；FeFe3C相图中奥氏体区；缘由：钢处于奥氏体状态时,强度较低,塑性较好,便于塑性变形；4、热处理方面【讲解】 Fe-Fe3C相图产生 100 多年来,它为钢铁金相组织的争论,钢铁材料的合理选用,科学制订钢铁材料铸造、锻造和热处理等热加工工艺供
24、应了重要的科学依据,发挥了庞大的指导作用； 然而,我们也应熟悉它的缺陷和不足；实际生产中使用的钢铁材料,除铁和碳两种元素外,仍有其他杂质元素（主要是硅、锰、硫、磷）或合金元素,而 Fe-Fe3C相图仅研究铁、碳两种元素的相互作用和影响,没有考虑其他杂质元素或合金元素对铁碳合金的影响；我们仍知道, FeFe3C相图是钢在极缓慢加热（或冷却）时测定绘制的,因而,在实际生产加热时, 由于加热速度较快,钢的组织转变总会发生滞后现象,实际加热转变温度总要高于 FeFe3C相图的 A1、A3、Acm；例如,依据 FeFe3C相图,含碳量为 0.45%钢由铁素体转变为奥氏体的转变终了温度为 766,而含碳量
25、为 0.45%钢在实际加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度为 780；为了将 FeFe3C相图的加热临界温度 A1、A3、Acm和实际生产加热临界温度加以区分,通常把实际加热的各临界温度分别用 Ac1、Ac3、Accm表示,【板书】 实际加热的各临界温度相图加热临界温度 A1 A3 Acm 实际加热临界温度 Ac1 Ac3 AccmAc1 实际加热时,珠光体转变为奥氏体的终了温度；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载Ac3 实际加热时,铁素体转变为奥氏体的终了温度；Accm 实际加热时, Fe3C溶入
26、奥氏体的终了温度；【讲解】必需指出的是,在实际生产冷却时,由于冷却速度较快,钢的组织转变临界温度也会发生滞后现象,在此我们不作争论；【小结】一、纯金属结晶特点 纯金属是在恒定的温度下结晶的；二、纯金属的结晶过程 晶核形成与晶核长大 三、晶粒大小对其力学性能的影响 晶粒越细,金属材料的力学性能越好；细化晶粒的方法； F P Ld小 Fe3C 大含碳量塑性、韧性好差硬度小大四、 Fe-Fe 3C相图的分析 特性点 、相图特性线；五、含碳量对钢组织和性能的影响 六、 Fe-Fe3C相图的应用；【作业】习题摸索名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 14 页精选学习资料 - - - -
27、 - - - - - 学习必备 欢迎下载课 题： 3.4 金属材料的热处理 3.5 碳素工具钢及手锯锯条的选材（2 课时）【新课导入】钳工锉削用的锉刀是采纳什么材料制造的？锉刀的性能是怎样的？T13 或T12,具有高硬度（ 6265HRC）和耐磨性；锉刀的高硬度和耐磨性是 T13 本身具有的吗？不是的；它是通热处理处理出来的；从第五章开头我们将学习争论热处理的学问；教学目标： 1、把握热处理含义,明确一般热处理和表面热处理的种类；2、能娴熟应用 Ac1、Ac3、 ACcm,明确钢加热时的组织转变及其影响因素； 3、明确等温冷却、连续冷却、过冷奥氏体；4、懂得过冷奥氏体等温图,把握过冷奥氏体等温
28、冷却的组织和性能； 5、把握过冷奥氏体典型连续的产物,马氏体及马氏体转变特点；教学重点：热处理含义, Ac1、Ac3、 ACcm应用教学难点：热处理含义, Ac1、Ac3、 ACcm应用教学过程：【板书】 热处理 ：将固态钢进行加热、保温顺冷却, 以获得所需要的组织结构与性能的工艺；一般热处理 退火、正火、淬火、回火；表面热处理 表面淬火、化学热处理；留意（ 1）任何热处理工艺都包括加热、保温顺冷却三个阶段；（如图 5-1 ）（2）保温的目的是使工件热透,组织转变匀称；【讲解】 热处理是机械制造工艺中一个不行缺少的组成部分,它能改善零件的加工性能,提高材料使用性能,充分发挥钢材的潜力,延长零件
29、的使用寿命；据统计,机床制造中约有60%70%的零件,汽车、拖拉机制造中约有70%80%的零件都要进行热处理,各种工具和轴承几乎全部要进行热处理；可见,热处理在机械制造中占有特别重要的位置；（老师介绍“ 热处理史话”）【板书】（1） 钢在加热的组织转变一、加热目的：获得奥氏体（或部分奥氏体）；【复习】请说出 Ac1、 Ac3、 ACcm的意义？并将 Ac1、 Ac3、 ACc 分别标注到钢部分相图中去；【沟通与争论】一 45 钢 Ac1：724, Ac3：780；T10 钢 Ac1：730, ACcm： 800 ；请问 45 钢、 T10 钢在下表不同温度时的组织是什么？室温3573045 钢
30、T10 钢二亚共析钢完全奥氏体化,应加热到 _以上；共析钢完全奥氏体化,应加热到 _以上；过共析钢完全奥氏体化,应加热到 _以上；【讲解】奥氏体虽然是钢在高温状态下的组织,但它的晶粒大小、匀称程度,对钢冷却后的组织和性能有重影响；因此, 明白钢在加热时组织结构的变化规律,是对钢进行正确热处理的先决条件；【板书】 二、奥氏体的形成过程 老师讲读教材相关内容）共析钢1奥氏体晶核的形成；2奥氏体晶核的长大；3残余渗碳体的溶解；4奥氏体的匀称化；三、奥氏体晶粒长大及影响因素、晶粒长大过程、影响晶粒长大因素小结：热处理加热时, 要合理挑选并严格掌握加热温度和保温时间,合理选用钢材；【板书】（2）钢在冷却
31、的组织转变热处理的冷却方式、等温冷却 、连续冷却一、过冷奥氏体等温转变名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - （老师讲解除清晰过冷奥氏体；学习必备欢迎下载）1过冷奥氏体等温转变图（C曲线）（老师边图示边讲解分析以下内容）共析钢过冷奥氏体等温转变图：aa 曲线为过冷奥氏体转变开头线；bb 曲线为过冷奥氏体转变终了线；Ms线：过冷奥氏体发生马氏体转变的开头温度线；Mf 线：过冷奥氏体发生马氏体转变的终了温度线；2过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能（1）珠光体转变在 A1550温度范畴组织特点硬度（ HRC ）组织名称符号温度
32、范畴珠光体P A1650粗片状25 索氏体S 650600细片状2535 托氏体T 600550极细片状3540（2）贝氏体转变在 550Ms温度范畴；组织特点硬度（ HRC ）组织名称符号温度范畴上贝氏体B 上550 350羽毛状4045 下贝氏体B 下350 Ms黑色针叶状4555二、过冷奥氏体连续转变【讲解】 把钢加热到奥氏体状态后,使奥氏体在温度连续下降的过程中发生的转变称为过冷奥氏体连续冷却转变；因过冷奥氏体连续冷却转变曲线测定困难,故目前生产中通常应用过冷奥氏体等温转变图近似地来分析奥氏体连续冷却时的转变；例如我们要确定一种钢在某种连续冷却速度下所得到的组织,可将该连续冷却速度线画
33、在此钢的等温转变图上,依据它与C曲线相交的位置,便可大致地估量出它可能得到组织；【板书】 1典型连续冷转变（老师边图示边讲解分析以下内容）连续冷却名称平均冷却速度转变产物随炉冷却（ V1）10/分珠光体空气冷却（ V2）10/秒索氏体油中冷却（ V3）150 /秒托氏体 +马氏体水中冷却（ V4）600 /秒马氏体临界冷却速度（V临）：奥氏体向马氏体转变的最小冷却速度；影响临界冷却速度的主要因素：钢的化学成分；例如,碳钢的 V临大,合金钢的 V临小,2马氏体转变【讲解】当冷却速度大于 V 暂时,奥氏体很快地过冷到图 5-8 “ c 曲线” 中 Ms温度以下发生马氏体转变,这时 -Fe 晶格快速
34、向 -Fe 晶格转变；但由于温度较低,钢中碳原子来不及扩散,被迫全部留在 -Fe 晶格,此时碳大大超过了在 -Fe 中的正常溶解度；【板书】马氏体（M）：碳溶于 -Fe 的过饱和固溶体；（老师介绍材料史话）马氏体转变的特点：（）马氏体转变在连续转变中完成（MsMf ）；（）非扩散型转变,转变速度快极；（）马氏体转变体积发生膨胀,并产生很大的内应力；（）转变不完全,存在残余奥氏体；【板书】（3）钢的一般热处理一、退火 将钢加热到适当温度,保温肯定时间,然后随炉缓慢冷却的热处理工艺；1、退火的目的降低硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工；细化晶粒,匀称钢的组织及成分；名师归纳总结 - - -
35、 - - - -第 10 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载排除钢中的残余内应力,以防止工件变形或开裂；2、常用退火常用退火完全退火球化退火去应力退火 （热史话）加热到 Ac3+（3050）加热到 Ac1+（2030）加热到略低于A1 温度工艺保温（一般3 分/ 毫米）保温保温随炉冷却随炉缓慢冷却（小于50/h） 随炉缓慢冷却组织铁素体 +珠光体球状珠光体无组织变化应用用于亚共析钢的锻件、用于过共析钢,如碳素工具用于锻造、铸造、焊接、铸件、焊接件的退火；钢、合金工具钢和轴承钢；深度冷加工变形及切削加工后的工件应去应力；实例 用 38CrMoAI
36、 用 T13 钢制造锉刀 用 65Mn 钢制造 【沟通与争论】过共析钢毛坏退火能否加热到 ACcm以上？【板书】 二、正火 1、正火工艺：将钢加热到Ac3 或 Accm以上 3050,经保温一段时间,随后在空气 2中冷却的热处理工艺；（老师板演图示加热临界温度,并强调以下两点）5-5 ）（1）加热：亚共析钢Ac3+（3050）过共析钢Accm+（3050）（2）正火冷却速度比退火稍快,组织较细,强度、硬度较高；（观看表、正火与退火基本相同；（让同学复述） 3、应用（1）、改善低碳钢、中碳钢的切削加工性；【例】用 45 钢制造一般车床主轴,为降低硬度改善切削加工性,调整组织,排除锻造内应力,通常
37、选用正火；其部分工艺过程如下：（2）作为一般结构零件的最终热处理【例】某工厂用45 圆钢制造小型电机主轴,因对力学性能要求不高, 该厂选用正火作为最终热处理；其工艺过程如下：（ 3）排除过共析钢中网状渗碳体,改善钢的力学性能【例 】一含有网状渗碳体组织的T10 钢毛坯,为改善其切削加工性能应如何进行热处理？并简述所进行的热处理的作用；解：（ 1）正火；排除网状渗碳体；（2）退火；降低硬度,改善切削加工性；退火与正火的挑选【观看与摸索】 观看图 5-12 从切削加工性考虑：低碳钢、中碳钢宜选用 _火；高碳钢宜 选用 _火；名师归纳总结 1、从切削加工考虑低碳钢、中碳钢选用正火,高碳钢选用退火；
38、2、从使用性能第 11 页,共 14 页考虑； 3、从最终热处理考虑； 4、从经济方面考虑,优先选用正火；例 某工厂用13 钢制造丝锥锉刀,其工艺路线为：下料锻造热处理1切削加工淬火. 低温回火切削加工- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 试分析工艺路线中热处理学习必备欢迎下载1 的主要作用；1 应选用什么？请说明热处理【板书】 三、钢的淬火 淬火：将钢加热到 Ac3或 Ac1 以上 3050,保温肯定时间,然后快速冷却,以获 得马氏体组织的热处理工艺；的目：主要是获得马氏体组织,提高钢的硬度和耐磨性；（指出：淬火是强化钢材最显著、最重要的方法；并指导阅读
39、“ 你知道吗” ）淬火加热温度的挑选（指导阅读教材相关内容；）亚共析钢 Ac3+（ 3050）过共析钢 Ac1+（ 3050）（老师板书图示）【沟通与争论】亚共析钢淬火加热温度过低或过高有什么样危害？过共析钢淬火加热温度过高有什么样危害？淬火冷却（ V冷V临）人们逐步发觉冷却剂对淬火质量的影响；三国蜀人蒲【热处理史话】 随着淬火技术的进展,元曾在陕西斜谷为诸葛亮打制 3000 把刀,相传是派人到 800 多公里外的成都取水淬火的,这说明中国【板书】 淬火抱负的冷却速度在古代就留意到不同水质的冷却才能了；【讲解】 淬火时为了得到马氏体,工件在淬火介质中的冷却速度必需大于或等于临界冷却速度 ,但不
40、是冷却速度越大越好,如淬火冷却速度过大,产生的收缩应力大大超过马氏体膨胀应力, 工件易显现变形或开裂；因此,在保证淬硬的前提下,应尽量挑选缓和的冷却介质,以削减淬火应力, 防止工件变形和开裂；分共析钢的过冷奥氏体等温转变图可以看出,为了获得马氏体组织,并不需要整个冷却过程中都有要快冷,关键应在等温转变图“ 鼻尖”邻近快冷；图 5-14 所示为抱负的冷却速度（即慢 快 慢）；【板书】慢 快 慢常用的淬火冷却介质（1）水【讲解】由表 5-6 可知,水的冷却特性很不抱负；由于在需要快冷的 650500范畴它的冷却速度却很小, 而在 300200需要慢冷时, 它的冷却速度反而增大,使工件简洁发生变形,甚至开裂；其次,水温的变化对其冷却才能影响很大；水温越高,冷却才能越小；生产中常通过搅拌冷却水或让冷却水循环,以提高650500范畴内的冷却才能；另外,淬火冷却水中如混有油、肥皂等杂