資源簡介

《熱處理的原理及分類》教學設計
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，培養訓練學生的觀察能力，增加學生的感性認識；通過討論調動學生學習的積極性、主動性，培養學生分析問題、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：培養學生良好的學習習慣和實事求是的科學態度，以及嚴謹的專業思想和良好的職業道德；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，為學習專業課程及今后從事生產技術工作打下必要的基礎。
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，鋼的內部組織發生了不同的變化。
過渡：
鋼在不同的冷卻條件下，鋼的內部組織會發生不同的變化，從而鋼的性能會發生改變；
同樣，鋼在不同的加熱條件下，鋼的內部組織也會發生不同的變化，從而鋼的性能也會發生改變。
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，為后續熱處理做好組織準備。
（3）消除殘余內應力，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℃，并保持適當的時間后，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，所以在生產中常以正火代替退火。
8、淬火(錄像)
定義：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上的適當溫度，經保溫后快速冷卻，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。
傳統的淬火冷卻介質有油、水、鹽水、堿水等，它們的冷卻能力依次增加，其中，水和油是目前生產中應用最廣的冷卻介質。
常用的淬火方法有單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火四種。
鋼的淬火缺陷：在熱處理生產中，由于淬火工藝控制不當，常會產生氧化與脫碳、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Ac1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應力，防止變形或開裂。
（2）調整和穩定淬火鋼的結晶組織，以保證工件不再發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、調質
生產中把淬火與高溫回火相結合的熱處理工藝稱為“調質”。調質后的工件可獲得良好的綜合力學性能，因此重要的受力復雜的結構零件一般均采用調質處理。
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→退火或正火→機械粗加工→淬火+回火（或表面熱處理） →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：
恰當的熱處理不僅可以提高和改善，鋼的力學性能和工藝性能，而且能充分發揮材料的性能潛力，延長零件的使用壽命，提高產品的質量和經濟效益。因此，熱處理工藝在機械制造業中應用極為廣泛。
（四）課堂練習：
1、所謂熱處理，就是將（ ）的金屬或合金采用適當的方式進行（ ）、（ ）和（ ），以獲得所需要的 組織結構和性能的工藝。
固態 加熱 保溫 冷卻
2、常規熱處理方法有（ ）、（　　）、（　　）和（　　　）；表面熱處理又可分為（　　）和（　　）。
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生變化，根本原因是由于鐵具有同素異構轉變的特性，從而使鋼在加熱和冷卻過程中發生組織和結構上的變化。
（六）布置作業：完成課后有關習題。
附：板書設計：
§4－1 熱處理的原理及分類
一、熱處理的原理
二、熱處理的分類
1、常規熱處理：退火、正火、淬火、回火
2、表面熱處理：表面淬火、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲）

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