金屬材料及熱處理教案

-1-系(部)名稱：機(jī)電工程學(xué)院 -2-第一講：緒論、材料的力學(xué)性能、強(qiáng)度、剛度、塑性指標(biāo)授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)第緒論、第一章第1節(jié)緒論1講第一節(jié)材料的力學(xué)性能定義：材料在承受外力作用時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的性能稱為材料的力學(xué)性能。一、材料變形的過(guò)程三個(gè)階段：彈性變形、彈塑性變形、斷裂。二、剛度定義：工程上，指構(gòu)件或零件在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。彈性模量E：材料在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值為彈性模量E=σ/ε(MPa)。它表示的是材料抵抗彈性變形的能力，反映了材料發(fā)生彈性。三、強(qiáng)度——材料在靜載荷下的性能指標(biāo)定義：在外力作用下，材料抵抗變形或斷裂的能力。物理意義：材料在每個(gè)變形階段的應(yīng)力極限值。(1)彈性極限σe材料在外力作用下發(fā)生純彈性變形的最大應(yīng)力值為彈性極限σe，即A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，表征材料發(fā)生微量塑性變形的抗力。及進(jìn)程(及進(jìn)程試樣發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力值，屈服點(diǎn)S的應(yīng)力值稱為屈服強(qiáng)度σS，表征材料開(kāi)始發(fā)生明顯的塑性變形。值作為該材料的屈服強(qiáng)度，用σ0.2表示，稱為條件屈服強(qiáng)度。意義同σS。 (3)抗拉強(qiáng)度σb材料在拉伸載荷作用下所能承受的最大應(yīng)力值σb稱為抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限，斷裂抗力。強(qiáng)度是零件設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)。汽車板簧和各類彈簧等。屈服強(qiáng)度和塑性：一般零件的抗斷裂設(shè)計(jì)。四、疲勞強(qiáng)度—交變載荷交變載荷：載荷大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期變化的載荷。-3-基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析疲勞抗力指標(biāo)：疲勞極限，又稱疲勞強(qiáng)度，用σ－1表示。材料經(jīng)過(guò)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，即疲勞曲線上水平部分對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。疲勞斷裂的原因：一般認(rèn)為是，由于材料表面與內(nèi)部的缺陷(夾雜、劃痕、尖角等)，造成局部應(yīng)力集中，形成微裂紋。隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋逐漸擴(kuò)展，使零件的有效承載面積逐漸減小，以致于最后承受不起所加載荷而突提高材料疲勞抗力的措施：通過(guò)合理選材，改善材料的結(jié)構(gòu)形狀，避免應(yīng)力集中，減小材料和零件的缺陷；提高零件表面光潔度；對(duì)表面進(jìn)行強(qiáng)化，噴—交變載荷材料的常用性能。1.使學(xué)生獲得有關(guān)工程材料的基本理論和基本知識(shí)2.初步掌握零件設(shè)計(jì)時(shí)的合理選材、用材具有正確運(yùn)用熱處理技術(shù)、妥善安排加工工藝路線及材料檢測(cè)等方面的知識(shí)和能力1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()提高材料疲勞抗力的措施有哪些？通過(guò)本節(jié)的講解，讓學(xué)生能正確認(rèn)識(shí)金屬材料在機(jī)械工程中的應(yīng)用的重要性。也能對(duì)金屬材料的發(fā)展進(jìn)行了解。增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣。-4-段。及進(jìn)程第二講：金屬材料低碳鋼強(qiáng)度及塑性檢測(cè)(拉伸實(shí)驗(yàn))授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)第2講塑性定義：材料在外力作用下，產(chǎn)生塑性變形而不破斷的能力稱為塑性。指標(biāo)：工程上常用延伸率δ和斷面收縮率ψ作為材料的塑性指標(biāo)。材料的δ和ψ值越大，塑性越好。塑性是指金屬材料在載荷外力的作用下，產(chǎn)生永久變形(塑性變要發(fā)生變化，因此，金屬的塑性可以用長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)(延伸率)和斷面的收縮(斷面收縮率)兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。金屬材料的延伸率和斷面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞。一般把延伸率大于百分之五的金屬材料稱為塑性材料(如低碳鋼等)，而把延伸率小于百分之五的金屬材料稱為脆性材料(如灰口鑄鐵等)。限時(shí)，雖然應(yīng)力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)(3)彈性極限：材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，但是去除外力后仍能恢復(fù)原狀的能力稱為彈性。金屬材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力即兆帕(MPa)：σe=Pe/Fo式中Pe為保持彈性時(shí)的最大外力(或者說(shuō)材料最大彈性變形時(shí)的載荷)。圖中SB段?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)-5-教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析況。分析金屬材料的性能指標(biāo)1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()4.參觀教學(xué)()P293-2金屬材料的塑性在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的影響。要做到合理的選材就必須分析零件的受力情況。提出滿足零件工作條件性能的需求。學(xué)生初次接觸這節(jié)的知識(shí)，學(xué)起來(lái)較為空洞，難明，結(jié)合視頻教學(xué)，效較為深刻。-6-第三講：金屬材料的韌性指標(biāo)、硬度指標(biāo)授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求金屬材料與熱處理第3講-1金屬材料的韌性指標(biāo)、硬度指標(biāo)1、沖擊韌性定義：指在沖擊載荷作用下，材料抵抗沖擊力的作用而不被破壞的能力，是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。aK值越大，表示材料的沖擊韌性越好。力相對(duì)應(yīng)的單位變形量)之比，用E表示，單位兆帕(MPa)：E=σ/模數(shù)是反映金屬材料剛性的指標(biāo)(金屬材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力稱為剛性)。2．硬度定義：指材料表面抵抗局部塑性變形的能力，是表征材料軟硬程度的一種量退火和正火鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的硬度。相比壓痕小，硬材料都可以測(cè)量，但同樣不同標(biāo)尺之間不可相互比較硬度值的大小。及負(fù)韌性指標(biāo)、硬度指標(biāo)、金屬材料低碳鋼硬度檢測(cè)本節(jié)的重、難點(diǎn)是金屬材料的：硬度的分類及表示方法通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)著重掌握金屬材料的沖擊韌性和硬度的評(píng)價(jià)。-7-授課方式作業(yè)課后分析1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()4.參觀教學(xué)()金屬材料的韌性和硬度在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中的影響非常重要。要做到合理的選材就必須分析零件的受力情況。提出滿足零件工作條件性能的需求。通過(guò)舉例說(shuō)明一些例子，讓學(xué)生掌握金屬材料的硬度、韌性的概念和應(yīng)用。-8-第四講：金屬材料的物理和化學(xué)性能授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程基本概念金屬材料與熱處理第4講材料是機(jī)器的物質(zhì)基礎(chǔ)。金屬材料的性能是選擇材料的主要依據(jù)。金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。工藝性能是指金屬材料從冶煉到成品的生產(chǎn)過(guò)程中，在各種加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能；使用性能是指金屬零件在使用條件下金屬材料表現(xiàn)出來(lái)的性能。金屬性能和力學(xué)性能。一、金屬的物理性能1.密度金屬的密度即是單位體積金屬的質(zhì)量，其單位為kg／m3。45g／cm3的金屬叫做輕金屬，如鋁，鈦等。金屬?gòu)墓腆w狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。熔點(diǎn)一般℃，鋼的熔點(diǎn)為1538℃。熔點(diǎn)對(duì)于冶煉、鑄造、焊接和配制合金等都很重要。熔點(diǎn)低于1000℃的金屬稱為低熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)在1000~點(diǎn)金屬。3、導(dǎo)熱性金屬材料傳到熱量的能力4、熱膨脹性金屬材料在受熱時(shí)體積會(huì)增大5、導(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的特性二、金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。1、耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力，稱為耐腐蝕性。常見(jiàn)的鋼鐵生銹，就是腐蝕現(xiàn)象。2、抗氧化性金屬材料抵抗氧化作用的能力，稱為抗氧化性。3、化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱穩(wěn)定性。用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料，要有良好的熱穩(wěn)定性。金屬材料的各種物理性能和各種化學(xué)性能-9-教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析本節(jié)的重、難點(diǎn)是金屬材料的各種物理性能和各種化學(xué)性能通過(guò)對(duì)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)著重掌握金屬材料的各種物理性能和各種化學(xué)性能。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()4.參觀教學(xué)()的選材就必須分析零件的受力情況。提出滿足零件工作條件性能的需求。-10-授課課程任課教授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)第5講一、晶體與非晶體1、晶體：所謂晶體是指其原子(離子或分子)在空間呈規(guī)則排列的物體。(晶體內(nèi)的原子之所以在空間是規(guī)則排列，主要是由于各原子之間的相互吸引力與排斥力相平衡的結(jié)果。)原子在空間呈規(guī)則排列的固體物質(zhì)稱為“晶2、非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀態(tài)的(如普通玻璃、松香、樹(shù)脂等)。非晶體的原子則是無(wú)規(guī)律、無(wú)次序地堆積在一起的。二、晶體結(jié)構(gòu)的概念晶格：把點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)假想用一系列平行直線連接起來(lái)構(gòu)成空間格子稱為晶格中各種方位的原子面稱為“晶面”，構(gòu)成晶格的最基本幾何單元稱為“晶及進(jìn)程及進(jìn)程由于晶體中原子排列的規(guī)律性，可以用晶胞來(lái)描述其排列特征。(陣點(diǎn)(結(jié)點(diǎn))：把原子(離子或分子)抽象為規(guī)則排列于空間的幾何點(diǎn)，稱為陣點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)。點(diǎn)陣：陣點(diǎn)(或結(jié)點(diǎn))在空間的排列方式稱晶體晶胞晶面晶向三、金屬晶格的類型(一)體心立方晶格體心立方晶格的晶胞是由八個(gè)原子構(gòu)成的立方體，并且在立方體的體中心還有一個(gè)原子。-11-(二)面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是由八個(gè)原子構(gòu)成的立方體，但在立方體的每個(gè)面(三)密排六方晶格由12個(gè)原子構(gòu)成的簡(jiǎn)單六方晶體，且在上下兩個(gè)六方面心還各有一個(gè)原基本概念教學(xué)難點(diǎn)基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)教學(xué)重點(diǎn)：掌握有關(guān)金屬結(jié)構(gòu)的基本概念：晶面、晶向、晶體、晶格、單教學(xué)難點(diǎn)：金屬的晶體結(jié)構(gòu)了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)、晶格的類型1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()課后分析會(huì)感到很困難。在教學(xué)過(guò)程中，我制作了多媒體課件，圖文并茂，使學(xué)生對(duì)這些概念充分理解。在解釋其中的名詞定義時(shí)，做到通俗簡(jiǎn)要，只要概念正確即課后分析-12-純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶第6講任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)結(jié)晶的基本概念：一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程稱為凝固，如凝固后形成晶體結(jié)構(gòu)，則稱為結(jié)晶。金屬在固態(tài)下通常都是晶體，所以金屬自液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程，稱為金屬的結(jié)晶。一、純金屬的冷卻曲線及過(guò)冷度及進(jìn)程時(shí)雖然液體金屬向外散熱，但其溫度并沒(méi)下降，這是由于在這一溫度液體開(kāi)始結(jié)晶向外散熱(結(jié)晶潛熱)，補(bǔ)償了液體對(duì)外的熱量散失，結(jié)晶終了后就沒(méi)及進(jìn)程二、純金屬的結(jié)晶過(guò)程晶核：作為結(jié)晶核心的微小晶體晶粒：小晶體的外形呈顆粒狀，稱為“晶粒”晶界：晶粒與晶粒之間的界面稱為“晶界”單晶體：結(jié)晶后只有一個(gè)晶粒的晶體多晶體：實(shí)際上由多種晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)稱為“多晶體單晶體多晶體三、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響1)增加過(guò)冷度(過(guò)冷度的影響)-13-F力大，形核率和長(zhǎng)大速度都大，且N的增加2)變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。3)振動(dòng)處理：四、金屬晶體結(jié)構(gòu)的缺陷晶體缺陷：晶體中出現(xiàn)的各種不規(guī)則的原子堆積現(xiàn)象。晶體中的空位、間隙原子、雜質(zhì)原子都是點(diǎn)缺陷。位錯(cuò)局部滑移而造成?；撇糠峙c未滑移部分的交界線即為位錯(cuò)線。-14-基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析多晶體，金屬晶格的三種常見(jiàn)類型實(shí)際金屬的晶體缺陷及其對(duì)金屬性能的影響(選講)1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()會(huì)感到很困難。在教學(xué)過(guò)程中，我制作了多媒體課件，圖文并茂，使學(xué)生對(duì)這些概念充分理解。在解釋其中的名詞定義時(shí)，做到通俗簡(jiǎn)要，只要概念正確即-15-第七講：金屬材料的塑性變形、彈性變形授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第7講章、節(jié)名稱§3.1金屬材料的塑性變形、彈性變形塑性變形是金屬重要特性之一，了解金屬塑性變形后的組織結(jié)構(gòu)變化規(guī)律和各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)對(duì)制定和改進(jìn)金屬壓力加工工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量及合理用材具有重要意義。一、彈性變形、塑性變形與斷裂金屬的變形可以分為三個(gè)連續(xù)的階段：彈性變形(全部恢復(fù))、彈塑性變形(部分恢復(fù))、斷裂階段(無(wú)恢復(fù))。由于實(shí)際晶體中存在位錯(cuò)，因此滑移不是按剛性滑移進(jìn)行的，而是由位錯(cuò)的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如下圖但是位錯(cuò)移動(dòng)滑移時(shí)，并不是整個(gè)滑移面上全部的原子同時(shí)移動(dòng)，只需位錯(cuò)附近的少數(shù)原子作微量的移動(dòng)。孿生是塑性變形的另外一種形式。及進(jìn)程孿生就是晶體中的部分原子對(duì)應(yīng)特定的見(jiàn)面(孿生面)沿著一定晶相產(chǎn)生剪切變形及進(jìn)程2)孿晶帶工程上使用的金屬絕大多數(shù)是多晶體。多晶體中每個(gè)晶粒內(nèi)部的變形情況與單晶體的變形情況大致相似(滑移和孿生)。但由于晶界多。在多晶體中，晶界原子排列不規(guī)則，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界附近時(shí)，受到晶界的阻礙而堆積起來(lái)，稱位錯(cuò)的塞積，如圖下所示。若要使變形繼續(xù)進(jìn)行，則必須增加外力，可見(jiàn)晶界使金屬的塑性變形抗力提高。雙晶粒試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)表明，試樣往往如圖下所示呈竹節(jié)狀，晶界處較粗，這說(shuō)明晶界處的變形抗力大，變形較小。-16-總是高于單晶體。2、多晶體變形的過(guò)程1)具有軟位向晶粒的滑移系的開(kāi)動(dòng)——與滑移面和滑移方向成45o移停止；3)次軟位向晶粒發(fā)生滑移；4)重復(fù)2和3，直至全部晶粒都發(fā)生變形?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：?jiǎn)尉w的塑性變形和多晶體的塑性變形的概念教學(xué)要求教學(xué)要求1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課方式作業(yè)4.參觀教作業(yè)P293-2主要講到了金屬材料的塑性變形以及單晶體和多晶體的塑性變形的概念及過(guò)課后分析-17-冷塑性變形不僅改變冷塑性變形不僅改變了金屬的外形，而且使其內(nèi)部性能與組織產(chǎn)生一系列的變化。一、冷塑性變形對(duì)金屬性能的影響成形變強(qiáng)化，也稱加工硬化。即隨塑性變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，而變化的情況。形變強(qiáng)化在生產(chǎn)中具有很重要的意義。形變強(qiáng)化可以提高金屬的強(qiáng)度，它和屬材料顯得更為重要。例如18—8型奧氏體(=784~980MPa)，抗拉強(qiáng)度也提高了一倍。安全性。形變強(qiáng)化是工件能用塑性變形方法成型的必要條件。例如在圖3—8所示冷沖壓過(guò)程中，由于r處變形最大，當(dāng)金屬在r處變形到一定程度后，首先產(chǎn)生形變強(qiáng)化，使隨后的變形轉(zhuǎn)移到其他部分，這樣便可得到壁厚均勻的沖壓件。形變強(qiáng)化也有不利的一面。由于材料塑性的降低，給金屬材料進(jìn)一步冷塑性變形帶來(lái)困難。為了使金屬材料能繼續(xù)變形加工，必須進(jìn)行中間熱處理，以消除形變強(qiáng)化，這就增加了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)率。塑性變形除了影響力學(xué)性能外，還會(huì)使金屬某些物理、化學(xué)性能發(fā)生變化，如電阻增加、化學(xué)活性增大、耐蝕性降低等。以上這些引起金屬性能變化的原因，均與塑性變形過(guò)程中金屬的組織結(jié)構(gòu)變化及相應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力形成有關(guān)。二、冷塑性變形對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)的影響金屬塑性變形時(shí)，在外形變化的同時(shí)，晶粒的形狀也發(fā)生變化。通常是晶粒沿變形方向壓扁或拉長(zhǎng)，第八講：冷塑性變形對(duì)金屬組織的影響授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第8講章、節(jié)名稱§3.2冷塑性變形對(duì)金屬組織的影響及進(jìn)程-18-冷塑性變形除了使晶粒外形變化外，還會(huì)使晶粒內(nèi)部的亞晶粒尺寸碎化，位錯(cuò)密度增加，晶格畸變加劇，因而增加了滑移阻力，這就是形變強(qiáng)化產(chǎn)生的原因。學(xué)冷塑性變形對(duì)金屬的組織和性能的影響、形變強(qiáng)化的基本概念冷塑性變形對(duì)金屬性能的影響以及形變強(qiáng)化的基本概念1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課方式4.參觀教學(xué)()作業(yè)課后分析基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求本節(jié)主要講了冷塑性變形對(duì)金屬性能的影響以及形變強(qiáng)化的基本概念-19-授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第9講經(jīng)過(guò)冷塑性變形的金屬，其組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，而且因金屬各部分變形不均勻，會(huì)引起金屬內(nèi)部殘留內(nèi)應(yīng)力，使金屬處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并使其具有恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)定狀態(tài)的自發(fā)趨勢(shì)。在常溫下，由于金屬原子的活動(dòng)能力較弱，這種恢復(fù)過(guò)程很難進(jìn)行。如對(duì)冷塑性變形的金屬進(jìn)行加熱，使原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，就會(huì)發(fā)生一系列組織與性能的變化。隨著加熱溫度的升高，這種變化過(guò)程可分為回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大距離的運(yùn)動(dòng)，所以，晶格畸變程度大為減輕，從而使內(nèi)應(yīng)力有所降低，這個(gè)階段稱為回復(fù)。然而這時(shí)的原子活動(dòng)能力還不是很強(qiáng)，所以金屬的顯微組織無(wú)明顯變化，因此力學(xué)性能也無(wú)明顯改變。到250—300℃，青銅絲彈簧加熱到120~150℃，就是進(jìn)行回復(fù)處理，使彈簧的彈性增強(qiáng)，同時(shí)消除加工時(shí)帶來(lái)的內(nèi)應(yīng)力。二、再結(jié)晶當(dāng)冷塑性變形金屬加熱到較高溫度時(shí)，由于原子活動(dòng)能力增加，原子可以離開(kāi)原來(lái)的位置重新排列。由畸變晶粒通過(guò)形核及晶核長(zhǎng)大而形成新的無(wú)畸變的等軸晶粒的過(guò)程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶過(guò)程首先是在晶粒碎化最嚴(yán)重的地方產(chǎn)生新晶粒的核心，然后晶核吞并舊晶粒而長(zhǎng)大，直到舊晶粒完全被新晶粒代替為止。過(guò)程是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。能進(jìn)行再結(jié)晶的最低溫度稱為再及進(jìn)程-20-實(shí)踐證明，再結(jié)晶溫度與金屬的變形程度有關(guān)。金屬的變形程度其再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)間的關(guān)系可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：=(0.35-0.4)T為723K再結(jié)晶與液體結(jié)晶及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的重結(jié)晶不同，再結(jié)晶過(guò)程并未形成新相，新形成的晶粒在晶格類型上與原來(lái)晶粒是相同的，只不過(guò)消除了因塑性變形而造成的晶格缺陷。性變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)時(shí)間，使形變晶粒重新結(jié)晶為均勻的等軸晶粒，以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的退火，稱為再結(jié)晶退火。為了保證質(zhì)量和兼顧生產(chǎn)率，再結(jié)晶退火的溫度一般。大而導(dǎo)致晶粒粗大、力學(xué)性能變壞的情況應(yīng)當(dāng)注意避免?；窘虒W(xué)基本教學(xué)教學(xué)教學(xué)教學(xué)概念難點(diǎn)重點(diǎn)目的要求方式業(yè)小結(jié)教學(xué)重點(diǎn)：金屬的回復(fù)與再結(jié)晶要求掌握回復(fù)與再結(jié)晶的基本概念和了解回復(fù)和再結(jié)晶的過(guò)程1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課4.參觀教學(xué)()作本章主要介紹了金屬材料回復(fù)與再結(jié)晶的過(guò)程和晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程本本章主要介紹了金屬材料回復(fù)與再結(jié)晶的過(guò)程和晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程課后分析-21-第十講：合金的相結(jié)構(gòu)、二元合金相圖授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程金屬材料與熱處理第10講純金屬具有良好的物理和化學(xué)性能，但機(jī)械性能很差，價(jià)格昂貴，種類有限,工程上很少使用純金屬，。為了滿足各種機(jī)器零件對(duì)不同性能的要求，因此出現(xiàn)了合金。合金是兩種或兩種以上金屬元素、或金屬元素與非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其它方法組合而成并具有金和鋅的合金；鋼是鐵和碳的合金；焊錫是錫和鉛的合金。組成合金最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。通常，合金的組元就是組成合金的各種元素，但某些穩(wěn)定的化合物也可以看成是組元。根據(jù)合金組元個(gè)數(shù)不同，把由兩個(gè)組元組成的合金稱為二元合金，由三個(gè)或三個(gè)以上組元組成的合金稱為多元合金。組成合金的元素相互作用會(huì)形成各種不同的相。相是指合金中具有同一化學(xué)成分、同一結(jié)構(gòu)和原子聚集狀態(tài)，并以界面互相分開(kāi)的、均勻的組成部分。固態(tài)金屬一般是一個(gè)相，而合金則可能是幾個(gè)相。由于形成條件不同，各相可以不同的數(shù)量、形狀、大小組合。在顯微鏡下觀察，可以看到不同的組織。固態(tài)合金的相，可分成兩大類：固溶體和金屬化合物。若相的晶體結(jié)構(gòu)與某一組成元素的晶體結(jié)構(gòu)相同，這種固相稱為固溶體；若相的晶體結(jié)構(gòu)與組成合金元素的晶體結(jié)構(gòu)均不相同，這種固相稱為金屬化合物。同，并包含有其它元素的合金固相，稱為固溶體。其中，與合金晶體結(jié)構(gòu)相同的元素稱為溶劑，其它元素稱為溶質(zhì)。固溶體一般用α、β、(1)置換固溶體通常，當(dāng)溶劑與溶質(zhì)原子尺寸相近，直徑差別較小，容易形成置換固溶體；當(dāng)直徑差別大于15%時(shí)，就很難形成置換固溶體了。置換固溶體中原子的分布通常是任意的，稱之為無(wú)序固溶體。在某些條件下，原子成為有規(guī)則的排列，稱為有序固溶體。兩者之間的轉(zhuǎn)變稱為固溶體的有序化。這時(shí)，合金的某些物理性能將發(fā)生很大的變化。 -22-二、二元合金相圖分的合金，就成為合金系，如A1-Si系合金、Al-Cu-Mg系合金等。由兩個(gè)組元形成的合金系稱為二元合金系，由三個(gè)組元形成的合金系稱為三元合金系，如此類推。1、二元合金相圖的建立相圖幾乎都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程建立的，最常用的方法是熱分析法。下面所示。2、二元合金相圖的基本類型以看成是由幾類最基本的相圖組合而成的?；镜亩辖鹣鄨D有勻晶相圖、共晶相圖和共析相圖等,下面分別討論。勻晶相圖的二元合金系有Cu-Ni、Cu-Au、Au-Ag、Fe-Ni、W-Mo、Cr-Mo等。2)二元共晶相圖兩個(gè)固相的過(guò)程稱為共晶轉(zhuǎn)變。合金系的兩組元在液態(tài)時(shí)無(wú)限互溶，在固態(tài)下有限互溶、并在凝固過(guò)程中發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的相圖稱為二元共晶相圖3)二元共析相圖在有些二元系合金中，當(dāng)液體凝固完畢后繼續(xù)降低溫度時(shí)，在固個(gè)一定成分的固相的轉(zhuǎn)變過(guò)程稱為共析轉(zhuǎn)變?；窘虒W(xué)基本教學(xué)教學(xué)教學(xué)教學(xué)概念難點(diǎn)重點(diǎn)目的要求方式本節(jié)的教學(xué)重、難點(diǎn)是二元合金相圖的建立與分類通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能分析二元合金相圖。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課4.參觀教學(xué)()作業(yè)課后分析-23-第十一講：合金的力學(xué)性能與相圖的關(guān)系授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析金屬材料與熱處理第11講合金的力學(xué)性能與物理性能決定于合金的成分及組織，合金的某性能，并作為選用材料和制定工藝的參考。1、當(dāng)合金形成單相固溶體當(dāng)合金形成單相固溶體時(shí)，合金的性能與組元的性質(zhì)及溶質(zhì)原子的溶入量有關(guān)。對(duì)于一定的溶劑和溶質(zhì)來(lái)說(shuō)，溶質(zhì)溶入溶劑量愈多，總的來(lái)說(shuō)，形成單相固溶體的合金具有較好的綜合力學(xué)性能。但是，固溶強(qiáng)化使合金所能提高的強(qiáng)度、硬度有限。2、當(dāng)合金形成兩相混合物共晶和共析轉(zhuǎn)變都會(huì)形成兩相混合物。如圖1－38，在單相α固在兩相區(qū)內(nèi)，合金性能介于兩組成相之間，與成分呈直線關(guān)系，是兩相的平均值。但應(yīng)指出，只是當(dāng)合金兩相的晶粒較粗且分布均勻時(shí)，時(shí)，合金的力學(xué)性能將偏離直線關(guān)系而出現(xiàn)如虛線所示的高峰。合金的鑄造性能取決于合金結(jié)晶區(qū)間的大小。共晶成分的合金在恒溫下結(jié)晶，固、液兩相區(qū)間為零，結(jié)晶溫度最低，故流動(dòng)性最好。在結(jié)晶時(shí)易形成集中縮孔，鑄件的致密性好，故鑄造合金應(yīng)選用共晶成分附近的合金。合金的力學(xué)性能與相圖的關(guān)系。關(guān)系。通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，掌握凸輪和從動(dòng)件的結(jié)構(gòu)及材料，以及棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()-24-第十二講：純鐵、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)金屬材料與熱處理第12講概念：有些金屬在固態(tài)下，存在著兩種以上的晶格形式，這類金屬在冷卻或加熱過(guò)程中，隨著溫度的變化，在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字的冷卻曲線：可見(jiàn)，液態(tài)純鐵在1538℃進(jìn)行結(jié)晶，得到具有體心立方晶格的δ—Fe，繼續(xù)冷卻到1394℃時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，δ—Fe轉(zhuǎn)變?yōu)閑Fe為體心立方晶格的α—Fe，如再繼續(xù)冷卻到室溫，晶格的類型不再發(fā)生變化。(體心立方晶格)(面心立方晶格)(體心立方晶格)金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶過(guò)程有許多放出和吸收潛熱；轉(zhuǎn)變過(guò)程也是一個(gè)形核和晶核長(zhǎng)有本身的特點(diǎn)，例如：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)，新晶格的晶核優(yōu)先在原來(lái)晶粒的晶界處形核；轉(zhuǎn)變需要較大的過(guò)冷度；晶格的變化伴隨著金屬體積的變化，轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。例如γ—Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?。α—Fe時(shí)，鐵的體積會(huì)膨脹約1％，這是鋼熱處理時(shí)引起應(yīng)力，導(dǎo)致工件變形和開(kāi)裂的重要原因。純鐵、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、同素異構(gòu)體同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的概念-25-教學(xué)要求授課方式作業(yè)通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的概念。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()課后分析-26-第十三講：金相檢測(cè)試驗(yàn)：金相顯微鏡的使用授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)金屬材料與熱處理第13講金相檢測(cè)試驗(yàn)：金相顯微鏡的使用一、實(shí)習(xí)目的1、加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)理論的理解和掌握，達(dá)到根據(jù)零件的工作條件正確選擇材料及正確制定實(shí)施熱處理工藝的目的。2、使學(xué)生充分了解和掌握材料和熱處理的基本方法和知識(shí)。及進(jìn)程基本概念3、使學(xué)生能操作金屬材料熱處理的全過(guò)程，并獨(dú)立制作出合格的金相試樣。二、實(shí)習(xí)任務(wù)1、根據(jù)零件的工作條件選擇零件材料及制定正確的熱處理工藝；2、選擇毛坯的種類，選擇成型的方法，繪制出毛坯的圖樣；3、制定工藝方案及擬定工藝路線4、通過(guò)熱處理的質(zhì)量分析，能出不運(yùn)用已學(xué)知識(shí)達(dá)到分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析-27-第十四講：純鐵、鐵碳合金相圖及性能、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)第14講一、鐵碳合金的基本相和基本組織鐵是具有同素異構(gòu)的金屬。鐵碳合金的基本組元是Fe與Fe3C，屬于二元合金。其基本相有鐵素體、奧氏體和滲碳體三種。由基本相氏體和低溫萊氏體六種。二、鐵碳合金相圖分為相組成物，加括號(hào)部分為組織組成物)。定有直接的指導(dǎo)意義。相圖中有五個(gè)基本相，相應(yīng)的有五個(gè)單相區(qū)：即液相區(qū)L、δ固熔體相區(qū)(亦稱高溫鐵素體)δ、奧氏體相區(qū)A，鐵素體相區(qū)F，滲碳體相區(qū)Fe3C。F+Fe3C。及進(jìn)程A+F+Fe3C。根據(jù)相接觸法則，相圖中兩相區(qū)的兩個(gè)組成相由其相鄰的兩個(gè)單相區(qū)決2、共析鋼的結(jié)晶過(guò)程:氏體。奧氏體冷卻到727℃(3點(diǎn))時(shí)，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體。溫度繼C一起，不易分辨。因此，共析鋼室溫組織仍為珠光體，它是呈片狀的鐵素體與線條為滲碳體3、亞共晶白口鑄鐵結(jié)晶過(guò)程：Ⅱ，至(727℃)時(shí)，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，初晶奧氏體和共晶奧氏體都轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，在室溫下的組織是P、Fe3CⅡ和Ld＇。-28-eC再發(fā)生變化。當(dāng)溫度繼續(xù)下降到2點(diǎn)(1148℃)剩余液相碳含量達(dá)到基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析鐵碳合金相圖的、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼鐵碳合金相圖的分析、典型鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解鐵碳合金相圖的成分1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()-29-授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第15講碳含量大于2.11％的三種白口鑄鐵均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。共晶產(chǎn)物萊氏體冷卻至共析線后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體，反應(yīng)式為：Fe3C、P和Ld＇一旦形成，在隨后的冷卻過(guò)程中不再發(fā)生相變。，及進(jìn)程基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式和Fe3CⅡ組成，這種組織稱為低溫萊氏體Ld＇?？阼T鐵結(jié)晶過(guò)程：合金冷卻到1點(diǎn)，結(jié)晶出初晶奧氏體，冷卻到2點(diǎn)(1148℃)時(shí)，奧氏體Ⅱ，至(727℃)時(shí)，發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，初晶奧氏體和共晶奧氏體都轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，在室溫下的組織是P、Fe3CⅡ和Ld＇。eC中不再發(fā)生變化。當(dāng)溫度繼續(xù)下降到2點(diǎn)(1148℃)剩余液相碳含量程：1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，-30-作業(yè)課后分析4.參觀教學(xué)()-31-第十六講：金相實(shí)驗(yàn)2：亞共析鋼的金相分析實(shí)驗(yàn)授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程基本概念金屬材料與熱處理第16講亞共析鋼的金相分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的1、加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)理論的理解和掌握，達(dá)到根據(jù)零件的工作條件正確選擇材料及正確制定實(shí)施熱處理工藝的目的。2、使學(xué)生充分了解和掌握材料和熱處理的基本方法和知識(shí)。3、使學(xué)生能操作金屬材料熱處理的全過(guò)程，并獨(dú)立制作出合格的金相試樣。二、實(shí)習(xí)任務(wù)1、根據(jù)零件的工作條件選擇零件材料及制定正確的熱處理工藝；2、選擇毛坯的種類，選擇成型的方法，繪制出毛坯的圖樣；3、制定工藝方案及擬定工藝路線4、通過(guò)熱處理的質(zhì)量分析，能出不運(yùn)用已學(xué)知識(shí)達(dá)到分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課方式4.參觀教學(xué)()作業(yè)課后分析-32-及進(jìn)程及進(jìn)程影響、碳鋼的分類、碳鋼的牌號(hào)、用途授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)金屬材料與熱處理第17講概念：碳鋼目前工業(yè)上使用的鋼鐵材料中，碳鋼占有很重要的地位。由于碳鋼冶煉方便，加工容易，價(jià)格低且在許多場(chǎng)合碳鋼的性能可以滿足要求，故在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。用的碳鋼含有少量的錳、硅、硫、磷等元素，這些元素是從礦石、燃料和冶煉等渠道進(jìn)入鋼中的。雜質(zhì)對(duì)鋼的力學(xué)性能有重要的影響。二、雜質(zhì)元素對(duì)鋼的影響如下：硫化合成MnS，可以減輕硫的有害作用。有益。有益。熱加工時(shí)導(dǎo)致鋼變脆而開(kāi)裂，“熱脆”。有害。三、碳鋼的分類(1)按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構(gòu)(2)按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼；(3)按脫氧方法可分為沸騰鋼(F)、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)和特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)；(WC0.25%—0.6%)和高碳鋼(WC>0.6%)；(5)按鋼的質(zhì)量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼(含磷、硫較高)、優(yōu)質(zhì)碳素鋼(含磷、硫較低)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(含磷、硫更低)和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。說(shuō)明：一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強(qiáng)度也越高，但塑性較低。四、常見(jiàn)的碳鋼及牌號(hào)1、碳素結(jié)構(gòu)鋼工藝性能(如焊接性和冷成形性)優(yōu)良。應(yīng)用：一般工程結(jié)構(gòu)和普通機(jī)械零件。如Q235可制作螺栓、螺母、銷子、吊鉤和不太重要的機(jī)械零件以及建筑結(jié)構(gòu)中的螺紋鋼、型鋼、鋼筋等2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼-33-基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析牌號(hào)：例45、65Mn、08F應(yīng)用：制造重要機(jī)械零件的非合08F，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，塑性好，強(qiáng)度低，用于沖壓件如汽車和儀表外殼；20，塑性和焊接性好，用于強(qiáng)度要求不高的零件及滲碳零件，例如機(jī)罩、焊接容器，小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等；45，40Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)后綜合力學(xué)性能良好，用于受力較大的機(jī)械零件，如齒造各種彈簧、機(jī)車輪緣、低速車輪。3、碳素工具鋼牌號(hào)：例如T12鋼表示W(wǎng)c=1.2%的碳素工具鋼。特點(diǎn)：屬共析鋼和過(guò)共析鋼，強(qiáng)度、硬度較高，耐磨性好適用于制造各種低速T4、鑄鋼牌號(hào)：例如ZG200-400，表示σs≥200MPa，σb≥400MPa的鑄鋼。性能：鑄造性能比鑄鐵差，但力學(xué)性能比鑄鐵好；應(yīng)用：主要用于制造形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求高，而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機(jī)械零件，例如汽車的變速箱殼，機(jī)車車輛的車鉤和聯(lián)軸器等。碳鋼、碳鋼牌號(hào)碳鋼的概念雜質(zhì)元素對(duì)鋼的影響碳鋼的分類常見(jiàn)的碳鋼及牌號(hào)見(jiàn)的分類和常見(jiàn)的碳鋼及牌號(hào)1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()碳鋼的概念雜質(zhì)元素對(duì)鋼的影響碳鋼的分類以及常見(jiàn)的碳鋼及牌號(hào)-34-授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第18講一一、概念：鋼的熱處理如右圖所示。寸。面能被活性介質(zhì)的原子滲入從而改變表面化學(xué)成分。二、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變不發(fā)生相變的純金屬或合金則不能用熱處理方法強(qiáng)化。在Fe-Fe3C相圖中，A1、A3和Acm是碳鋼在極緩慢地加熱或教學(xué)內(nèi)容能極緩慢，因此不可能在平衡臨界點(diǎn)進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變。由圖1-48所示，際冷卻時(shí)各臨界點(diǎn)的位置分別為Ar1、Ar2和Arcm。第一階段：奧氏體形核，鋼在加熱到A1時(shí)，奧氏體晶核優(yōu)先在鐵素體和滲碳-35-A，原子偏離平衡位置處于畸變狀態(tài)，具有較高能量。B、與晶體內(nèi)部比較，晶界處碳的分布是不均勻的，這些都為形成奧氏體晶核在成分、結(jié)構(gòu)和能量上提供了有利的條件。第二階段：奧氏體晶核長(zhǎng)大，是新相奧氏體的相界面向著鐵素體和滲碳體這兩個(gè)方向同時(shí)推移的過(guò)程。，的因素原子的擴(kuò)散速度隨溫度升高呈指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，當(dāng)晶粒增大到一定的程度，隨著延續(xù)保溫時(shí)間，晶粒不再明顯長(zhǎng)大。當(dāng)含碳量在一定范圍之內(nèi)，隨含碳量的增加，碳在鋼中的擴(kuò)散速度增加，奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向增大。當(dāng)含碳量超過(guò)一定數(shù)值，則形成二次滲碳體。大多數(shù)合金元素都組織晶粒長(zhǎng)大。合理選擇鋼的原始組織及加入一定量的合金元素等?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析熱處理、加熱轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解熱處理工藝的基本概念，方法和分類。明白鋼在加熱過(guò)1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()熱處理工藝的基本概念，方法和分類。明白鋼在加熱過(guò)程中的轉(zhuǎn)變過(guò)程。-36-第十九講：過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第19講概念：鋼在非平衡冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變冷卻過(guò)程是鋼熱處理的關(guān)鍵的一步。由于在熱處理生產(chǎn)中，冷卻eC冷卻到室溫有兩種方式。1)連續(xù)冷卻把奧氏體化的鋼置于某種冷卻介質(zhì)(如空氣、水、油)中，連續(xù)冷卻到室溫。度，保持恒溫，使過(guò)冷奧氏體發(fā)生等溫組織轉(zhuǎn)變，待轉(zhuǎn)變結(jié)束后再連續(xù)冷卻到室溫。及進(jìn)程過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變，將使鋼的組織與性能發(fā)生明顯的變化。而過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是研究過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的重要工具。過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是利用過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)和性能的變化來(lái)測(cè)定的。1)珠光體轉(zhuǎn)變由面心立方晶格的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛审w心立方晶格的鐵素體和復(fù)雜六方晶格的滲碳體組成的珠光體，要發(fā)生晶格的轉(zhuǎn)變和鐵、碳原子的擴(kuò)散。其轉(zhuǎn)變過(guò)程是一個(gè)在固態(tài)下形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。珠光體中鐵素體與滲碳體的層片間距離，隨轉(zhuǎn)變溫度的降低(即-37-珠光體型組織分為珠光體、索氏體、托氏體。珠光體組織中層片間距離越小，相界面越多，則塑性變形的抗力形而不脆斷，使塑性和韌性逐漸提高。這就是冷拔鋼絲要求具有索氏體組織才容易變形而不至因拉拔而斷裂的原因。2)貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體在550℃~Ms點(diǎn)溫度范圍內(nèi)等溫保溫時(shí)，將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織，用符號(hào)B表示。由于過(guò)冷度較大，貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)只發(fā)生氏體是由含飽和碳的鐵素體與彌散分布的滲碳體組成的非層狀兩相組織。3)馬氏體轉(zhuǎn)變與C曲線相遇，則將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。由于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度極低，過(guò)冷度度很大，形成速度極快，因此，鐵、碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散，奧氏體只能發(fā)生非擴(kuò)散性的晶格轉(zhuǎn)變，溶碳量為ωC＝0.0218%，這樣奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過(guò)飽和的馬氏體的組織形態(tài)主要有板條狀和片狀兩種。碳含量＜0.2％的低碳馬氏體在光學(xué)顯微鏡下呈現(xiàn)為平行成束分布的板條狀組織。在每個(gè)板條內(nèi)存在有高密度位錯(cuò)，因此板條狀馬氏體又稱為位錯(cuò)馬氏體。因此片狀馬氏體也稱為孿晶馬氏體。碳含量介于兩者之間的馬氏體，則為板條狀馬氏體與片狀馬氏體的混合組織。3、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線實(shí)際熱處理生產(chǎn)中，過(guò)冷A的轉(zhuǎn)變大多是在連續(xù)冷卻過(guò)程中進(jìn)行的。共析碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，也稱為連續(xù)冷卻C曲線，又稱為CCT曲線。CCT曲線有以下一些主要特點(diǎn)：1)CCT曲線只有上半部分，而無(wú)下半部分。2)CCT曲線P轉(zhuǎn)變區(qū)有三條曲線構(gòu)成。3)與CCT曲線相切的冷卻速度線，是保證過(guò)冷A在連續(xù)冷卻過(guò)程中不發(fā)生分解而全部過(guò)冷到M區(qū)的最小冷卻速度，稱為M臨界冷卻速度，用vk表示?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式鋼在非平衡時(shí)的轉(zhuǎn)變、奧氏體轉(zhuǎn)變曲線變曲線1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，-38-作業(yè)課后分析4.參觀教學(xué)()轉(zhuǎn)變曲線、冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能。第二十講：鋼常用的熱處理工藝、退火和正火授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第20講章、節(jié)名稱§6.2鋼常用的熱處理工藝、退火和正火1、鋼的退火和正火退火和正火是生產(chǎn)中應(yīng)用很廣泛的預(yù)備熱處理工藝，主要用于改善材料的切削加工性能。對(duì)于一些受力不大、性能要求不高的機(jī)器零件，也可以做為最終熱處理。等溫退火將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度等溫保溫，使過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫。球化退火將過(guò)共析碳鋼加熱到Ac1以上20~30℃，保溫2~4h，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開(kāi)成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，彌散分布在奧氏體基體上，在隨后的緩冷過(guò)程中，或以原有的細(xì)小的滲碳體質(zhì)點(diǎn)及進(jìn)程為核心，或在奧氏體中富碳區(qū)域產(chǎn)生新的核心，形成均勻的顆粒狀及進(jìn)程均勻化退火(擴(kuò)散退火)將工件加熱到1100℃左右，保溫10~體晶粒十分粗大，必須進(jìn)行一次完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒，消除過(guò)熱缺陷。去應(yīng)力退火將工件隨爐緩慢加熱到500~650℃，保溫，隨爐緩慢冷卻至200℃出爐空冷。主要用于消除加工應(yīng)力。2)正火：將亞共析碳鋼加熱到Ac3以上30~50℃，過(guò)共析碳鋼加熱到Accm以上30~50℃，保溫，空氣中冷卻的方法稱為正火。適用于碳素鋼卻也會(huì)獲得馬氏體組織。對(duì)于低碳鋼、低碳低合金鋼，細(xì)化晶粒，提高硬度(140~190HBS)，改善切削加工性能；對(duì)于過(guò)共析鋼，消除-39-二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進(jìn)行?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析退火、去應(yīng)力退火、球化退火、正火退火與正火的工藝、作用通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解鋼的預(yù)備熱處理相關(guān)知識(shí)。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()退火、去應(yīng)力退火、球化退火、正火的概念、用途-40-第二十一講：鋼的淬火與回火金金屬材料與熱處理第21講卻速度快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。淬火鋼得到的組織主要是馬氏體(或下貝氏體)，此外，還有少量殘?zhí)岣咪摰挠捕群湍湍バ浴?)淬火加熱溫度碳鋼的淬火加熱溫度可利用Fe-Fe3C相圖來(lái)選擇。對(duì)于亞共析碳鋼，適宜的淬火溫度為Ac3+30~50℃，使碳鋼完全奧氏體化，淬火后獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織。對(duì)于過(guò)共析碳鋼，適宜的淬火溫度為Ac1+30~50℃。淬火前先進(jìn)行球化退火，使之得到粒狀珠光體組織，淬火加熱時(shí)組織為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶的細(xì)粒授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程-41-粒狀滲碳體組織。對(duì)于低合金鋼，淬火加熱溫度也根據(jù)臨界點(diǎn)Ac1或Ac3來(lái)確定，一般為Ac1或Ac3以上50~100℃。高合金工具鋼中含高。2)淬火加熱時(shí)間為了使工件各部分完成組織轉(zhuǎn)變，需要在淬火加熱時(shí)保溫一定的時(shí)間，通常將工件升溫和保溫所需的時(shí)間計(jì)算在一起，統(tǒng)稱為加熱時(shí)間。影響淬火加熱時(shí)間的因素較多，如鋼的成分、原始組織、工件形狀和尺寸、加熱介質(zhì)、爐溫、裝爐方式及裝爐量等。鋼在淬火加熱過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒或表面氧化、脫碳等缺陷。過(guò)熱是指工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。過(guò)熱不僅使淬火后得到的馬氏體組織粗大，使工件的強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆斷，而且容易引起淬火裂紋。對(duì)于過(guò)熱工件，進(jìn)行一次細(xì)化晶粒的退火或正火，然后再按工藝規(guī)程進(jìn)行淬火，便可以糾正過(guò)熱組織。過(guò)燒是指工件在淬火加熱時(shí)，溫度過(guò)高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過(guò)燒的工件無(wú)法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。3)淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻時(shí)，既要快速冷卻以保證淬火工件獲得馬氏體組織，關(guān)鍵操作。(1)理想淬火冷卻速度由共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線得知，要得到馬氏體，淬火的冷卻速度就必須大于臨界冷卻速度。但是淬火鋼在整個(gè)冷卻過(guò)程中并不需要都進(jìn)行快速冷卻。關(guān)鍵是在過(guò)冷奧快速冷卻。而從淬火溫度到650℃之間以及400℃以下，特別是300~200℃以下并不希望快冷。因?yàn)榇慊鹄鋮s中工件截面的內(nèi)外溫度差會(huì)引起熱應(yīng)力。另外，由于鋼中的比容(單位質(zhì)量物質(zhì)的體積)不同，使工件的體積脹大，如冷卻速度較大，工件截面上的內(nèi)外溫度差將增大，使馬氏體轉(zhuǎn)變不能同時(shí)進(jìn)行而造成相變應(yīng)力。冷卻速度越大，熱應(yīng)力和相變應(yīng)力越大，鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中便容易引起變形與裂紋。(2)常用淬火介質(zhì)工件淬火冷卻時(shí)，要使其得到合理的淬火冷卻速度，必須選擇適當(dāng)?shù)拇慊鸾橘|(zhì)。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的冷卻介質(zhì)是水和油。當(dāng)冷卻介質(zhì)為20℃的自來(lái)水，工件溫度在200~300℃時(shí)，平均冷卻速度為450℃/s；工件溫度在340℃時(shí)，平均冷卻速度為775℃/s；工件溫度在500~650℃時(shí)，平均冷卻速度為135℃/s。因它的冷卻速度很小，而在200~300℃需要慢冷時(shí)，它的冷卻速度反而很大。4)淬火方法-42-基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)鋼的化學(xué)成分、工件的形狀和尺寸，以及技術(shù)要求等來(lái)選擇淬火方法。選擇合適的淬火方法可以在獲得所要求的淬火組織和性能條件下，盡量減少淬火應(yīng)力，從而減小工件變形和開(kāi)裂的傾向?；鼗鹗菍⒋慊痄撝匦录訜岬紸1以下某一溫度，保溫，然后冷卻是為了穩(wěn)定組織，消除淬火應(yīng)力，提高鋼的塑性和韌性，獲得強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的適當(dāng)配合，滿足各種工件不同的性能要求。根據(jù)回火溫度可將鋼的回火分為三類。1)低溫回火(150~250℃)和高耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性。它主要用于各種高碳鋼的刃具、量具、冷沖模具、滾動(dòng)軸承和滲碳工件。2)中溫回火(350~500℃)中溫回火后的組織為回火托氏體，它是由尚未發(fā)生再結(jié)晶的針狀鐵素體和彌散分布的極細(xì)小的片狀或粒狀滲碳體組成，其形態(tài)仍為淬火馬氏體的片狀或板條狀。的韌性，回火托氏體的硬度為35~45HRC。中溫回火主要用于處理各種彈簧、鍛模。3)高溫回火(500~650℃)高溫回火后的組織為回火索氏體，它是由已再結(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細(xì)粒狀滲碳體組成。由于鐵素體發(fā)生了再結(jié)晶失去了原來(lái)淬火馬氏體的片狀或板條狀形態(tài)，呈現(xiàn)為多邊形顆粒狀，同時(shí)滲碳體聚集長(zhǎng)大。淬火、低溫回火、中溫回火、高溫回火、淬透性通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解鋼的最終熱處理相關(guān)知識(shí)。掌握淬火與回火的性能和方法。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()1、鋼的淬火1)淬火加熱溫度2)淬火加熱時(shí)間3)淬火冷卻介質(zhì)(1)理想淬火冷卻速度-43-(2)常用淬火介質(zhì)4)淬火方法課后分析第二十二講：表面熱處理、其他熱處理授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第22講一、鋼的形變熱處理形變熱處理是把塑性變形(鍛、軋等)和熱處理工藝緊密結(jié)合起來(lái)的一種熱處理方法。由于它可以使鋼同時(shí)受到形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化，因此可以大大提高鋼的綜合力學(xué)性能，另外，它還能大大簡(jiǎn)化鋼件生產(chǎn)流程，節(jié)省能源，因而受到愈來(lái)愈廣泛的重視。根據(jù)形變溫度的高低，可分為中溫形變熱處理和高溫形變熱處理兩種。中溫形變熱處理是把鋼加熱至奧氏體化，保溫一段時(shí)間，迅速及進(jìn)程后淬火得到馬氏體組織的綜合熱處理工藝。中溫形變熱處理的目的是保持一定塑性，大幅度提高強(qiáng)度和耐磨性。它主要用于強(qiáng)度要求極度高的中碳合金鋼零件，如飛機(jī)的起落架、高速鋼刀具、模具、沖頭及進(jìn)程二、鋼的表面淬火表面淬火是對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝。它是將工件表面進(jìn)行快速加熱，使其奧氏體化并快速冷卻獲得馬氏體組織，而心部仍保持原來(lái)塑性、韌性較好的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力和降低脆性。表面淬火可有效提高工件表面層的硬度和耐磨性，達(dá)到外硬內(nèi)韌的效果，并可造成表面層壓應(yīng)力狀態(tài)，提高疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)工件的使用壽命。1.感應(yīng)加熱表面淬火-44-1、感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火法是把工件放入由空心銅管繞成的感應(yīng)線圈中，當(dāng)感應(yīng)線圈通以交流電時(shí)，便會(huì)在工件內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在工件內(nèi)自成回路，故稱為“渦流”。渦流在工件截面上的分布是不均勻的，表面電流密度最大，心部電流集中于工件表面的渦流，幾秒種可使工件表面溫度升至800~1000℃，而心部溫度仍接近室溫，在隨即噴水(合金鋼浸油)快速冷卻后，就感應(yīng)加熱時(shí)，工件截面上感應(yīng)電流密度的分布與通入感應(yīng)線圈中層深度愈小。因此可通過(guò)調(diào)節(jié)通入感應(yīng)線圈中的電流頻率來(lái)獲得工件不同的淬硬層深度，一般零件淬硬層深度為半徑的1／10左右。對(duì)于小直徑(10~20mm)的零件，適宜用較深的淬硬層深度，可達(dá)半徑的1／5，對(duì)于大截面零件可取較淺的淬硬層深度，即小于半徑1／10以下。2、火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火法是用乙炔一氧火焰(最高溫度3200℃)或煤氣一氧火焰(最高溫度2000℃)，對(duì)工件表面進(jìn)行快速加熱，并隨即噴水冷卻。淬硬層深度一般為2~6mm。適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件(如大型軸類、模數(shù)齒輪等)的表面淬火?；鹧婕訜岜砻娲慊鸬膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，靈活性大。缺點(diǎn)是加熱溫度不易控制，工件表面易過(guò)熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。3.激光加熱表面淬火3、激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火是以高能量激光束掃描工件表面，使工件表面實(shí)現(xiàn)表面相變硬化。三、鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件置入含有活性原子的特定介質(zhì)中加熱和保等)滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分和組織，達(dá)到工件使用性能要求的熱處理工藝。其特點(diǎn)是既改變工件表面層的組織，又改變化學(xué)成分。它可比表面淬火獲得更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，并可提高工件表層的耐蝕性和高溫抗氧化性。各種化學(xué)熱處理都是由以下三個(gè)基本過(guò)程組成的。1)分解由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子?；钚栽佑射摰谋砻孢M(jìn)入鐵的晶格形成溶體，或與鋼中的某種元素形成化合物。里遷移，形成一定厚度的擴(kuò)散層。1、滲碳:滲層組織:淬火后為碳化物、馬氏體、殘余奧氏體。滲層厚度(mm)，0.3~1.6，表面硬度，57~63HRC，作用與特點(diǎn)，提高表面硬度、耐-45-基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)常用于低碳鋼、低碳合金鋼、熱作模具鋼制作的齒輪、軸、活塞、銷、鏈條。滲碳件滲碳后，都要進(jìn)行淬火、低溫回火，回火溫度一般為150~200℃。經(jīng)淬火和低溫回火后，滲碳件表面為細(xì)小片狀回火馬氏體及少量滲碳體，硬度可達(dá)58~64HRC，耐磨性能很好。心部組織決定于鋼的淬透性。普通低碳鋼如15、20鋼，心部組織為鐵素體和珠光體，硬度為10~15HRC。低碳合金鋼如20CrMnTi心部組織為回火低碳馬及一定的塑性。2.液體氮化也稱軟氮化，低溫氰化，或者氮碳共滲，在滲氮過(guò)程中，碳原子也參與，因而比一般的單一氣體滲氮具有更高的滲速，在滲層表面硬度相當(dāng)?shù)那闆r下，氮化層的脆性也比氣體氮化小，軟氮化因此得名。氮化主要是往爐中加入純氨，在200℃以上氨分解為活性氮原子，在500~580℃時(shí)，活性氮原子往鋼件表面滲氮和擴(kuò)散，得到0.3~0.5mm厚的高硬度、耐腐蝕、抗疲勞的氮化層。表面熱處理、化學(xué)熱處理各種熱處理的方法和掌握通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解鋼的最終熱處理相關(guān)知識(shí)。掌握淬火與回火的性能和方法。1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()一、鋼的形變熱處理二、鋼的表面淬火1、感應(yīng)加熱表面淬火2、火焰加熱表面淬火3、激光加熱表面淬火三、鋼的化學(xué)熱處理1)分解由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子。的方式有兩種，即活性原子由鋼的表面進(jìn)入鐵的晶格形成溶體，或與鋼中的某種元素形成化合物。里遷移，形成一定厚度的擴(kuò)散層。1、滲碳:2.液體氮化-46-課后分析課后分析第二十三講：授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)金屬材料、中碳鋼熱處理實(shí)驗(yàn)金屬材料與熱處理第23講金屬材料、中碳鋼熱處理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)習(xí)目的及進(jìn)程基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1、加深學(xué)生對(duì)課堂所學(xué)理論的理解和掌握，達(dá)到根據(jù)零件的工作條件正確選擇材料及正確制定實(shí)施熱處理工藝的目的。2、使學(xué)生充分了解和掌握材料和熱處理的基本方法和知識(shí)。3、使學(xué)生能操作金屬材料熱處理的全過(guò)程，并獨(dú)立制作出合格的金相試樣。二、實(shí)習(xí)任務(wù)1、根據(jù)零件的工作條件選擇零件材料及制定正確的熱處理工藝；2、選擇毛坯的種類，選擇成型的方法，繪制出毛坯的圖樣；3、制定工藝方案及擬定工藝路線4、通過(guò)熱處理的質(zhì)量分析，能出不運(yùn)用已學(xué)知識(shí)達(dá)到分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的-47-教學(xué)要求1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，授課方式4.參觀教學(xué)()作業(yè)課后分析授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第24講概念：鋼中的合金元素合金元素是為了改善和提高鋼的力學(xué)性能和使鋼獲得某些特殊的物理、化學(xué)性能而專門加入的元素。1、合金元素在鋼中的分布：在平衡狀態(tài)中，合金元素在鋼中存在形式和分布主要有以下五種：(1)與鐵形成固溶體，不與碳形成任何碳化物。及進(jìn)程(2)部分固溶于鐵素體，另一部分與碳形成碳化物。但每一種元素固溶于鐵素體和形成碳化物的傾向并不相同，因而其在鐵素體和碳化物及進(jìn)程(3)不少元素與鋼中的氧、氮、硫形成簡(jiǎn)單的或復(fù)合的非金屬夾雜物。(4)一些元素彼此作用形成金屬間化合物。2、合金元素在鋼中的作用合金元素對(duì)鋼中基本相的影響-48-1)非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。這些元素與碳親合力很弱，在鋼中不和碳化合，而是溶入鐵素體內(nèi)形成合原子半徑相差愈大，或兩者晶格類型不同，則造成的晶格畸變愈大，固溶強(qiáng)化效果也愈顯著。下圖為退火狀態(tài)各合金元素對(duì)碳鋼性能的影響。2)中強(qiáng)碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W等。一般能夠置換滲碳體中的鐵原子而形成合金滲碳體，如(Fe、Mn)3C、(Fe、Cr)3C、(Fe、W)3C等，合金滲碳體仍具有滲碳體的復(fù)雜六方晶格。滲碳體是一種穩(wěn)定性最低的碳化物，因?yàn)镕e與C的親和力較弱。合金滲碳體較滲碳體穩(wěn)定性略為提高，硬度也較高，是一般低合金鋼中存在的主要碳化物。3)強(qiáng)碳化物形成元素：Mo、W、Ti、Zr、Nb、V。這些合金元素Me，如Cr7C3、有復(fù)雜晶格的合金滲碳體穩(wěn)定性更高。3、合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響類鋼稱為萊氏體鋼。區(qū)擴(kuò)大，但Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al等元素使奧氏體相區(qū)縮小，為鐵素體形成元素。當(dāng)加入量達(dá)到一定值時(shí)，使室溫下的組織成為單相奧氏體或單相鐵素體，這類鋼稱為奧氏體鋼或鐵素體鋼。溫度改變，因此，合金鋼熱處理工藝應(yīng)根據(jù)多元鐵基合金系分析?；靖拍罱虒W(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)合金元素合金元素在鋼種的作用、合金元素對(duì)鋼種的基本相影響，對(duì)合金相圖的影響通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，理解：1、合金元素在鋼中的分布2、合金元素在鋼中的作用1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()鋼中的合金元素1、合金元素在鋼中的分布2、合金元素在鋼中的作用-49-1)非碳化物形成元素2)中強(qiáng)碳化物形成元素3)強(qiáng)碳化物形成元素3、合金元素對(duì)Fe-Fe3C相圖的影響課后分析第二十五講：授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)及進(jìn)程合金元素對(duì)熱處理的影響、低合金結(jié)構(gòu)鋼金屬材料與熱處理第25講合金元素對(duì)鋼熱處理的影響合金元素對(duì)鋼熱處理的影響一、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1)合金元素對(duì)鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響除了鎳、鈷以外，大多數(shù)合金元素特別是強(qiáng)碳化物形成元素，使提高，保溫時(shí)間延長(zhǎng)。細(xì)小馬氏體組織。2)合金元素對(duì)鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響高，C曲線右移或形成珠光體和貝氏體兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)。除Co、Al外，后殘余奧氏體量增多。3)合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響淬火合金鋼進(jìn)行回火時(shí)，其組織轉(zhuǎn)變與碳鋼相似。但由于合金元素的加入，使其在回火轉(zhuǎn)變時(shí)具有如下特點(diǎn)：-50-度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。硬度升高的現(xiàn)象稱為二次硬化。沖擊韌度劇烈下降的現(xiàn)象，稱為回火脆性。一、合金鋼在Fe-C合金中加入一些其它的金屬或非金屬元素構(gòu)成的鋼，稱金元素。合金元素的加入使碳鋼的淬透性、強(qiáng)度、硬度、耐熱性、耐腐性、耐磨性等都得到了很大程度的提高。1、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的鋼。用于工程結(jié)構(gòu)的鋼大多是普通質(zhì)量的鋼，承受靜載荷的作用；用于機(jī)器零件的鋼大多是優(yōu)質(zhì)鋼，承受動(dòng)載荷的作用，一般均需熱處理，充分發(fā)揮鋼材的潛力。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量(ω輸油管等。普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，一般為ωC=少量稀土元素，以消除鋼中有害雜質(zhì)，改善雜質(zhì)物形狀的分布，減弱其脆性。供貨狀態(tài)為熱軋正火狀態(tài)，顯微組織為鐵素體、珠光體的混值＋質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D、E)三個(gè)部分按順序排列，如Q295、Q345、Q390、Q420、Q460等。合金結(jié)構(gòu)鋼通常是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入一些合金元素而形成的鋼種。合金元素通常為ωMe<5％，故該鋼種屬于低、中合金鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法由三部分組成，即“數(shù)字＋元素符號(hào)＋數(shù)字”。前面兩位數(shù)字表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)倍；合金元素以化學(xué)符號(hào)表示，合金元素后面的數(shù)字表示合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，素符號(hào)后相應(yīng)標(biāo)出2、3、4┅。我國(guó)合金結(jié)構(gòu)鋼中，主加元素一般為錳、硅、鉻、硼等，它對(duì)提高淬透性和力學(xué)性能起主導(dǎo)作用。輔加元素主要有鎢、鉬、釩、鈦、鈮等。合金結(jié)構(gòu)鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(牌號(hào)后加A)或特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(牌號(hào)后加E)。按其用途及工藝特-51-點(diǎn)可分為滲碳用鋼點(diǎn)可分為滲碳用鋼、調(diào)質(zhì)用鋼。基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析合金元素對(duì)熱處理的影響、合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素對(duì)熱處理的影響，對(duì)合金相圖的影響1、合金元素在鋼中的分布2、合金元素在鋼中的作用1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()一、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1)合金元素對(duì)鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響、2)合金元素對(duì)鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響3)合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響第二十六講：特殊性能鋼授授課課程任課教師計(jì)劃課時(shí)序號(hào)金屬材料與熱處理第26講-52-一、不銹鋼的定義及特性1、定義：在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，具有美觀的表面和良好的耐腐蝕性能，不必經(jīng)過(guò)鍍色等表面處理，而發(fā)揮其固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼(以不銹、耐蝕性為主要特性，且鉻含量至少為10.5%，碳含量最大不超過(guò)1.2%的鋼不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個(gè)膜隔離開(kāi)與鋼內(nèi)侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。保持不銹鋼的耐腐蝕性，鋼必須含有10.5%的鉻。特性：耐腐蝕性能好，比普通鋼長(zhǎng)久耐用高耐高溫氧化及強(qiáng)度高，因此能夠抗火災(zāi)常溫加工，即容易塑性加工不必表面處理，簡(jiǎn)便、維護(hù)簡(jiǎn)單清潔，光潔度高焊接性能好2、不銹鋼的分類不銹鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可分為鉻不銹海水不銹鋼等等，按耐蝕類型分可分為耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼Cr素體系列、馬氏體系列；及進(jìn)程Cr-及進(jìn)程b.金相組織分類：奧氏體不銹鋼。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。鐵素體不銹鋼在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有外精煉技術(shù)(AOD或VOD)的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。馬氏體不銹鋼器械。根據(jù)化學(xué)成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳半-53-奧氏體(或半馬氏體)沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼等。雙相不銹鋼沉淀硬化不銹鋼基本概念教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)要求授課方式作業(yè)課后分析不銹鋼的定義和分類不銹鋼的定義和分類了解不銹鋼的定義和分類以及使用場(chǎng)景1.課堂講授(√)，2.演示教學(xué)(√)，3.實(shí)踐教學(xué)()，4.參觀教學(xué)()不銹鋼的定義及特性2、不銹鋼的分類奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼第二十七講：耐熱鋼、高溫合金、耐磨鋼-54-授課課程金屬材料與熱處理任課教師劉波序號(hào)第27講機(jī)械性能外，還要求具有特殊性能的零件。二、其種類很多，機(jī)械制造中主要使用不銹耐酸鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。耐酸鋼包括不銹鋼與耐酸鋼。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而在一些化學(xué)介質(zhì)(如酸類等)中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。通常也將這兩類鋼統(tǒng)稱為不銹鋼。一般不銹鋼不一定耐酸，而耐酸鋼則一般都具有良好的耐蝕性能。表示。當(dāng)含碳量≤0.03％及≤0.08％者，在鋼號(hào)前分別冠以“00”或“0”，例如不常用分類：1)馬氏體不銹鋼常用馬氏體不銹鋼含碳量為0.1--0.45％,含鉻量為12--14％，屬鉻不銹鋼。隨著鋼中含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性提承及一些醫(yī)療器械。及進(jìn)程2)鐵素體不銹鋼常用含碳