1、4-1 热处理的原理与分类 1 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； 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 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。 3、培养学生自主学习和查阅资料的能力。 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 教学时间：1课时 2 互动环节： 师生同做实验，感受热处理 1、实验目的： 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； 形成良好的分工协作的团队精神。 2、实验准备： 分组：四人一组，提前做
2、好分工、共同完成实验。 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 舌针替代）。 3 实验过程 3、实验步骤： 将同样材质的两根弹 簧钢片，放在酒精灯上同 时加热到赤红色，保温一 定时间，然后分别放入水 中和空气中冷却。 用手进行弯折，对比 感受两根钢片性能的差别。 4、实验过程录象 ： 请点击画面播放 4 请同学自己分析实验现象 5、实验现象： 奇怪，同 样的钢片 性能怎么 变了？ 水冷的钢片硬而脆 ，很容易折断； 空冷的钢片软而 韧，可折弯而不折 断。 请点击画面播放 5 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不 同的热处理操作。 2、
3、热处理时冷却的速度不同，材料的性能不同。 精髓：冷却速度改变-组织结构改变-材料性能改变 这就是热处 理啊，我也 能改变金属 材料的性能 了！ 同学们，下面 我们就开始学 习热处理的基 本原理和分类 6 本节主要内容 一、热处理 二、热处理的目的与分类 三、热处理的基本原理 7 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 的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要组织结构与性 能的工艺。 2、工艺曲线： 三个阶段： 加热、保温、冷却 t 加热 保温 冷却 v3 v1 v2 8 二、热处理的目的和分类 机械零件一般加工工艺顺序： 金属材料 铸锻焊 毛坯件 预备热处理 机械粗加工机
4、械精加工 最终热处理 1、目的： 消除毛坯中的缺陷，改善切削加工性能，并为以后的 热处理做好组织准备预备热处理。 获得所需的使用性能最终热处理。 2、分类（按工艺方法不同）： 退火、正火、淬火、回火、表面热处理 9 热处理的分类 10 开动脑筋 想一想，练一练： 请观看工厂热处理视频片断录象，仔细观察、认真判断 请点击画面播放 （1）请说明该 热处理的名称。 答案：淬火 （2）分析判断 其属于预备热处 理还是最终热处 理？ 答案：最终 热处理 11 三、热处理的基本原理 热处理改变钢性能的根本原因:由于铁具有同素异构 转变的特性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和结 构上的变化。 加热方式和
5、冷却速度不同，组织结构不同，钢材性能 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。 12 原理深层分析: 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 铁碳合金相图 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+LDLD+Fe3C FeFe3C A A P PP A1 13 请同学自己分析铁碳合金相图中A冷
6、却至 A1时转变为P的原因和条件 原因： 由于-Fe转变为-Fe，而-Fe的溶C量低，过饱和的C 原子从-Fe充分扩散出来，以Fe3C 形式析出。A中同时析出F和Fe3C （即P类物质）。 A1 T P =（ C+ -Fe） （C F = Fe3C t A + -Fe：面心立方 晶格，溶碳量高 -Fe：体心立方 晶格，溶碳量低 铁碳合金相图 的测绘条件： 极其缓慢加热 或冷却 +-Fe） = 14 实际冷却时存在过冷现象。冷却速度越大，过冷度越大，-Fe向-Fe的 转变温度越低。 A1 T P= =（ C+ -Fe） （C F = Fe3C 含C过饱和F+Fe3CB = C在-Fe中的过饱和固
7、溶体M = t A + -Fe：面心立方 晶格，溶碳量高 -Fe：体心立方 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， -Fe中过饱和的C 只有一部分扩散出来，转变组织为含C量过饱和的F和Fe3C（即B类物质）。 想一想:冷却速度快时，A冷却转变产物还是P吗? 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 -Fe向-Fe的晶格改变，而不发生C原子的扩散，转变组织为C在-Fe中的过 饱和固溶体（即M类物质）。 +-Fe） 15 知识拓展 课堂延伸 请仔细阅读以下文字材料： 中国古代热处理，观看激光淬火视频片断。 了解和感受中华民族的古代文明和现代科技发
8、 展。 1、素材中国古代热处理.doc 2、视频激光淬火.avi 请点击此 处观看文本链接 16 作业 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 篇有关热处理介绍的报告。 题目自拟。 网址： 、 、或baidu、google查找热处理。 17 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 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；掌握了热处理的概念、目的和分类；深刻理解了 热处理改变钢性能的根本原因。 2、请大家学习本章课程时始终把握学习的主线：热处 理决定组织，组织决定性能，性能决定用途。 热处理 性能 组织用途 18 谢谢大家，再见！ 19
