热处理教案 篇1
1、马氏体的组织形态主要有两种类型,即板条状马氏体和片状马氏体.淬火钢中形成的马氏体形态主要与钢的含碳量有关.板条状马氏体是低碳钢,马氏体时效钢,不锈钢等铁系合金形成的一种典型的马氏体组织,因其单元立体形状为板条状,故称板条状马氏体.由于它的亚结构主要是由高密度的位错组成,所以又称位错马氏体;片状马氏体则常见于高,中碳钢,每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状,故称片状马氏体或针状马氏体.由于其亚结构主要为细小孪晶,所以又称为孪晶马氏体.一般当%时,则几乎全为片状马氏体;当Wc=%-%时,为板条马氏体和片状马氏体的混合物,随含碳量的升高,淬火钢中板条马氏体的量下降,片状马氏体的量上升.高碳钢在正常温度淬火时,细小的奥氏体晶粒和碳化物都能使其获得细针状马氏体组织,这种组织在光学显微镜下无法分辨称为隐针马氏体.2、（一）马氏体的分解
从室温到200℃左右范围内回火时，马氏体中一部分过饱和的碳以及细小的ε-碳化物（FexC或）形式析出，并分布在马氏体基体上，使马氏体中的含碳量下降，体心正方的正方度c/a减小（即国饱和程度降低），使马氏体热处理的脆性下降，硬度稍降。此时组织为过饱和程度稍低的马氏体和极细小的ε-碳化物组成的混合组织，称为“回火马氏体组织”，M回。
ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C转变的过渡相。
（二）残余奥氏体的转变
约在200-300℃，马氏体继续分解的同时，残余奥氏体也发生转变，变成了下贝氏体组织。此时主要组织仍是回火马氏体，但由于加热温度较高，马氏体的过饱和程度进一步降低，组织的硬度降低，塑性提高。由于残余奥氏体转变为硬度较高的下贝氏体，因此钢的硬度下降不大。此时组织为“回火马氏体+下贝氏体”
（三）渗碳体形成和铁素体恢复
约在300-400℃之间，α固溶体中过饱和的热处理碳逐渐析出，ε-碳化物转变为稳定的较小的Fe3C颗粒，α固溶体中的含碳量几乎达到平衡成分，故马氏体变成铁素体（c/a≈1），体心正方晶格变成体心立方晶格，此时组织为“铁素体与弥散在其中的细粒状渗碳体的混合物”,称为“回火屈氏体”，T回。
（四）渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶
约在400-650℃之间，渗碳体不断聚集长大，内应力与晶格歪扭完全消除，组织是由铁素体和球化的渗碳体所组成的混合物，称为“回火索氏体”，S回。此时，碳固溶强化作用消失，强度取决于Fe3C质点的尺寸和弥散度。回火温度越高，渗碳体质点越大，弥散读越低，强度越低。
3、一、过热现象
我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。
1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。
2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。
3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。
二、过烧现象
加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。
三、脱碳和氧化
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。
为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）
四、氢脆现象
高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。
4、混合物的组分在浓度梯度的作用下由高浓度向低浓度的方向转移的过程叫做传质。在含有两种或两种以上组分的流体内部，如果有组分的浓度梯度存在，则每一种组分都有向其低浓度方向转移，已减弱这种浓度不均匀的趋势。
A传质方式及历程，物质首先从一相主体扩散至两相界面的该相一侧，然后通过相界面进入另一相，最后通过此相的界面向主体扩散；传质过程的方向及极限，一定条件下，非平衡态的两相体系进行趋于平衡态的传递；两相体系必存在着平衡关系，条件的改变可破坏原有的平衡态；传质过程推动力和速率，平衡是传质过程的极限，组分在两相分配偏离平衡状态的程度为传质推动力。
A、传质方式及历程
?物质首先从一相主体扩散至两相界面的该相一侧，然后通过相界面进入另一相，最后通过此相的界面向主体扩散。
B、传质过程的方向及极限
?一定条件下，非平衡态的两相体系进行趋于平衡态的传递；两相体系必存在着平衡关系。?条件的改变可、B、传质过程推动力和速率
?平衡是传质过程的极限，组分在两相分配偏离平衡状态的程度为传质推动力。单位时间，单位相接触面上传递的物质的量，mol/(㎡.s).?传质速率等于传质系数乘以传质推动力。?破坏原有的平衡态。
相变的类型可以从三个不同的角度（即按热力学关系、按结构变化和按动力学关系）来进行讨论。
?相变的热力学规律是非常清楚的，在按热力学关系讨论相变问题时，系统的吉布斯自由能起了热力学势的作用。一级相变的自由能的一阶导数在相变点是不连续的，因而熵和体积的变化不连续，说明它有相变潜热。而二级相变中，熵和体积在相变点是连续的，而自由能的二阶导数所确定的一些响应函数，如比热容、压缩率和膨胀率则有不连续的变化。在自然界中观察到的相变多数是一级相变，合金和金属中的相变也是如此。
从晶体学的观点，阐明母相与新相在晶体结构上的差异，即按结构变化对相变进行分类，是对用热力学关系进行分类的一个重要补充。
结构相变可以分重构型、位移型和有序无序型三种基本类型。重构型相变中，大量化学键被破坏，在重新组合后，新相和母相之间在晶体学上没有明确的位向关系，而且原子的近邻的拓扑关系也产生显著的变化。这类相变经历了很高的势垒，相变潜热很大，过程缓慢。这类相变属于强一级相变。当然，液-固相变和气-固相变也必然是重构型的。另外，还有位移型相变，在相变前后原子的近邻的拓扑关系仍保持不变，相变过程不涉及化学键的破坏，新相与母相之间存在明确的晶体学位向关系，它经历的势垒很小，相变潜热也很小甚至完全消失。因此位移型相变可能是二级相变或弱一级相变。还有一种位移相变，它以晶格切变为主，也可能涉及晶胞内原子的相对位移，这就是人们通常说的马氏体相变，也是强一级相变。有序-无序相变在结构上往往涉及多组元固溶体中两种或多种原子在晶格点阵上排列的有序化。这可以是二级相变或弱一级相变。
相变动力学的任务在于具体地描述相变的微观机制，转变途径，转变速率及一些物理参量对它们的影响。由于在相变的进程中，系统要经历一系列非平衡态，所以要依靠物理动力学的理论和方法。
热处理教案 篇2
1．退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。
2．正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
3．淬火：指将钢件加热到Ac3或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。
4．回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。
回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。
5．调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
6．渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
3.固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺
4.时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
5.固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型
6.时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度
9.钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
11.钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺
热处理教案 篇3
多媒体是一种把超文本、图形、图像、动画、声音结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制的技术。随着多媒体技术的迅速发展，教师运用多媒体教学越来越广泛，多媒体课件应用于教育为课堂教学营造了全新而又卓有成效的学习环境，激发学生通过自身与信息环境的相互作用来获得知识、技能，学习方式也由以教促学转变为自主学习。可见，多媒体课件教学从根本上改变了传统教育的环境和方式，以随机、灵活、全方位、立体化的方式把信息知识形象生动地呈现给学生。
目前，制作多媒体课件主要用到的软件有 PowerPoint、Authorware和Director等。其中，PowerPoint演示文稿制作软件，凭借其功能强大，简单易学，能将文字、图形、声音、动画和视频等素材有机集成在一起制作出画面美观、内容丰富的演示文稿，在教学中得到广泛的应用。此外，PowerPoint 本质是一种 Web 应用程序，能很便捷地在网络上发布，方便学生查阅。本文以 PowerPoint2007 为载体结合 Flash 软件，制作了金属学与热处理多媒体课件，制作思路及过程如下 ：
一、金属学与热处理多媒体课件的动画制作
金属学与热处理是材料专业的一门专业基础课程，是学习其他相关专业知识的基础。归纳起来包括金属学基础板块，热处理原理与工艺板块和常用工程材料板块。其中金属学基础板块主要讲解金属的晶体结构与结晶，二元合金相图、金属的塑性变形与再结晶及铁碳合金相图。而金属的晶体结构的内容为微观范畴非常抽象，只运用讲解的方法难以让学生建立起空间概念，容易使学生产生厌学情绪，不利于知识的掌握及今后的深入学习，因此需要借助多媒体使难以发现的微观世界以直观、动态的形式呈现给学生，使抽象的问题具体化。金属学与热处理多媒体课件中的动画制作理念 ：①关于金属的实际晶体结构中点缺陷、线缺陷和面缺陷，要求学生在建立空间概念的基础上发挥想象力让原子动起来，若仅用静态的图形进行讲解，教学难度较高，同时不利于学生建立空间概念。PowerPoint 软件自带简单的动画编辑功能模块，在一定程度上可以满足教学需要。但比较复杂的动画设计需借助 Flash5.0 软件制作动画。Flash 软件制作的动画是矢量图，文件小，图面尺寸缩放时不会产生失真或者失真度小，从而保证了图形的清晰度，并能在教学演示过程中随时缩放。通过动画教学，可向学生直观演示原子的移动方式。②关于金属的塑性变形与再结晶等教学内容需要大量的图解演示和拆分讲解，这部分内容为二维平面的变化，更加适合应用Flash 软件进行制作。
二、刃型位错的形成机理 Flash 动画制作
Flash 5.0 是 Macromedia 公司推出的矢量动画制作软件，支持动画、声音以及交互，具有强大的多媒体编辑功能，可以制作 Web 导航、互动图片及动画效果。用 Flash 制作课件，一般有六个步骤 ：1. 脚本设计。它是课件制作的重要部分，其目的是将教师的教学过程用计算表现出来，包括教学设计、结构设计和版面设计三个部分 ;2. 课件素材的收集。可以根据教学内容，以及课件本身的需要，寻找一些常用素材，如果为了充分体现自身教学特点和教学安排，也可以自己动手制作素材，本文中以实际晶体结构中刃型( 螺型)位错的形成机理案例，为作者自己制作的素材 ;3. 以脚本为蓝本，进行课件制作 ;4. 课件测试。主要测试内容为跳转准确性、文字正确性以及图形、音频、视频是否按脚本达到预期效果 ;5. 课件修改。在测试的基础上对课件进行修改、补充制作等;6. 课件发布打包。根据课件的使用环境，对课件进行发布或打包，即将课件以文件格式进行导出，以便于课件拷贝到任何一台计算机皆能使用。基于以上制作过程，本文制作位错相关机理知识课件，思路如下 ：
实际晶体结构中刃型位错的形成机理以及金属的结晶过程是一个动态的过程，若仅通过静态图像讲解，学生很难建立模型。因此，借助 Flash 5.0 强大矢量动画功能实现动态效果可帮助学生突破难点，同时达到良好的教学效果。以刃型位错为例介绍位错的形成机理。所谓刃型位错是指一个完整晶体的某一个晶面以上多出了一个半原子面产生的错排现象。分析刃型位错形成原理可知 ：上下层原子在分别受到异向切应力的作用时产生移动，最终形成多余半原子面以及位错线。在原子运动过程中，由于位错的形成导致晶格畸变的.产生，使晶格整体出现不对称的情况。
为达到动画效果同时方便对问题进行解释，在刃型位错动画制作过程中添加了控制播放按钮，实现对关键帧暂停功能，方便对其进行说明和提示学生思考。
三、螺型位错原子变动情况 PowerPoint 动画制作
演示文稿中添加动画效果是制作 PPT 文稿的重要步骤。而动画效果是指当打开演示文稿时各个主要对象按照某种规律，以动画的效果逐个显示出来。以螺型位错为例，为了让学生真正理解其含义，本文利用 PowerPoint 进行动画制作，进一步强化概念。具体方法为，选择自定义动画可以设置演示文稿中图形的动画，此功能可以实现需要的动画效果。
PowerPoint 的自定义动画任务窗格为演示文稿提供了四大类自定义动画效果，分别为进入、强调、退出和动作路径。本文采用进入效果中的出现命令，实现螺型位错原子变动情况的演示，让学生更加深刻理解其含义。
四、结语
动画制作是金属学与热处理多媒体课件中的重要组成部分。根据本门课程特点，利用 Flash 软件制作矢量动画可演示和模拟金属学中的位错运动、结晶过程和塑性畸变过程 ;利用 PowerPoint 中自定义动画效果功能，可更加突出强调重点，方便学生理解。总之，合理设计动画，将知识内容以动画的形式展现给学生，可以使人的视觉产生强烈的冲击，同时提高学生的感性认识，使抽象的概念具体化。动画以其形象直观、表现力丰富的特点提高课堂学习效率，增强学生的主动性和积极性，深受师生的喜爱，动画教学在金属学与热处理教学中有着广阔的应用前景。
热处理教案 篇4
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热处理回火岗位职责（共8篇）