《金属热处理原理与工艺》课程设计
金属热处理原与工艺课程设计
1、金属热处理工艺设计总体1.1 课程设计的任务与性质《金属热处理原与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料的热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺的金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，应用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于学生解决问题、分析问题的能力。
1.2 课程设计的目的1）设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。
2）培养综合运用金属学、材料性能血、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
3）培养使用手册、图册、有关资料及设计标准范围的能力。
4）提高技术总结及编制技术文件的能力。
5）是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。
1.3 设计内容与基本要求设计内容：独立完成几种碳钢、工磨具钢、合金结构钢、特殊性能钢的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织的分析，材料性能检测等。
基本要求：1）计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。
2）合理确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。
3）正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。
4）正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。
课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。
2、热处理基本知识2.1、什么是热处理所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。
钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。
不同金相组织的钢具有不同的性能。
因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。
“金属热处理原理与工艺”课程建设及教改实践
摘 要： 金 属热处理原理 与工艺是金 属材料工程专业的必修课 ， 课程建设的主要 问题是教 育观念滞 后， 教 法不灵活 ， 教 学过分 依藏教材和 多媒体 ， 学生成绩评定不科学 。 錾于此 ， 笔者以学生为 中心 实施 了多元协同教 学模式 ， 加强 了教 学资源建设 ， 优化 了课程 考评 方法和体 系。 实践 表 明 ， 上 述 措 施 增 强 了学 生 的 学 习 积 极 性 ， 深 化 了 学 生 对课 程 知 识 的 理 解 和 把 握 ， 提 升 了 学 生 解 决 工 程 问题 的 能 力 。 关键词 ： 金属热处理 教改 课程建设 中图分类号 ： Ｇ ６ ４ ２ 文献 标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ３ － ９ ７ ９ ５ （ Ｚ ０ １ ３ ） １ ｌ （ ｂ ） 一 ０ ０ ３ ８ － ０ ２ Ｃ Ｕ １ ０ Ｉ Ｕ Nhomakorabea．０Ｃ
０ｈ ｌ ｎａ Ｅ ｄｕ ｏｓｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｎ ｎｏ ｖ ａｔ ｌ ｏｎ Ｈｅ ｒ ａｌ ｄ
科 教 研 究
‘ ‘
金 属 热处 理 原理 与工 艺 ＂课 程 建设 及 教 改 实践 ①
倪俊杰’ 王文宏 贾正锋’ 王利平’ 王长征 ’ （ １ ． 聊 城大学材 料科学 与工程 学院 ； ２ ． 聊城大 学计算 机学 院 山东 聊城 ２ ５ ２ ０ ０ ０ ）
金 属热 处 理 原 理 与 工 艺 （ 以下简称“ 金 属热 处理 ” ） 是 金 属 材 料 工 程 专 业 的 必 修 课， 课程内容涉及物理 冶金 、 传 热传 质学 、 晶体 学 、 金 属材 料 学 、 材 料 加 工 原理 等 多 门 学科交叉。 在本 科 阶 段 ， 学生 既要 掌 握 金 属 材料在加热 、 保 温 和 冷 却过 程 中 固 态 相 变 的规律 ， 以及 过 冷 奥 氏 体 发生 珠 光体 、 马 氏 体、 贝 氏体 转 变 的 原 理 ； 也要熟悉正火 、 退 火、 淬火、 回火 、 固溶 时 效 等 工艺 ； 还要 了解 热 处 理 技 术和 装 备 的 最 新 发 展 状 况 。 课 程 中原 理 是 工艺 的 基 础 ， 具 有 抽象 、 知识 体 系 相 对 成 熟 的特 点 ； 工 艺 是 原 理转 化 为 生 产 力的 途 径 ， 它源 于 社 会 生 产 ， 又在 生 产 中发 展 ， 具有 多样 、 与 时 代 发 展 联 系 紧 密 的 特 点。 因此 ， 金 属 热 处 理 兼 具 理 论强 和 工 艺实 践性 突出的特点 。 上 述 特 点 要 求 学 生 所 用 教材应具有时效性 ， 也 要 求 教 师 的 教 法 灵 活多样 ， 讲 授 的 内 容 紧 贴 金 属 热 处 理 科 技 发展前沿 ， 与生产实际 紧密联系。 然而 ， 目 前 的教 材 内 容 却 明 显 落 后 于 当今 金 属 热处 理技术的发展速 度 ， 教 师 的 教 法 也 多 以 课 堂 讲授 法 为 主 ， 课 堂氛 围沉 闷 。 这 一 现 状 阻 碍 了学 生 创 新 精 神 的 养 成 和 实践 能 力 的培 养。 目前 ， 如 何 提 高 金 属 热 处 理 的 教 学 质 量， 已成 为 现阶 段 亟需 解 决 的 课题 。 基 于 前 面的论述 ， 笔 者 结 合 多 年 讲 授 金 属热 处理
金属学与热处理原理第三版课程设计
金属学与热处理原理第三版课程设计一、课程设计目的金属学与热处理原理是材料科学与工程中的一门重要课程，是学生了解材料性能和加工工艺的基础。
本课程设计旨在通过实践，加深学生对金属学与热处理原理的理解，提高其实际操作能力和创新能力。
二、课程设计内容本课程设计分为两个部分：实验部分和理论部分。
实验部分实验一：金属材料的制备与表征通过化学方法制备具有不同结晶状态的铜材料，使用扫描电镜、X射线衍射等表征方法，对铜材料的晶体结构、晶粒大小和晶界特征进行分析，加深学生对晶体结构和晶界的理解；实验二：热处理工艺的实践与分析对制备的铜材料进行热处理，通过金相显微镜观察材料的组织结构和相变特征，分析热处理对材料性能的影响和作用，加深学生对热处理原理的理解。
理论部分理论部分的学习内容包括：1.金属材料的晶体结构和晶界特征；2.金属材料的性能与结构的关系，如硬度、韧性、塑性等；3.热处理原理：淬火、退火、正火等热处理方法的原理、影响及适用范围；4.热处理对材料性能的影响：晶粒长大、晶界稳定性提高、杂质析出等影响。
三、课程设计流程实验部分1.学生进行铜材料的化学制备，并在制备过程中记录关键参数和注意事项；2.学生使用扫描电镜、X射线衍射等表征方法对制备材料进行分析；3.学生进行热处理实验，记录热处理的过程参数和结果；4.学生使用金相显微镜对热处理后的材料进行观察和分析。
理论部分1.教师讲授金属材料的晶体结构和晶界特征；2.教师讲解金属材料的性能与结构的关系；3.教师讲解热处理原理和方法；4.教师讲解热处理对材料性能的影响。
四、课程设计效果评价1.学生对金属学与热处理原理的理解和实际操作能力得到提高；2.学生对材料科学与工程的研究兴趣得到促进；3.课程设计的效果通过学生的实验报告和理论考试进行评价。
金属热处理原理与工艺(第1章)
高硬、高强、高耐磨
1-16
珠光体(纯铁、铁素体)的机械性能 抗拉强度σb: 1000(176~274)MN/m2 屈服强度σ0.2: 600(98~166)MN/m2 延伸率δ: 10%(30~50%) 断面收缩率ψ: 12-15%(70~80%) 硬度HB: 241(50~80)
Chapter 1: Introductions
1-15
组织 奥氏体
比容 (cm3/g-1)
0.1212
线膨胀系数 (106K-1)
14.5
力学性能
低硬度、低屈服强度，高塑性
铁素体 0.1271
渗碳体 0.130
珠光体
-
莱氏体
-
23.0 12.5
-
低强度、低硬度，高塑形和韧 性
高硬、高强、高耐磨，低塑性 、低韧性
Chapter 1: Introductions
1-25
1-12
计算相及组织含量
【例】计算珠光体中F和Fe3C的含量。 WF=SK/PK=(6.69-0.77/6.69-0.0218)×100% =88.7%
WFe3c=100%-88.7%=11.3%
【课堂练习】分析wc=1.5%的铁碳合金在室温下 的相及组织，并分别计算其含量。
Chapter 1: Introductions
正火(normalizing)
处
三阶段：加热、保温、冷却
理 淬火(quenching ) 回火(tempering)
分
五要素：介质、V加、T、t 、V冷 类 固溶时效(aging treatment)
Chapter 1: Introductions
1-7
热处理与相图
金属热处理课程设计
《金属学与热处理》课程设计报告45钢车床主轴箱齿轮的热处理工艺设计学院化学工程与现代材料专业金属材料工程姓名刘海旦学号********指导教师张美丽完成时间2015.06..01目录摘要------------------------------------------------------------------------------------11.引言---------------------------------------------------------------------------------12.设计简图-----------------------------------------------------------------------------12.1技术要求-------------------------------------------------------------------------13.失效形式及力学性能要求----------------------------------------------------------------------1 3.1受力及失效形式分析--------------------------------------------------------------13.2力学性能要求---------------------------------------------------------------------24.车床主轴箱齿轮的工作条件-----------------------------------------------------------25.车床主轴箱齿轮材料的性能及选择----------------------------------------------------26.车床主轴箱的齿轮的毛坯选择---------------------------------------------------------37.车床主轴箱的齿轮的加工工艺过程分析------------------------------------------------3 7.1基准的选择------------------------------------------------------------------------3 7.2提高精度需满足的要求------------------------------------------------------------4 7.3齿轮毛坯的加工-------------------------------------------------------------------4 7.4加工过程中应注意的问题----------------------------------------------------------4 7.5齿形及齿端加工-------------------------------------------------------------------47.6齿轮的齿端加工方式--------------------------------------------------------------58.车床主轴箱齿轮加工的热处理工艺----------------------------------------------------5 8.1热处理工艺路线-------------------------------------------------------------------5 8.1.1锻造-----------------------------------------------------------------------------5 8.1.2正火-----------------------------------------------------------------------------5 8.1.3机加工---------------------------------------------------------------------------68.1.4表面淬火+回火------------------------------------------------------------------69.润滑油种类的推荐和选择-------------------------------------------------------------710.结束语------------------------------------------------------------------------------711.参考文献----------------------------------------------------------------------------7摘要：通过对车床主轴箱齿轮的工作条件及失效形式进行分析，提出了对主轴箱齿轮的力学性能要求，同时依据选材要求合理地选择所使用的金属材料，据此制定合理的加工工艺及热处理工艺路线，以满足车床主轴箱齿轮的使用性能要求。
《金属热处理原理与工艺》课程设计
2.1、什么是热处理所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。
钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。
不同金相组织的钢具有不同的性能。
因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。
例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。
但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。
马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。
因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。
2.2、热处理的作用机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。
拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。
总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。
材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。
通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。
例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。
同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。
热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
2.3、热处理的基本要素热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。
金属热处理课程设计
金属热处理课程设计
金属热处理课程设计主要包括以下内容：
1. 课程概述：介绍金属热处理的基本概念、目的和重要性，以及金属热处理在工业生产中的应用领域。
2. 金属热处理工艺分类与原理：介绍不同金属热处理工艺的分类，如退火、淬火、回火等，以及各种工艺的原理和作用机制。
3. 金属热处理设备与工具：介绍金属热处理所需的常用设备和工具，如热处理炉、热处理模具、热处理工装等，以及它们的结构和使用方法。
4. 金属热处理工艺参数控制：讲解金属热处理中的关键参数，如温度、时间、冷却速率等的控制方法和技巧，以及对金属性能的影响。
5. 金属热处理工艺实验：设计金属热处理实验，包括不同工艺的试验方案和步骤，如退火试验、淬火试验等，通过实验观察和测试金属材料的性能变化。
6. 金属热处理过程模拟与分析：介绍金属热处理过程的模拟与分析方法，如热处理仿真软件的使用，以及分析金属热处理的效果和优化工艺参数。
7. 金属热处理质量控制与评价：讲解金属热处理的质量控制方法和评价标准，如金相分析、硬度测试等，以及如何判断金属热处理的质量是否合格。
8. 金属热处理的应用案例分析：选取一些典型的金属热处理应
用案例，如钢铁材料的淬火处理、铝合金的时效处理等，进行详细的分析和讨论。
9. 金属热处理的新技术与发展趋势：介绍金属热处理领域的新技术和发展趋势，如表面改性技术、激光热处理等，以及它们在实际工程中的应用前景。
10. 金属热处理的安全与环保：强调金属热处理过程中的安全和环保意识，包括操作安全、废物处理等方面的内容。
以上是金属热处理课程设计的一般框架，具体的课程内容和教学方法可以根据实际情况进行调整和补充。
金属化学热处理课程设计
金属化学热处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握金属化学热处理的基本概念、分类及作用，理解其对于金属性能的影响；2. 使学生了解金属的晶体结构、相变原理，以及这些理论知识在化学热处理中的应用；3. 引导学生了解各种金属材料的化学热处理特点及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 培养学生能够运用所学知识，分析并解决金属化学热处理过程中出现的问题；2. 培养学生具备制定金属化学热处理工艺的能力，能够针对不同金属材料进行合理的工艺设计；3. 提高学生的实验操作技能，使其能够独立完成金属化学热处理的实验操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对金属化学热处理技术的兴趣，激发他们探索金属材料性能优化的热情；2. 引导学生认识到金属化学热处理在国民经济和工程技术领域的重要地位，增强学生的社会责任感和使命感；3. 培养学生严谨的科学态度、良好的团队合作精神，提高他们面对工程问题的自信心。
课程性质分析：本课程属于金属材料学科领域，以实践性、应用性为主，结合理论知识，强调培养学生的实际操作能力和工程应用能力。
学生特点分析：学生为高年级本科生，具备一定的金属材料基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，对实际工程问题有一定了解。
教学要求：结合课程性质、学生特点，明确课程目标，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高他们的实际操作能力和工程应用能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 金属化学热处理基本概念：包括热处理定义、分类、作用及其在金属加工中的重要性；教材章节：第一章 金属化学热处理概述2. 金属晶体结构与相变原理：介绍金属晶体结构、相变类型及相变原理；教材章节：第二章 金属的晶体结构与相变3. 常见金属材料的化学热处理：分析不同金属材料的化学热处理特点、工艺方法及性能变化；教材章节：第三章 常见金属材料的化学热处理4. 化学热处理工艺制定：讲解如何根据金属材料种类、性能要求制定合理的化学热处理工艺；教材章节：第四章 化学热处理工艺制定与应用5. 化学热处理设备与操作：介绍化学热处理设备、工艺参数的设置与操作方法；教材章节：第五章 化学热处理设备与操作6. 金属化学热处理实例分析：分析典型金属化学热处理案例，使学生了解其在实际工程中的应用；教材章节：第六章 金属化学热处理实例分析7. 实验教学：安排金属化学热处理实验，培养学生的实际操作能力；教材章节：第七章 金属化学热处理实验教学内容安排与进度：根据课程目标和教材内容，制定详细的教学大纲，分阶段完成上述教学内容。
金属热处理课程设计
金属热处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握金属热处理的基本概念，包括退火、正火、淬火和回火等常见热处理工艺。
2. 使学生了解金属热处理对金属性能的影响，如硬度、韧性、强度等。
3. 引导学生认识不同金属材料的适宜热处理方法及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用金属热处理知识解决实际问题的能力，例如分析机械零件的失效原因并进行改进。
2. 提高学生设计简单金属热处理工艺的能力，并能进行初步的工艺参数优化。
3. 培养学生通过查阅资料、进行实验等方法，获取金属热处理相关知识的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对金属材料及加工工艺的兴趣，培养其探究精神。
2. 培养学生具备严谨的科学态度和良好的团队合作精神，在实验和实践中互相学习、互相帮助。
3. 引导学生认识到金属热处理技术在国家经济建设和国防事业中的重要作用，增强其社会责任感和使命感。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业基础课，旨在帮助学生建立扎实的金属热处理理论基础，为后续专业课程学习打下坚实基础。
针对学生特点，课程目标注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
在教学要求方面，强调过程评价与结果评价相结合，关注学生在学习过程中的成长和进步。
通过本课程的学习，期望学生能够达到上述具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容1. 金属热处理基本概念：包括金属热处理的定义、目的、分类及各类热处理工艺的特点。
教材章节：第一章 金属热处理概述2. 金属热处理原理：介绍金属热处理过程中的组织转变、相变原理及其对金属性能的影响。
教材章节：第二章 金属热处理原理3. 常见金属热处理工艺：详细讲解退火、正火、淬火、回火等工艺的参数选择、操作步骤及适用范围。
教材章节：第三章 常见金属热处理工艺4. 金属热处理工艺设计：分析不同金属材料的热处理工艺设计原则，结合实例进行工艺参数优化。
教材章节：第四章 金属热处理工艺设计5. 金属热处理设备与操作：介绍常用金属热处理设备、操作方法及安全注意事项。
金属热处理课程设计
金属热处理课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解金属热处理的基本概念、分类及原理；2. 学生能掌握金属热处理对金属性能的影响，如硬度、韧性、强度等；3. 学生能了解金属热处理在工业生产中的应用。
技能目标：1. 学生能运用金属热处理知识，分析并解决实际问题；2. 学生能设计简单的金属热处理工艺流程；3. 学生能通过实验操作，掌握金属热处理的基本技能。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对金属热处理技术的研究兴趣，激发学习热情；2. 学生认识到金属热处理技术在工业发展中的重要性，增强社会责任感；3. 学生在学习过程中，培养团队合作精神，遵循实验操作规范，养成良好的实验习惯。
课程性质：本课程为技术学科，结合理论与实践，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：初三学生，具备一定的物理知识和实验技能，好奇心强，喜欢实践操作。
教学要求：教师需关注学生的个体差异，采用启发式教学，引导学生主动探究金属热处理技术，提高学生的实践能力。
同时，注重培养学生的安全意识，确保实验操作安全。
通过本课程的学习，使学生达到以上课程目标，为后续相关课程的学习奠定基础。
二、教学内容1. 金属热处理基本概念：介绍金属热处理的定义、目的、分类和基本原理；教材章节：第二章第一节。
2. 金属热处理工艺：讲解常见的金属热处理工艺，如退火、正火、淬火、回火等；教材章节：第二章第二节。
3. 金属热处理对金属性能的影响：分析各种热处理工艺对金属硬度、韧性、强度等性能的影响；教材章节：第二章第三节。
4. 金属热处理工艺的应用：介绍金属热处理在工业生产中的应用实例；教材章节：第二章第四节。
5. 实验操作：安排学生进行金属热处理实验，掌握基本操作技能；教材章节：实验部分。
教学安排与进度：第一课时：金属热处理基本概念；第二课时：金属热处理工艺；第三课时：金属热处理对金属性能的影响；第四课时：金属热处理工艺的应用；第五课时：实验操作。
教学内容科学性和系统性：课程内容按照教材章节顺序进行，从基本概念到实际应用，再到实验操作，确保学生系统掌握金属热处理知识。
《金属热处理原理与工艺》课程设计
《金属热处理原理与工艺》课程设计材料：结构钢40Mn2B主要特性这是一种中碳调质锰钢，钢的强度、塑性和耐磨性都较高，可切削性及热处理工艺性能亦好，在油中临界淬透直径达8.5～23mm，在水中临界淬透直径达20～42mm；但存在回火脆性和过热敏感性，而且淬火时易于开裂。
此钢有白点敏感性，冷变形塑性不高，焊接性差，需要预热到100～425℃后方可焊接。
应用举例一般在调质状态下使用，可用于制造重负荷条件下工作的零件，如轴、曲轴、车轴、活塞杆、蜗杆、杠杆、连杆、有负荷的螺栓、螺钉、加固环、弹簧以及其它调质件。
一般用于直径小于50mm的小截面重要零件时，这种钢的静强度及疲劳性能均与40Cr钢相当，故可作40Cr的代用钢。
4-1材料分析40Mn2B钢是一种合金钢，其中各元素含量为碳 C ：0.36～0.44％硅 Si：0.17～0.37％锰 Mn：1.50～2.49％硼 B：0.0005％～0.0030％硫 S ：≤0.030％磷 P ：≤0.030％铬 Cr：0.80～1.10％镍 Ni：≤0.35％钒 V：0.10～0.20％。
1、Si：常用的脱氧剂，有固溶强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增强自然条件下的耐蚀性。
含量叫干事，降低焊接性，且易导致冷脆。
中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化。
2、Mn：降低钢的下界临点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以其改善其力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶体粗化和回火脆性的不利影响。
3、B：微量硼能提高钢的淬透性，但随钢种含碳量的增加，淬透性的提高逐渐减弱以致完全消失。
钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。
具体有：(1（1)提高淬透性的能力极强。
0.0010％～0.0030％硼的作用可分别相当于0.6％锰、0.7％铬、0.5％钼和1.5％镍，因此其提高淬透性的能力为上述合金元素的几百倍乃至上千倍，故此只需极少量硼即可节约大量的贵重合金元素。
金属热处理原理及工艺.doc
金属热处理原理及工艺绪论这门课对咱们专业是很重要的。
本课程的重要性从本专业研究《金属材料及热处理》的名称上可想而知，虽然现在改了专业名称，但热处理仍是一门主要专业课。
本课程既研究理论问题，又解决实际问题，学好本课对于以后的科研及生产都有益无穷。
这里，讲讲什么是金属热处理，其地位和作用，本课内容及要求等等。
一、什么是金属的热处理简单地说，金属热处理，就是把金属加热到预定温度，并在此温度保持一定时间，然后以适当的速度冷却下来，从而改变其内部组织结构，得到预期性能（工艺性能，机械性能，物理和化学性能）的一种工艺方法。
如果以温度为纵坐标，以时间为横坐标，则右图中三条曲线即为热处理工艺曲线，可分为三个阶段；加热——保温——冷却。
加热曲线的斜率表示加热速度，冷却也如此。
根据加热介质、方法、速度等的不同及冷却的不同，热处理又可分为若干类型。
例如，退火、正火、淬火、回火，是四种不同的热处理工艺，即传统工艺的四把火，以后都要讲到。
这些方法看起来简单，但其中有很深奥的道理。
处理工艺有很大发展，仅了解这四种传统工艺是远不够的。
根据加热方式不同，还可分为感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火，离子轰击热处理，真空、激光热处理。
有些热处理是要改变表面化学成分的，如表面增加C的含量为渗C，还有渗N，渗硼等。
总之，金属热处理工艺方法非常多，且还在不断地发展。
二、热处理在机械制造中的地位和作用各行各业的发展，如工业、农业、现代国防和现代科学技术的发展与金属材料所占的比重越来越大。
现代工业，现代科学技术三大支柱：信息，能源，材料。
而金属仍然是基本材料，尤以钢铁为主。
金属材料制成的零件，在其加工过程中，要经过铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理等一系列工序，热处理在其中担负着改进工件性能、充分发挥材料潜力，以提高使用寿命的重要任务。
就目前机械工业生产状况而言，机床中要经过热处理的工件占总重量的60~70%，汽车、拖拉机中占70~80%，而轴承和各种工、模具则百分之百全部需热处理。
金属热处理教案
金属热处理教案
引言：
金属热处理是一种广泛应用于金属材料加工和制造业中的工艺，通过控制金属材料的温度和时间，以改变其力学性能、改善表面质
量和延长使用寿命。
本教案将介绍金属热处理的基本原理、常见的
热处理方法以及应用实例，以帮助学习者更全面地了解并掌握金属
热处理的知识。
一、金属热处理的基本原理
1.1 金属热处理的定义和作用
1.2 金属的组织结构和相变规律
1.3 热处理过程中的物理和化学反应
二、常见的金属热处理方法及其特点
2.1 全固溶处理
2.2 固溶处理与时效处理
2.3 淬火处理
2.4 空气冷却处理
2.5 淬火与回火处理
三、金属热处理技术的应用实例
3.1 钢材的热处理技术
3.2 铝合金的热处理技术
3.3 铜合金的热处理技术
3.4 不锈钢的热处理技术
四、金属热处理的设备和工艺控制
4.1 热处理设备的分类和特点
4.2 热处理工艺参数的选择和控制
4.3 高温环境下的安全防护
五、金属热处理技术的发展趋势
5.1 绿色环保金属热处理技术
5.2 智能化金属热处理设备
5.3 新型金属热处理材料的研发
结语：
金属热处理是提高金属材料性能与质量的重要工艺之一，它在现代制造业中具有广泛的应用。
通过本教案的学习，学习者将对金属热处理的基本原理、常见方法和应用实例有更深入的认识，为未来的实践应用奠定基础。
在不断发展的制造业中，金属热处理技术也将持续创新和改进，以满足不同行业的需求，提高产品质量和品牌竞争力。
-金属热处理原理与工艺课程设计
一、前言本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺，是以《金属热处理原理》、《金属热处理工艺学》为基础的一门综合课程设计。
从本次课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立分析和解决实际问题的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。
通过本次课程设计，可以使我们初步掌握典型零部件生产工艺过程；掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理；理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题，培养解决问题的能力。
热处理工艺是整个机器零件和工模具制造的一部分，热处理是通过改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
合理的热处理工艺方案，不但可以满足设计及使用性能的要求，而且具有最高的劳动生产率，最少的工序周转和最佳的经济效果。
通过课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
二、课程设计的目的1.课程设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律与方法。
2.培养综合运用金属学、材料性能学、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。
3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准的能力。
4.提高技术总结及编制技术文件的能力。
5.是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、课程设计内容与基本要求1）、设计内容：材料：特殊性能钢3Cr18Ni25Si2独立完成特殊性能钢3Cr18Ni25Si2的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织分析，材料性能检测等。
2）基本要求：1、课程设计独立完成，能够清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。
金属热处理课程设计
金属热处理课程设计一、课程设计背景金属热处理是金属加工过程中重要的一步，能够改善金属材料的性质、提高机械强度、耐热性、抗腐蚀性、耐磨性和硬度等指标。
因此，在工业制造领域中，金属热处理是不可或缺的一环。
目前，随着金属加工行业的发展壮大，对于金属热处理课程的需求也越来越大。
因此，开展金属热处理课程设计具有非常重要的意义。
二、课程设计目标本次课程设计的目标是，通过设计实际的金属热处理工艺，让学生了解并掌握金属热处理的基本理论和实践技能，提高学生的实际操作技能，培养学生的实践能力和团队协作能力。
三、课程设计内容和过程课程设计内容1.金属材料基础知识和性质分析；2.金属热处理技术基础理论；3.热处理设备和工具的介绍和使用；4.热处理工艺参数选择和控制；5.热处理效果检验和分析。
课程设计过程第一步：金属材料的选择和准备根据课程设计的要求，学生需要根据实际情况，选择适合进行热处理的金属材料。
在选择之后，还需要对该材料进行一定的预处理和准备工作。
第二步：热处理工艺参数的选择和控制学生需要通过学习金属热处理的基础理论，选择合适的热处理工艺参数。
在此基础上，还需要对热处理设备进行正确的设置和操作，确保工艺参数的准确控制。
第三步：热处理效果检验和分析在完成热处理工艺之后，学生需要对热处理效果进行检验和分析。
通过对热处理后的材料进行实验室测试和分析，来验证热处理工艺的有效性和正确性。
四、课程设计评价和总结本课程设计是为了培养学生的实际操作技能，提高学生的实践能力和团队协作能力。
在课程设计的过程中，学生需要深入了解金属材料基础知识和热处理技术基础理论，掌握热处理工艺参数的选择和控制技能，以及掌握热处理效果检验和分析的方法。
通过本次课程设计，学生将加深对金属热处理技术相关知识的理解和应用能力的提高。
希望本次课程设计能够达到预期效果，为学生提供更加全面和实用的知识技能，为金属加工行业培养更多的人才。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1、什么是热处理所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。
钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。
不同金相组织的钢具有不同的性能。
因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。
例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。
但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。
马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。
因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。
2.2、热处理的作用机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。
拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。
总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。
材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。
通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。
例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。
同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。
热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
2.3、热处理的基本要素热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。
这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。
加热是热处理的第一道工序。
不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。
加热分为两种，一种是在临界点A1以下的加热，此时不发生组织变化。
另一种是在A1以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。
保温的目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。
保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。
一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。
冷却是热处理的最终工序，也是热处理最重要的工序。
钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。
加热和冷却速度对钢的临界温度的影响3、60Si2Mn钢的特性和成分3.1、弹簧钢的特性和成分及其作用弹簧是机械上的重要部件，它利用其弹簧变形来吸收和释放外力，所以要有高的弹性极限；为防止在交变应力下发生疲劳和断裂，弹簧应具有高的疲劳强度和足够的塑性和韧性，一定的淬透性，不易脱碳及不易过热；在某些环境下还要热处理工程基础求弹簧具有导电、无磁、耐高温和耐腐蚀等性能。
普通常用的弹簧材料是碳素钢或低合金钢。
碳素弹簧钢W(c)在0.60%-1.05%范围；低合金弹簧钢在0.40%-0.74%范围，加入硅、锰、铬、钒等合金元素，铬和锰主要是提高淬透性，硅提高弹性极限，钒提高淬透性和细化晶粒。
为保证弹簧有高的疲劳寿命，要求钢的纯净度高，非金属夹杂物少，表面质量高。
中碳钢和高碳钢都可以用于制造弹簧，但因其淬透性和强度较低，只能用来制造截面较小，受力较小的弹簧。
合金弹簧钢则可制造截面较大、屈服短较高的重要弹簧。
3.2、60Si2Mn 钢的特性及其应用60Si2Mn 钢是一种应用最广泛的合金弹簧钢，其生产量约为合金弹簧钢产量的80%。
它的强度、淬透性、耐回火性都比碳素弹簧钢要高，工作温度达250摄氏度。
但也有一些缺点，如脱碳倾向大。
适于制造厚度小于10mm 的板簧和截面尺寸小于25mm 的螺旋弹簧，在汽车、拖拉机、机车上的减振板簧和螺旋弹簧，气缸安全阀簧，电力机车用升弓钩弹簧，止回阀簧都有广泛的应用。
还可用作250摄氏度以下使用的耐热弹簧。
3.3、组织成分60Si2Mn 钢－－合金弹簧钢，碳的质量百分数是0.56%～0.64％，屈服点1177MPa ，抗拉强度1275MPa ，延伸率（δ10）5％，断面收缩率（Ψ）25％。
4、Si 、Mn 元素对铁碳相图的影响和TTT 图分析4.1、60Si2Mn 钢中合金元素对铁碳相图的影响 60Si2M n 钢 C Si Mn Cr Ni 不大于P S 不大于 0.56～0.64 1.50～2.00 0.60～0.90 0.350.35 0.04 0.04①硅对铁碳相图的影响如下图所示，钢中硅的加入可显著提高钢的弹性极限和屈服比。
硅能缩小γ区，提高A1和A3点，使共析点S移向低碳位置，同时硅能提高淬透性，使Ms 点降低。
硅能产生固溶强化作用，可显著提高钢的强度和硬度。
同时硅还能降低碳在铁素体中的扩散速度，使马氏体在回火时能延缓碳化物的析出和聚集长大，从而增加了淬火钢的耐回火性。
硅又是强烈促进石墨化的元素，故这类钢易在退火过程中发生石墨化现象。
同时这类钢加热时的脱碳倾向性较大，钢种含硅量过高易生成硅酸盐夹杂物。
Si含量为2%时，使铁碳相图共析温度点升高约30℃；同时使共析含碳量由0.77%降低至0.53%。
所得铁碳相图的共析点情况如右图所示。
②锰对铁碳相图的影响锰属于扩大奥氏体相区的元素，同时也是碳化物形成元素（弱碳化物形成元素），钢中加入锰元素，按其含量的不同对铁碳相图的影响程度也有所不同，如下图所示，随钢中锰含量的增加奥氏体相区扩大，共析温度降低，共析碳含量热处理工程基础降低，共析点总体趋势向左下角运动。
在钢中同时加入硅锰元素，可以发挥各自优点，减少彼此的缺点，使60Si2Mn 钢具备良好的性能。
4.2、等温转变图即TTT图TTT图(Temperature、Time、Transformation)60Si2Mn钢如上图所示，等温冷却转变是奥氏体过冷到A1以下在某一温度保持一定时间，在等温过程中进行的转变。
过冷奥氏体等温转变的温度区间不同，其转变产物也不同，在Ms线以上发生两种类型的转变：⑴珠光体转变温度范围为A1～500℃，亦称为过冷奥氏体的高温转变，过冷奥氏体分解为铁素体和渗碳体混合而成的片层组织，珠光体的转变温度越低，转变产物的片层距离就越小。
按片层距有粗到细，其转变组织分别为珠光体、索氏体和托氏体，分别用符号P、S和T表示。
60Si2Mn钢的先析出相为铁素体，再析出渗碳体。
最后所得组织为奥氏体+铁素体+渗碳体。
⑵贝氏体转变温度范围是500℃～Ms，亦称为过冷奥氏体的中温转变。
此温度下过冷奥氏体转变为贝氏体组织。
贝氏体组织是由过饱和的铁素体和碳化物组成的。
根据形成温度的不同，贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体，分别用B上和B下表示。
在550～350℃范围内形成的贝氏体称为上贝氏体，它在金相显微镜下呈羽毛状；把在350℃～Ms范围内形成的贝氏体称为下贝氏体，它在显微镜下呈黑色针状或片状，下贝氏体组织通常具有优良的综合力学性能，即强度和韧度较高。
含硅弹簧钢要求较高的淬火温度和退火温度。
由于这类钢的珠光体转变在较高温度下进行，所以在一般的退火条件下，可获得较细的珠光体。
图中标注的50%的线为珠光体或贝氏体含量为一半时的中间线。
转变速度先快变慢。
60Si2Mn钢最后的热处理工艺为中温回火，所得组织为回火屈氏体。
5、确定60Si2Mn钢制汽车板簧的方案板弹簧分平板弹簧和重迭板弹簧两类。
现以重叠弹簧为例。
5.1、重叠板簧（梯形板簧）设计梯形板簧有比较大的负荷变量，但由于它占的空间较大，可以按如图1-1那样将梯形板切成等宽的几块，再重迭起来，形成小形化的板弹簧。
这种重迭式的板弹簧，由于板与板之间有摩擦，所以，在承受振动载荷时有衰减的热处理工程基础作用。
重迭板弹簧有各种不同的结构，图1-2表示是其中的一种。
重迭板的数目一般取6～14块，为防止过大的摩擦，也有只取3～5块的。
在汽车上使用时，由于负荷及道路的状态在不断变化，板簧的荷重-变形图应为非线性的。
因此，可设置如图1-3所示的辅助板簧。
图1-1重叠板弹簧原理图1-2 重叠板弹簧图1-3 辅助弹簧若不考虑板间的摩擦，如前述梯形板簧一样，重迭板簧的设计约束条件为：式中：n为板的块数。
n'按下式计算：。
5.2、技术要求用油淬火后, 淬硬层深度8～10mm，中温回火后板簧表面平均硬度（HBS）375～444。
5.3、制造工艺路线锻造→校直→钻孔→卷耳→退火→淬火→中温回火→清洗→喷丸→终检→装配→预压缩5.4、热处理工艺（1）、锻造温度：1080-1120，始锻1020-1080℃末锻850-950℃。
（2）、退火是将工件加热到临界温度以上或以下，保温一段时间再随炉缓慢冷却，已获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
可以达到消除锻造过程中的内应力的目的。
退火的温度一般为Ac1或Ac3以上20-30℃，保温时间为3～4h。
对于60Si2Mn弹簧钢退火温度为750℃，冷却方式为炉冷。
退火后测得钢的表面硬度（HBS）不超过222.（3）、淬火是将工件加热到Ac1或Ac3以上30-50℃，保温一段时间再快速冷却到室温已获得马氏体或贝氏体的一种热处理工艺。
对于60Si2Mn弹簧钢淬火温度为870℃（具体根据板厚），冷却方式为油冷，淬火后钢件表面硬度（HRC）大于61。
（4）、中温回火回火是将淬火后的钢重新加热到临界温度以下某一温度保温一段时间，再以适当方式冷却至室温的热处理。
回火临界温度一般为Ac1以下。
保温时间看板厚而定。
回火根据温度的不同可分为低温回火、中温回火和高温回火。
低温回火：回火温度为150-250℃，所得组织为回火马氏体，硬度约为HRC57-60 中温回火：回火温度为350-500℃，所得组织为回火屈氏体，硬度约为HRC40-48 高温回火：回火温度为500-650℃，所得组织为回火索氏体，硬度约为HRC25-35 对于60Si2Mn弹簧钢选中温回火350-500℃。
（5）、清洗将回火后的板簧吊入80～90℃的质量分数为10%Na2CO3水溶液中进行清洗，在清洗槽中浸泡10～15min，除去表面油污,取出后烘干。
（6）、喷丸热处理后再进行喷丸处理，使在弹簧表面产生残余压应力，以提高弹簧的疲劳强度。
（7）、终检外观检查，表面损伤、遗留缺陷、表面腐蚀、表面氧化；硬度检查，平均硬度应在375～444HBS范围内；变形检查，是否发生曲折，使零件不对称的变形。
热处理工程基础6、热处理设备及温度控制方式6.1、加热设备中温箱式电阻炉，一种应用极为广泛的热处理设备，由炉壳、炉衬、炉膛、电极、炉底板、炉门、配重垂筒、炉门起重机等组成。