金屬材料熱處理

1、.淺談金屬材料及熱處理課的復(fù)習(xí)管書(shū)才容摘要金屬材料及熱處理課是一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)理論課，技工學(xué)校機(jī)械專業(yè)的學(xué)生學(xué)得好差，掌握得透徹與否， 直接關(guān)系到同學(xué)們?cè)谝院笊a(chǎn)實(shí)際中工作能力，由于同學(xué)們基礎(chǔ)較差， 對(duì)一些問(wèn)題難以理解， 因此到了期末進(jìn)行復(fù)習(xí)時(shí)， 如何提高他們的復(fù)習(xí)效率，幫助他們掌握較多的理論知識(shí)，以便在今后較好地為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)， 則是我們教此科目的老師一項(xiàng)義不容辭的責(zé)任，筆者經(jīng)過(guò)一階段的探索，提出了用10 句話順口溜的方法，復(fù)習(xí)效果較好。關(guān)鍵詞順口溜提高復(fù)習(xí)效率金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)、 農(nóng)業(yè)、國(guó)防及科學(xué)技術(shù)等部門(mén)使用最廣泛的材料。它之所以獲得廣泛的應(yīng)用， 不僅是由于它的來(lái)源豐富， 而且還由于它具有優(yōu)

2、良的性能。此外，金屬材料品種多，性能各異，可以通過(guò)不同的加工方法 （例如熱處理），使金屬材料的某些性能獲得進(jìn)一步的改善，從而擴(kuò)大其使用圍。作為機(jī)械制造的技術(shù)工人， 無(wú)論從事機(jī)械制造或維修工作，都會(huì)遇到金屬材料的選用及熱處理問(wèn)題。 在生產(chǎn)中，如果選材不當(dāng)， 或者零件的執(zhí)處理工藝選得不合理，將使零件不能滿足使用要求，而使設(shè)備過(guò)早地?fù)p壞， 造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為此，我們必須掌握常用金屬材料的成分、加工方法、組織、性能、用途之間相互聯(lián)系的基本知識(shí)， 并運(yùn)用這些知識(shí)去解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的具體問(wèn)題。這就是我們學(xué)習(xí)本課程的目的。金屬材料與熱處理是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，它的容主要包含以下幾個(gè)部門(mén)：.1、鋼鐵材料的冶

3、煉介紹金屬材料的概念、分類及其生產(chǎn)過(guò)程。重點(diǎn)放在鋼鐵材料的生產(chǎn)過(guò)程。2、金屬的性能介紹金屬的物理、化學(xué)、力學(xué)及工藝等性能。3、金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬和合金的晶體構(gòu)造及其結(jié)晶過(guò)程，以及金屬的成分、 溫度和組織之間的相互關(guān)系及變化規(guī)律。4、鋼的熱處理介紹熱處理的基本理論及各種熱處理工藝的目的和方法。5、常用的金屬材料介紹碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及硬質(zhì)合金等金屬材料的牌號(hào)、成分、組織、熱處理、性能及用途。 鑒于機(jī)械專業(yè)技校生掌握這門(mén)課的必需性以及同學(xué)們學(xué)起來(lái)有一定難度， 平時(shí)往往還未全面掌握， 在期末進(jìn)行復(fù)習(xí)時(shí)， 提高他們復(fù)習(xí)效率，幫助他們理解和融會(huì)貫通尤為重要， 采用一般從前到后按順序復(fù)習(xí)方

4、法，往往效果不太好，為此筆者經(jīng)過(guò)一段時(shí)間探索，概括全書(shū)，提出了“順口溜”的復(fù)習(xí)方法，共 10 句，它們是：1 金屬材料熱處理，2 鋼鐵材料最重要。3 鐵碳相圖作綱要，4 選材熱處理有依靠。5 硬質(zhì)合金作刀具，6 軸承合金作滑動(dòng)。.7 正火退火去應(yīng)力，8 淬火回火變魔術(shù)。9 牢牢記住主干線，10 成分組織與性能。首先要求大家熟讀這10 句話，多讀幾遍，然后一句一句加以理解。1 金屬材料熱處理同學(xué)們讀這句話， 首先要知道， 這本書(shū)主要由金屬材料和熱處理兩部分組成，要知道金屬材料分類和工廠中熱處理種類。熱處理共分正火、退火、淬火、回火、表面熱處理等五種。2 鋼鐵材料最重要讀這句話大家要知道， 工廠中

5、用得最多的材料是鋼和鐵，許多重要關(guān)鍵場(chǎng)合.都是用鋼鐵材料制造的， 鋼鐵的產(chǎn)量、 質(zhì)量，在當(dāng)今世界甚至是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的標(biāo)志。同時(shí)同學(xué)們要簡(jiǎn)單了解鋼鐵是怎么生產(chǎn)出來(lái)的，鋼與鐵是完全不同的兩種材料，它們彼此之間的性能完全不一樣，聯(lián)系到以后的熱處理， 即使是同一種鋼，經(jīng)過(guò)不同的熱處理，其最后性能不一樣。3 鐵碳相圖作綱要4 選材熱處理有依靠讀了這兩句話，同學(xué)們要知道，鐵碳相圖，是我們選材的基礎(chǔ)，它是清楚地表明了鐵碳合金成分、溫度、組織三者之間關(guān)系的一個(gè)“地圖”，同一種成分不同溫度，同一種溫度不同成分，它們組織不同，以及室溫組織隨含碳量的變化，最終導(dǎo)致鋼材力學(xué)性能的變化，只有掌握和透徹理解鐵碳相圖，

6、 才能得心應(yīng)手地選材用材。 特別是室溫組織隨著含碳量變化，鐵素體和滲碳體相對(duì)比例發(fā)生變化, 鋼的組織和性能發(fā)生變化, 由此導(dǎo)致它的力學(xué)性能發(fā)生變化。 0825 鋼屬低碳鋼，這類鋼的強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性良好。 主要用于制作沖壓件、 焊結(jié)構(gòu)件及強(qiáng)度要求不高的機(jī)械零件及滲碳件，如深沖器件、壓力容器、小軸、銷子、法蘭盤(pán)、螺釘和墊圈等。3055鋼屬中碳鋼，這類鋼具有較高的強(qiáng)度和硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低，切削性能良好，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，能獲得較好的綜合性能。主要用來(lái)制作受力較大的機(jī)械零件，如連桿、曲軸、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等。60 鋼以上的牌號(hào)屬高碳鋼，這類鋼具有較高的強(qiáng)度、硬度和彈

7、性，但焊接性不好，切削性銷差，冷變形塑性能低。主要用來(lái)制造具有較高強(qiáng)度、 耐磨性和彈性的零件， 如氣門(mén)彈簧、彈簧墊圈、板簧和螺旋彈簧等彈性元件及耐磨件。因此我們對(duì)工作中受力不一樣的零件應(yīng)選用含碳量不同的鋼材。 另外鐵碳相圖是我們熱處理制定工藝時(shí)最根本的參考，熱處理加熱時(shí)各種溫度如Ac1、Ac3 等的確定都是依據(jù)Fe-C 相圖的，如.果弄錯(cuò)了非但達(dá)不到應(yīng)有的目的，甚至?xí)〉闷浞矗?所以就要求同學(xué)們要熟練記住鐵碳相圖，并要透徹理解，另外還要會(huì)看金相組織照片。5硬質(zhì)合金作刀具讀了這句話，同學(xué)們要知道，硬質(zhì)合金是一種特殊的金屬材料，它是由很硬的碳化物和粘結(jié)劑， 用粉末冶金方法制成的一種金屬材料，硬度高

8、、紅硬性高、耐磨性好，硬質(zhì)合金在室溫下的硬度可達(dá)HRA8693，在9001000溫度下仍有較高的硬度。 故硬質(zhì)合金刀具在使用時(shí)，其切削速度、 耐磨性及壽命都比高速鋼顯著提高?？箟簭?qiáng)度高， 但抗彎強(qiáng)度低。 按成分與性能特點(diǎn)，常用的硬質(zhì)合金有三類。鎢鈷類硬質(zhì)合金，鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金，通用硬質(zhì)合金，注意它們之間的區(qū)別，實(shí)際應(yīng)用時(shí)車(chē)不同的金屬材料，選擇不一樣。6 軸承合金作滑動(dòng)讀了這句話，同學(xué)們知道軸承合金是一種有色金屬，它主要由軟基體和硬質(zhì)點(diǎn)兩部分組成，要求有足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受軸頸較大的壓力；高的耐磨性，低的摩擦系數(shù)，以減少軸頸的磨損；足夠的塑性和韌性，較高的疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的交變載荷，并抵

9、抗沖擊和振動(dòng)；良好的導(dǎo)熱性及耐蝕性，以利于熱量的散失和抵抗?jié)櫥偷母g；較小的摩擦系數(shù)， 防止因磨擦升溫而發(fā)生咬合；良好的磨合性，使其與軸頸能較快的緊密地配合。要注意，這里的軸承指的是滑動(dòng)軸承，與滾動(dòng)軸承不一樣，如GCr15，它是一種滾動(dòng)軸承鋼。7 正火退火去應(yīng)力 8 淬火回火變魔術(shù)讀了這兩句話， 同學(xué)們知道，正火與退火的基本目的相同，正火主要是空冷，退火主要是隨爐冷卻，處理結(jié)果有所不同，淬火是鋼強(qiáng)化的一種重要手段， 尤其要掌握淬火加熱溫度， 冷卻介質(zhì)，不同的淬火方法，淬透性與淬硬性， 淬火缺陷等重要概念， 同學(xué)們必須知道， 淬火后工件存在很大的應(yīng)力，淬火后必定要回火，回火是緊跟在淬火后面，好

10、象人吃了飯，要洗飯碗.一樣?；鼗鸬哪康氖窍龖?yīng)力，調(diào)整力學(xué)性能。回火有三種不同的方法，低溫回火，中溫回火，高溫回火。淬火和三種不同的回火方法配合，結(jié)果不一樣，用途不一樣。低溫回火（ <250）低溫回火得到的組織是回火馬氏體，其性能是：具有高的硬度（HRC5864）和高的耐磨性， 和一定的韌性。 低溫回火主要用于刀具、量具、拉絲模以及其它要求硬而耐磨的零件。中溫回火（350500）中溫回火得到的組織是回火抵氏體， 其性能是：具有高的彈性極限、 屈服點(diǎn)和適當(dāng)?shù)捻g性，硬度可達(dá) 4050HRC。中溫回火主要用于彈性零件及熱鍛模等。高溫回火（>500）高溫回火得到的組織是回火索氏體，其性能是

11、：具有良好的綜合力學(xué)性能 （足夠的強(qiáng)度與高韌性相配合）硬度達(dá)2540HRC。生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)處理廣泛用于受力構(gòu)件，如螺栓、連桿、齒輪、曲軸等零件。注意同樣的40 鋼調(diào)質(zhì)和正火的組織區(qū)別及性能差異。9 牢牢記住主干線 10 成分組織與性能統(tǒng)觀全書(shū)，回過(guò)頭來(lái)，同學(xué)們知道， 學(xué)好金屬材料及熱處理，關(guān)鍵是要抓住主干線， 不同的地方選用不同的金屬材料，而金屬的性能，是由成分、組織、熱處理等因素決定的，用數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可表示為：性能=f（成分、組織、熱處理），只有透徹理解它們彼此之間的關(guān)系，才能達(dá)到合理的選材用材。最后，通過(guò)以上這 10 句順口溜的學(xué)習(xí)， 再結(jié)合一些

12、圖片和生產(chǎn)實(shí)際，使同學(xué)們達(dá)到關(guān)起書(shū)本，基本上掌握書(shū)本的主要知識(shí)和道理，為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。這樣我們的提高復(fù)習(xí)效率的目的也就達(dá)到了.金屬材料與熱處理教學(xué)中的難點(diǎn)分析來(lái)源： 中國(guó)論文下載中心 08-10-27 08:39:00 作者：王麗榮編輯： studa20摘要鐵碳合金相圖的識(shí)讀和應(yīng)用是金屬材料與熱處理教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，如何突破難點(diǎn)， 達(dá)到好的教學(xué)效果， 是教師經(jīng)常討論的問(wèn)題， 本文對(duì)解決這一難點(diǎn)進(jìn)行探討并提出一些見(jiàn)解和解決方法。關(guān)鍵詞力學(xué)性能部組織同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵碳合金相圖化學(xué)成分“金屬材料與熱處理”是技校理論教學(xué)課程中一門(mén)與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系比較密切的課程，是機(jī)械專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)各專業(yè)工藝學(xué)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)課的

13、基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)， 不僅可以幫助學(xué)生掌握常用鋼材料的成分、 組織、性能及熱處理工藝之間的相互關(guān)系，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生正確選擇和合理使用材料、制訂和掌握熱處理工藝規(guī)等多方面的能力。本課程主要包括： 金屬的性能； 金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)； 鋼的熱處理； 常用金屬材料等容。其中第二部分金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)是整門(mén)課程的基礎(chǔ)知識(shí)，它 3 介紹金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)及其結(jié)晶過(guò)程；鐵碳合金相圖的建立、識(shí)讀和應(yīng)用。如果這部分基礎(chǔ)知識(shí)沒(méi)有掌握好，那么學(xué)生對(duì)前面所講的金屬性能的知識(shí)只會(huì)一知半解，而后部分鋼的熱處理和常用的金屬材料的知識(shí)就會(huì)沒(méi)辦法理解和掌握。所以第二部分知識(shí)是這門(mén)課程整個(gè)教學(xué)容的重點(diǎn)，它起到一個(gè)承前啟后、

14、畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用：同時(shí)由于這部分知識(shí)的容較為抽象（如合金的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶的過(guò)程： 鐵碳合金相圖的建立過(guò)程）沒(méi)有具體實(shí)驗(yàn)和教具可以演示，加上技校學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)， 缺少對(duì)這部分知識(shí)的感知認(rèn)識(shí)，致使在教學(xué)中學(xué)生學(xué)和老師教都存在一定的難度。下面我就這一重難點(diǎn)的突破，作一些初淺的探討。一、深入分析，找出突破口.金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)這部分容主要有3 個(gè)章節(jié)的教學(xué)容， 學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍對(duì)第四章“鐵碳合金的組織”，“鐵碳合金相圖的建立、識(shí)讀、應(yīng)用”等幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)較難理解和掌握，而教師對(duì)這部分知識(shí)在教學(xué)過(guò)程也常常出現(xiàn)很難講明講透的現(xiàn)象。其實(shí)在這個(gè)難點(diǎn)的處理上，我們只要深入分析， 找出知識(shí)貫穿點(diǎn)， 就很容

15、易找到突破口。我們可以給學(xué)生列一關(guān)系式進(jìn)行分析如圖：碳組成溫度決定材料的部組織鐵 材料的力學(xué)性能各種微量元素材料的化學(xué)成分材料的選用這個(gè)關(guān)系式清楚地告訴我們材料的選用是根據(jù)鋼材的力學(xué)性能（強(qiáng)度、 硬度、塑性、韌性等）來(lái)確定的， 材料的力學(xué)性能是由材料的部組織來(lái)確定的，而部組織的轉(zhuǎn)變則是由溫度變化和材料的化學(xué)成分不同而引起的，并且材料的化學(xué)成分是由碳、鐵和一些微量元素組成，其中變化最大的是碳的含量，決定了材料的部組織的變化。通過(guò)這樣分析，學(xué)生就很容易理解：為什么含碳量越多鋼材的強(qiáng)度越高，而塑性、 韌性則降低？因?yàn)楹剂康拇笮「淖兞瞬牧系牟拷M織， 組織變化必然引起力學(xué)性能變化：為什么相同成分的鋼材

16、加溫到相同高的溫度，由于采用不同冷卻方式， 最終得到力學(xué)性能也不同？因?yàn)闇囟茸兓淖冧摬牟拷M織而引起力學(xué)性能變化。 很清楚， 問(wèn)題的關(guān)鍵就是鋼材部組織，則鋼材部組織就是難點(diǎn)的切入點(diǎn)。只要了解了鐵碳合金部組織的定義、性能、變化原因，那么識(shí)讀鐵碳合金相圖就會(huì)迎刃而解。二、深入淺出，化繁為簡(jiǎn)鐵碳合金的組織在教科書(shū)中介紹較為抽象。例如：固溶體的概念， 書(shū)上的定義是“一種組元的原子溶入到另一組元的晶格中所形成的均勻固相?！边@樣的解釋很難讓學(xué)生。例如：固溶體的概念， 書(shū)上的定義是“一種組元的原子溶入到另一組元的晶格中所形成的均勻固相?！边@樣的解釋很難讓學(xué)生理解。 如果我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)際的例子告訴學(xué)

17、生， 當(dāng)純鐵加熱到熔化后，碳元素可以溶解到鐵水中去，鐵水凝固成固態(tài)時(shí)，碳元素仍被留在鐵中，這種在固態(tài)下溶解有其他元素的組織叫做“固溶體”，又因?yàn)榧冭F在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即有 -Fe 和 -Fe兩種晶格， 其對(duì)碳元素的溶解能力不同，所以就形成了兩種固溶體，分別叫做“鐵素體”和“奧氏體”，它是鐵碳合金基本組織中的兩個(gè)組織。這樣解釋， 學(xué)生的思路就會(huì)很清晰， 將復(fù)雜的抽象的概念簡(jiǎn)單化，很容易理解和掌握知識(shí)并收到良好的教學(xué)效果。同樣在分析鐵碳合金相圖時(shí)， 我們也可以先將圖中標(biāo)注的鐵碳合金組織化繁為簡(jiǎn)，采用簡(jiǎn)單易懂的語(yǔ)言、文字來(lái)講解鐵碳合金組織的定義。并將其歸納如下表：鐵碳合金組織組織名稱符號(hào)組織類

18、型含碳量晶格類型力學(xué)性能鐵素體F固溶體00.0218-Fe 體心 立方晶格近似于鐵，溫度、硬度不高，塑性、韌性良好奧氏體A固溶體0.77 2.11 -Fe 面心立方晶格強(qiáng)度、硬度不高，塑性好（易鍛造）滲碳體Fe3C金屬化合物0.69斜方晶體硬而脆， 塑性、韌性很差珠光體P機(jī)械混合物0.77 -Fe 體心立方晶格介于鐵素體和滲碳體高溫萊氏體Ld機(jī)械混合物4.3 -Fe 面心立方晶格介于奧氏體和滲碳體低溫萊氏體Ld機(jī)械混合物4.3 -Fe 體心立方晶格介于奧氏體和滲碳體通過(guò)對(duì)合金組織的分析， 讓學(xué)生掌握了鐵碳合金組織的概念、性質(zhì)， 同時(shí)也要讓學(xué)生了.解鐵碳合金組織是如何隨溫度變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變的，在這

19、個(gè)難點(diǎn)的突破方法上，教師可以以“金屬同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)作為切入口。我們知道金屬在固態(tài)下隨溫度的改變；由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。以純鐵為例，液態(tài)純鐵在1538進(jìn)行結(jié)晶，得到具有體心立方晶格 -Fe ，繼續(xù)冷卻到 1394時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe 轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?-Fe ，再冷卻到 912時(shí)又發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe 轉(zhuǎn)變?yōu)槭覝伢w心立方晶格的 -Fe 。由于金屬晶格存在著隨溫度改變而發(fā)生晶格變化的特性，導(dǎo)致金屬組織隨溫度的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變。 以鐵碳合金組織為例，鐵碳合金組織是由基體純鐵和碳組成，溫度變化使基體純鐵晶格發(fā)生轉(zhuǎn)變，不同晶格的基體和不同含量的碳組合，就會(huì)出現(xiàn)不同的鐵碳合金組織， 這就是鐵碳合金組織會(huì)隨溫度變化而產(chǎn)生變化的原因。清楚這點(diǎn)后， 我們?cè)賹?duì)照看鐵碳合金相圖就一目了然。溫度、含碳量、材料組織、力學(xué)性能等，在圖中就能分析得很清楚。例如：溫度為 600，含碳量為4.6 的鋼材的組織是Ld+Fe3C-萊氏體 +滲碳體，力學(xué)性能是脆而硬的組織。 而含碳量為0.45 的鋼材室溫組織為F+P-鐵素體 +珠光體，這種組織的力學(xué)性能是有一定強(qiáng)度、硬度、并具有良好的塑