金屬材料熱處理

1、淺談金屬材料及熱處理課的復(fù)習(xí)管書才 內(nèi)容摘要 金屬材料及熱處理課是一門專業(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)、國防及科學(xué)技術(shù)等部門使用最廣泛的材料。它之所以獲得廣泛的應(yīng)用，不僅是由于它的來源豐富，

2、而且還由于它具有優(yōu)良的性能。此外，金屬材料品種多，性能各異，可以通過不同的加工方法（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)大其使用范圍。 作為機(jī)械制造的技術(shù)工人，無論從事機(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技術(shù)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)部門： 1

3、、鋼鐵材料的冶煉 介紹金屬材料的概念、分類及其生產(chǎn)過程。重點(diǎn)放在鋼鐵材料的生產(chǎn)過程。 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)技校生掌握這門課的必需性以及同學(xué)們學(xué)起來有一定難度，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

4、從前到后按順序復(fù)習(xí)方法，往往效果不太好，為此筆者經(jīng)過一段時(shí)間探索，概括全書，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

5、。2鋼鐵材料最重要 讀這句話大家要知道，工廠中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

6、能的變化，只有掌握和透徹理解鐵碳相圖，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、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

7、較高的強(qiáng)度、硬度和彈性，但焊接性不好，切削性銷差，冷變形塑性能低。主要用來制造具有較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件，如氣門彈簧、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跃鸵笸瑢W(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

8、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、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

9、和韌性，較高的疲勞強(qiáng)度，以承受軸頸的交變載荷，并抵抗沖擊和振動(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內(nèi)應(yīng)力，淬火后必

10、定要回火，回火是緊跟在淬火后面，好象人吃了飯，要洗飯碗一樣?；鼗鸬哪康氖窍龖?yīng)力，調(diào)整力學(xué)性能?；鼗鹩腥N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

11、回火索氏體，其性能是：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，回過頭來，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，通過以上這10句順口溜的學(xué)習(xí)，再結(jié)合一

12、些圖片和生產(chǎn)實(shí)際，使同學(xué)們達(dá)到關(guān)起書本，基本上掌握書本的主要知識(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)分析來源：中國論文下載中心     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)常討論的問題，本文對(duì)解決這一難點(diǎn)進(jìn)行探討并提出一些見解

13、和解決方法。  關(guān)鍵詞    力學(xué)性能  內(nèi)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)課的基礎(chǔ)。通過對(duì)這門課的學(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)范等多方面的能力。 本課程主要

14、包括：金屬的性能；金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)；鋼的熱處理；常用金屬材料等內(nèi)容。其中第二部分金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)是整門課程的基礎(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)沒辦法理解和掌握。所以第二部分知識(shí)是這門課程整個(gè)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，它起到一個(gè)承前啟后、畫龍點(diǎn)睛的作用：同時(shí)由于這部分知識(shí)的內(nèi)容較為抽象（如合金的晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶的過程：鐵碳合金相圖的建立過程）沒有具體實(shí)驗(yàn)和教具可以演示，加上技校學(xué)生沒有實(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

15、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)這部分內(nèi)容主要有3個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍對(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        

16、60;     組成        溫度      決定      材料的內(nèi)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)

17、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）來確定的，材料的力學(xué)性能是由材料的內(nèi)部組織來確定的，而內(nèi)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，決定了材料的內(nèi)部組織的變化。通過這樣分析，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「淖兞瞬牧系膬?nèi)部組織，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淖冧摬膬?nèi)部組織而引起力學(xué)性能變化。很清楚，問題的關(guān)鍵就是鋼

18、材內(nèi)部組織，則鋼材內(nèi)部組織就是難點(diǎn)的切入點(diǎn)。只要了解了鐵碳合金內(nèi)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中介紹較為抽象。例如：固溶體的概念，書上的定義是“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)過程中，通過實(shí)際的例子告訴學(xué)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

19、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)單易懂的語言、文字來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)    組織類型

20、60;   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

21、    0.772.11    -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  

22、60; 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

23、  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

24、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