金属材料与热处理

金属材料与热处理（共10篇）

金属材料与热处理 篇1

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巧讲《金属材料与热处理》

作者：谢 晨

来源：《职业·中旬》2009年第09期

《金属材料与热处理》是全国技工学校机械类专业的通用教材，本课程内容主要由金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、金属材料及非金属材料(选学)五部分组成，基本涵盖了机械工业中常用的各类材料。该课程是一门从生产实践中发展起来，直接服务于生产的专业基础课，具有很强的实践性。由于材料种类繁多，性能又千变万化，本课程涉及的术语、概念多，而且抽象，对于年纪小、缺乏实践经验的学生来说，是一本难啃的“天书”。笔者在多年的教学中，积累了一些教学方法，通过“巧讲”尽量做到形象生动，理论联系实际讲清重要概念和基本理论。下面就从“巧用比较法”、“巧用归纳总结法”、“巧用演示法”和“巧用实验法”四个方面来进行阐述。

一、巧用比较法

在讲解金属的力学性能硬度这部分内容时，可以充分利用比较法。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法都是硬度试验，都是通过硬度试验来测得材料的硬度。实验过程中必须具备两个共同的条件压头、试验力，这是他们的共同点。然而在选择压头的种类和试验力的大小上，他们又有很多不同之处。紧紧抓住不同点，如压头的材质、压头的形态、试验力大小的不同，引导学生总结出三种硬度试验各自的优缺点及适用范围。最后从硬度试验的“符号、含义、压头选择、试验力、优缺点及适用范围”六个方面列表对新课进行总结，使问题简单化、直观化。

还可以利用比较法将难以理解的概念与生活知识相比较，起到化难为易的效果。像纯金属的结晶中过冷现象与百米冲刺冲过终点的惯性相比较，铸铁中的石墨与旧衣服上的小裂缝相比较等等。总之，通过这样的比较和分析，学生豁然开朗，较快地接受了新概念，对解决教学难点也很有益处。

二、巧用归纳总结法

1、平时积累阶段

主要是授完新课后，对全课的内容进行归纳与总结，可以是教师示范，也可以由教师引导学生进行或师生共同完成。归纳总结必须体现提纲挈领，全面准确，力求形式多样、有深度，不能只是前面教学内容的机械再现或重复。如第五章非合金钢(碳素钢)讲完后，可以归纳总结成表1：

依照同样格式、方法还可以编制：常用合金钢的牌号及应用：铸铁、有色金属的牌号及应用归纳表，以及力学性能指标及含义归纳表和钢的热处理归纳表。

2、期末整理提高阶段

平时的学习是量的积累，期末复习整理阶段要善于将知识点连成线、由线连成片，最后形成知识网，达到质的飞跃。

知识网络如图1所示。

配合平时的归纳总结表，厚厚的一本《金属材料与热处理》就清晰地展现在我们眼前了。

三、巧用演示法

1、复习巩固阶段

主要抓住纯铁的同素异构转变和铁碳合金相及组织这两大知识点进行。复习中，要注意强调三个点：纯铁的同素异构转变a-Fe→r-Fe的912℃(G点)，共晶点(C点)(温度1148℃，含碳量

4.3％C)，共析点(S点)(温度727℃，含碳量为0.77％C)。

2、建立相图

铁碳合金相图的建立要环环相扣，由点到线再到面，步步为营。切忌一下把完整的相图“放映”到学生眼前。

(1)建立坐标：

(2)在温度坐标轴上找温度点：A点1538℃、G点912℃、D点1227℃，在成分坐标轴上找成分点：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找温度线1148℃(ECF线蓝色显示)，727℃(PSK线红色显示)；

(4)成分点与温度线得交点：0.77％c与727℃得交点S点(共析点红色加粗)，2.11％与

1148℃得交点E点(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C与1148℃相交点C点(共晶点蓝色加粗)；

(5)连点成线得相区：A、C连线得AC线，A、E连线得AE线，D、C连线成DC线，G、s连线得GS线，E、S连线得ES线：

(6)填写整个相区的组织遵循从高温到低温，先钢后铁，紧扣两点(共晶点C，共析点S)、两线(共晶转变线ECF,共折转变线PSK)。共晶组织Ld蓝色显示，共析组织P红色显示。

3、相图分析

典型铁碳合金的结晶过程分析用从上到下闪亮的线条贯穿，表示从高温冷却到低温的全过程。当冷却线和相图中各特征线相交，用组织闪烁来表示发生的组织转变，并配以结晶过程示意图。特别强调PSK线以下，组织由于含碳量的不同发生的变化。

动画效图明显的多媒体课件，再配上鲜明的色彩，铁碳合金相图就活灵活现地展现在学生面前，最后可以引导学生对相图知识进行总结。同样，共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线也可以制成多媒体课件，配合教学。

四、巧用实验法

随着学校办学实力的提高，建立了力学实验室和金相实验室，配备了拉伸试验机，布氏、洛氏硬度机各一台，可以进行拉伸试验和硬度实验：金相显微镜八台和各类试样若干，可进行试样的显微组织分析；同时与齿轮厂进行了校企合作，可安排学生参观热处理车间。实验课的教学围绕以下三个中心：

1、理论教学——转变学生思想

采用讲授与演示相结合的教学方法，通过演示和讲授，转变学生轻视实验的思想，通过“多看一点，多听一点”激发学生对本学科的兴趣。

2、动手操作——形成能力培养体系

基本仪器的使用，可开放实验室，让学生在一周内通过观察、操作，配合查找仪器、仪表结构示意图，使用参数等，掌握正确的使用方法，侧重培养学生的观察能力。基础实验的操作，要求学生在规定时间内完成全部实验操作过程，并完成数据记录，侧重培养学生的动手能力。完成实验报告对采集的数据进行分析，探讨实验过程中的成功经验与失败教训，提出改进实验的建议，及减小误差的方法。这阶段主要侧重于对学生实验研究能力的培养，通过层层深化，在实验技能训练中促进综合素质的提高。

3、内引外联——扩展教学内容

首先要求学生利用已有技能自行加工实验试样，从选材到加工工艺都由学生自行操作，自行解决；其次，请专业人员来校举办讲座，拓宽知识面，通过实验课，使学生真真切切地学会探索知识的方法和技巧。

金属材料与热处理 篇2

1 培养兴趣, 记性思维

《金属材料与热处理》这门课涉及到专业术语, 材料成份结构及工艺原理等知识, 与机械专业相应的课程结合起来, 以学生为中心, 有准备地对教材进行分析分解, 引发学生的求知欲望, 让学生保持强烈的好奇心去学习尤为重要。兴趣是学习动机中最活跃的成份, 一旦激发出来, 就能充分调动学生的主观性, 直到实现寓教于乐的目的。例如:对“金属材料力学性能”分析中, 照本宣科, 逐个分析会使学生厌烦, 不妨放映灾难片《泰坦尼克号》沉没片段加以解说, 泰坦尼克号是堪称当时世界最大、最豪华的、设计最先进的游轮, 被称为“永不沉没的海上都城”, 但与冰山相撞后, 在三个小时后沉没。这是人类航海史上的一个悲剧, 也是近百年来的未解之谜。后来科学家对该游轮的残骸进行分析认为:该事故的发生与材料的力学性能有关。泰的钢板在极低的温度下变脆, 经不起振动, 含磷量高, 韧性差, 最终导致了这场灾难的发生。让学生在猜测过程中产生心理上的焦虑、渴望、兴奋, 而这种心态下是教学所需的。心理学家皮亚杰认为“青少年的好奇心不完全取决于一个东西的物理特性, 而要看重它和主体的过去经验的关系如何”———即学生对自己熟悉和相关的课题内容产生兴趣, “好奇之心, 人皆有之”利用悬念这一“催化剂”, 创设新奇的教学情境, 往往收到事半功倍的效果。

2 课前预习, 提出重点理头绪

古语云:“凡事预则立, 不预则废”。课前预习不仅能使学生确定听课重点, 而且有利于课堂提问有的放矢。例如在讲金属的结晶这部分时, 将重点内容“结晶的基本概念和过冷度对结晶的重要性”提出。通过预习, 学生对这部分的名词概念及术语 (如结晶、过冷度、结晶潜热、生核率等) 有了初步的印象。上课时, 学生对这些概念及术语能很自然地接受, 对重点内容也能很快掌握。这样“散”与“杂”就会变成有条有理, 很容易收到事半功倍的效果。

3 抓住要领, 将庞杂的内容结构化

由于该课程名词概念多, 较为抽象和分散, 而且这些名词概念又是该课程的理论基础部分, 如果这部分内容没掌握好, 要学好后续应用部分是非常困难的。授课时, 首先从教学目的着手, 引出本课程的教学内容, 然后抓住其要领, 并用关键词“结晶、热处理、晶体组织结构和金属材料的性能”表示。课程的教学目的之一就是要合理选用材料 (这里主要指金属材料) , 要做到合理选材, 就必须了解材料的性能, 而材料的性能取决于它的化学成份和晶体组织结构, 不同成份的材料性能显然是不同的, 而相同成份的材料性能也可能相差很大, 如石墨和金刚石, 这是由于材料的晶体组织结构不同造成的。而影响晶体结构的因素又有结晶过程、热处理和外界其他因素。因此, 要了解某种材料的性能, 首先要从结晶过程开始, 分析其结晶后得到的晶体组织结构, 采用适当的热处理和各种加工后组织结构又发生了什么变化, 最后根据晶体组织结构分析其性能特点。

4 充分利用多媒体课件, 优化教学手段

多媒体教学具有贮存信息量大, 画面丰富, 图、文、声、像并茂的优点。制作课件时可以充分发挥多媒体教学的优势, 采用计算机去展示本课程中的微观结构和微观变化过程, 将过去无法表达或难以表达的内容, 通过形象的图形、动态动画演示给学生, 吸引学生的注意力, 使学生对概念、原理、工艺的理解更加深刻, 增强教学内容和教学过程的趣味性, 有助于学生理解、记忆, 从而获得更好的教学效果。《金属材料与热处理》课程具有知识新、内容多、更新快的特点。如果继续使用“书本+黑板+粉笔”的传统模式, 必然会带来“教”与“学”之间的一系列矛盾, 出现“内容越来越多、课时恶性膨胀、教师辛苦万千、学生晕头转向”的被动局面。而为了在有限的时间内向学生传授大量的信息和知识, 可充分利用用多媒体教学, 来提高教学效果。利用计算机技术, 能把分隔的、静止的教学画面动态地、连续地贯穿起来, 使学生能够通过动态的画面, 较轻松地理解教师的教学意图。由于多媒体教学的交互性, 教师演示更加机动灵活迅速方便, 从而使授课内容更加丰富多彩。例如, 纯金属的结晶过程一直是教学的重点和难点, 这一结晶的过程使得多数同学难于理解。但通过多媒体教学中的动画演示, 学生可以清楚地看到晶体结晶变化的全过程。并且还可以通过暂停、重放等方式进行详细讲解。晶体结构、面心 (体心) 立方结构中的间隙、晶体中的位错运动等金属的基本知识, 通过多媒体课件, 教师能全方位、生动、形象地向学生讲解其空间结构及运动方式, 教学效果大大提高。在讲授“钢的淬火和回火”这部分内容时, 把淬火和回火操作过程的录像剪辑成5分钟左右的片段插入课件, 再以45钢为例, 分别经低温、中温和高温回火, 并分别测试其硬度值。利用多媒体进行模拟演示实验, 还可以达到完善的实验效果。比如教材中有关金相组织的实验, 要求在显微镜下完成。采用多媒体教学便可将显微镜下的情况通过电视屏幕全程演示。在教学课堂中增加了趣味与生动, 使学生能够充分利用视觉和听觉去获取知识。

5 善于归纳总结, 加深记忆

总结是对知识的进一步深化, 是加深学生记忆的有效办法。对于一些分散、难以理解的内容, 教师可以在总结中对教学内容进行分析、整理、系统地进行归纳, 帮助学生理清思路, 增强记忆。例如, 各种金属材料的牌号、性能、用途等内容都分散在各章节。特别是各种材料的牌号容易混淆, 学完以后, 学生会感觉内容杂乱, 难以接受。对此, 教师可以对以上内容进行总结, 并采用列表的方式, 将各种金属材料从牌号、性能、用途等几个方面进行归纳, 比较它们的异同, 使学生一目了然, 轻松掌握, 以便正确、合理地选材。又如, 热处理的退火、正火、淬火、回火、表面热处理等内容学完后, 可以将这些内容放在一起, 从工艺、目的、组织、性能、作用等方面给学生做一个全面的比较和总结, 使所学的知识更加系统化、条理化。

结语

总之, 在教学中, 针对课程中的某些疑难内容、概念, 要尽可能采用有趣、直观、多样的方式进行启发式教学。孔子说过:知之者, 不如好之者;好之者, 不如乐之者。兴趣是学习动机中最活跃的成分, 一旦激发出来就会使学生产生求知欲望。要充分调动学生的主观能动性, 克服学习中的困难, 学到有用的知识, 真正实现寓学于乐。

摘要：《金属材料与热处理》是机械类各专业的一门必修技术基础课, 它涉及的专业术语多、理论深、内容抽象、学习起来比较困难。随着现代工业的飞速发展, 对现代技术工人的要求也不断提高, 我们的教学主体——学生的素质也不断变化, 这就要求我们的教师因材施教, 灵活运用多种教学方法和手段, 提高教学效果。

关键词：金属材料与热处理,教学方法,主动性

参考文献

[1]张燕玲.浅谈《金属材料与热处理》课程的兴趣教学[J].职业教育研究, 2007 (8) .

[2]刘振武, 姜建华, 徐观明.情趣教学法实验研究 (二) ——对中职教学中“趣味”因素的探讨[J].中国职业技术教育, 2003 (34) .

巧讲《金属材料与热处理》 篇3

《金属材料与热处理》是全国技工学校机械类专业的通用教材，本课程内容主要由金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、金属材料及非金属材料(选学)五部分组成，基本涵盖了机械工业中常用的各类材料。该课程是一门从生产实践中发展起来，直接服务于生产的专业基础课，具有很强的实践性。由于材料种类繁多，性能又千变万化，本课程涉及的术语、概念多，而且抽象，对于年纪小、缺乏实践经验的学生来说，是一本难啃的“天书”。笔者在多年的教学中，积累了一些教学方法，通过“巧讲”尽量做到形象生动，理论联系实际讲清重要概念和基本理论。下面就从“巧用比较法”、“巧用归纳总结法”、“巧用演示法”和“巧用实验法”四个方面来进行阐述。

一、巧用比较法

在讲解金属的力学性能硬度这部分内容时，可以充分利用比较法。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验法都是硬度试验，都是通过硬度试验来测得材料的硬度。实验过程中必须具备两个共同的条件压头、试验力，这是他们的共同点。然而在选择压头的种类和试验力的大小上，他们又有很多不同之处。紧紧抓住不同点，如压头的材质、压头的形态、试验力大小的不同，引导学生总结出三种硬度试验各自的优缺点及适用范围。最后从硬度试验的“符号、含义、压头选择、试验力、优缺点及适用范围”六个方面列表对新课进行总结，使问题简单化、直观化。

还可以利用比较法将难以理解的概念与生活知识相比较，起到化难为易的效果。像纯金属的结晶中过冷现象与百米冲刺冲过终点的惯性相比较，铸铁中的石墨与旧衣服上的小裂缝相比较等等。总之，通过这样的比较和分析，学生豁然开朗，较快地接受了新概念，对解决教学难点也很有益处。

二、巧用归纳总结法

1、平时积累阶段

主要是授完新课后，对全课的内容进行归纳与总结，可以是教师示范，也可以由教师引导学生进行或师生共同完成。归纳总结必须体现提纲挈领，全面准确，力求形式多样、有深度，不能只是前面教学内容的机械再现或重复。如第五章非合金钢(碳素钢)讲完后，可以归纳总结成表1：

依照同样格式、方法还可以编制：常用合金钢的牌号及应用：铸铁、有色金属的牌号及应用归纳表，以及力学性能指标及含义归纳表和钢的热处理归纳表。

2、期末整理提高阶段

平时的学习是量的积累，期末复习整理阶段要善于将知识点连成线、由线连成片，最后形成知识网，达到质的飞跃。

知识网络如图1所示。

配合平时的归纳总结表，厚厚的一本《金属材料与热处理》就清晰地展现在我们眼前了。

三、巧用演示法

1、复习巩固阶段

主要抓住纯铁的同素异构转变和铁碳合金相及组织这两大知识点进行。复习中，要注意强调三个点：纯铁的同素异构转变a-Fe→r-Fe的912℃(G点)，共晶点(C点)(温度1148℃，含碳量4.3％C)，共析点(S点)(温度727℃，含碳量为0.77％C)。

2、建立相图

铁碳合金相图的建立要环环相扣，由点到线再到面，步步为营。切忌一下把完整的相图“放映”到学生眼前。

(1)建立坐标：

(2)在温度坐标轴上找温度点：A点1538℃、G点912℃、D点1227℃，在成分坐标轴上找成分点：0.77％C、2.11％C、4.3％C；

(3)找温度线1148℃(ECF线蓝色显示)，727℃(PSK线红色显示)；

(4)成分点与温度线得交点：0.77％c与727℃得交点S点(共析点红色加粗)，2.11％与1148℃得交点E点(碳在r-Fe中最大溶解度)，4.3％C与1148℃相交点C点(共晶点蓝色加粗)；

(5)连点成线得相区：A、C连线得AC线，A、E连线得AE线，D、C连线成DC线，G、s连线得GS线，E、S连线得ES线：

(6)填写整个相区的组织遵循从高温到低温，先钢后铁，紧扣两点(共晶点C，共析点S)、两线(共晶转变线ECF,共折转变线PSK)。共晶组织Ld蓝色显示，共析组织P红色显示。

3、相图分析

典型铁碳合金的结晶过程分析用从上到下闪亮的线条贯穿，表示从高温冷却到低温的全过程。当冷却线和相图中各特征线相交，用组织闪烁来表示发生的组织转变，并配以结晶过程示意图。特别强调PSK线以下，组织由于含碳量的不同发生的变化。

动画效图明显的多媒体课件，再配上鲜明的色彩，铁碳合金相图就活灵活现地展现在学生面前，最后可以引导学生对相图知识进行总结。同样，共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线也可以制成多媒体课件，配合教学。

四、巧用实验法

随着学校办学实力的提高，建立了力学实验室和金相实验室，配备了拉伸试验机，布氏、洛氏硬度机各一台，可以进行拉伸试验和硬度实验：金相显微镜八台和各类试样若干，可进行试样的显微组织分析；同时与齿轮厂进行了校企合作，可安排学生参观热处理车间。

实验课的教学围绕以下三个中心：

1、理论教学——转变学生思想

采用讲授与演示相结合的教学方法，通过演示和讲授，转变学生轻视实验的思想，

通过“多看一点，多听一点”激发学生对本学科的兴趣。

2、动手操作——形成能力培养体系

基本仪器的使用，可开放实验室，让学生在一周内通过观察、操作，配合查找仪器、仪表结构示意图，使用参数等，掌握正确的使用方法，侧重培养学生的观察能力。基础实验的操作，要求学生在规定时间内完成全部实验操作过程，并完成数据记录，侧重培养学生的动手能力。完成实验报告对采集的数据进行分析，探讨实验过程中的成功经验与失败教训，提出改进实验的建议，及减小误差的方法。这阶段主要侧重于对学生实验研究能力的培养，通过层层深化，在实验技能训练中促进综合素质的提高。

3、内引外联——扩展教学内容

首先要求学生利用已有技能自行加工实验试样，从选材到加工工艺都由学生自行操作，自行解决；其次，请专业人员来校举办讲座，拓宽知识面，通过实验课，使学生真真切切地学会探索知识的方法和技巧。

金属材料与热处理 篇4

一.名词解释

1.二次渗碳体

2.晶间腐蚀

3.马氏体

4.钢的淬透性及淬硬性

5.时效处理

二.1.GCr15是什么钢？钢中的碳化物都有哪些？形成原因是什么。

2.解释什么是TTT及CCT曲线，并举例论述在实际生产中的作用。

三.画出铁碳相图，并根据相图详细论述45钢，40Cr钢，T8钢的热处理工艺，包括淬火温度，淬火介质，回火温度等，并解释为什么。

四.20号钢为了制作齿轮在含碳1.25%的气氛中渗碳，要求表面渗碳后含碳量为1.02%，离表面2mm内 的含碳量为0.25%，是根据第三题的铁碳相图确定渗碳温度，并计算渗碳所需要的时间，已知碳在奥氏体中和铁素体中的扩散系数，并已知一个扩撒系数。

五.什么是回火脆性，并说明回火脆性的种类，形成原因及防治方法，并解释为什么调制钢在回火后要快 冷。

六.通常经过热轧及正火后控制冷却可以得到贝氏体，通常采用合理的合金化有助于得到贝氏体，……？试论述贝氏体的种类及组织结构。并分析14CrMoMnVB得到贝氏体时合金化的目的，及合金元素的 作用

七.结合回火过程中的组织转变，分析随回火温度变化时，硬度的详细变化情况，并结合此硬度变化说明20号钢经渗碳后的详细热处理工艺。

金属材料与热处理 篇5

1.影响再结晶温度的因素。

2.冷变形金属在温度升高时性能和组织的变化。

3.空间点阵和晶体结构的关系。

4.临界晶核和过冷度的关系？临界晶核的物理意义？

综合题：

（1）画出示意图说明奥氏体形成过程？

（2）画出示意图分析碳的浓度分布，变化规律以及奥氏体长大机制？

（3）影响奥氏体晶粒大小的因素？

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金属材料与热处理 篇6

黄燕娥(汕头市 , 汕头市潮阳金堡中学)

基本教学过程分为七步：

第一步：课前准备。

1、发放作文资料，通知学生课前做好预习准备；

2、提前几天做好该课课件；

3、提前两周熟悉教材，完成教学设计方案，做好相关资料的搜索和整理； 第二步：激发学习兴趣，引入话题。

老师：请同学们谈谈为什么最怕写新材料作文？

学生甲：因为新材料作文审题难。

学生乙：因为考试时间把握不好，作文经常时间不够，写不完。

学生丙：因为新材料作文经常离题，得到分数非常低，没信心。

……

学生兴趣高涨，这时都有想表达的欲望。

老师等学生诉完苦之后，便可进行一个总结

老师：其实，解决这些困难有一个最好解决的方法，就是写好一个议论文的开头段。议论文的开头段，其实奠定了整篇作文的基调，只要开好了头，下面的几个论述段是很容易展开的。相反，如果作文的开头没开好，首先导致的就是偏题或离题，即使后面写得再精彩，也是低分收场。

当老师观察到这个结论得到大多数同学的认同时，便可引入主题。

老师：这节课老师就是要教会大家写准、写好一个议论文的开头，让作文的起评分，也就是内容分（25分）尽量高。当内容分相对高的时候，后面的表达分和发展分才有保障，整篇作文的分数才能够上档次。

这时，老师才打出该课的主题——《新材料作文开头处理技巧》。

设计依据：《语文课程标准》指出：“语文教学应激发学生的学习兴趣，为学生创设良好的自主学习环境。”为激发学生的学习兴趣，上课伊始我引导学生说出最怕作文的原因，然后让学生明确这个一问题：议论文的开头段，其实奠定了整篇作文的基调，只要开好了头，下面的几个论述段是很容易展开的。相反，如果作文的开头没开好，首先导致的就是偏题或离题，即使后面写得再精彩，也是

低分收场。所以学习写一个扣题的开头段非常重要。这样，学生的学习兴趣被调动起来之后，就可以自然顺利地对目标1——新材料作文开头段落的重要性学习进入进一步教学。

第三步：点拨讲学，明确学习写好新材料作文开头段落的重要性。

老师在课件上展示本班学生新材料作文开头段落存在的毛病和新材料作文写好开头段落的重要性，让学生明确：应试作文中，切合题意和中心突出开头段落是得分的关键。因此，必须学会写好紧扣材料主旨的开头段落。这样也自然引入对学习目标2——材料作文开头段落的处理技巧 “引材——评材——观点”学习。

第四步：明确“引材”环节、“评材”环节、“中心观点”环节的写作基本要求。

组织交流探讨资料一、二，思考问题，讨论总结写法

老师点拨：阅读资料一，回答问题：这两个优秀的开头段落哪是“引材”、“评材””、“观点”？从这你学到什么？形成以下共识。

语段一：三人进商店寻解渴之物，喜甜者偏爱果汁，喜淡者选择矿泉水，喜欢又苦又甜者买下咖啡。（引材）三种味道不同，但却因不同而和谐（评材）——和而不同方为和谐（观点），若这世上只一种饮料，则不免单调而索然无味。

语段二：参天大树上，绿叶赞赏自己遮住了阳光，才留下大地的花朵；枝杈也说若没有自己的身躯，绿叶也会被太阳晒焦；唯有树干想到的不是自己，而是给予自己生命之泉的根须。（引材）没错，大树长得茂盛的背后，是根须的默默奉献。物尚如此，人也这样。（评材）在生活中，更应像树干一样学会感谢那背后为我们成功会出努力的人。（观点）

众生：这些优秀作文的开头都应用了“引材——评材——观点”式。

老师小结：说得非常好。新材料作文的开头方法：三步曲：即“引材——评材——观点”式。方法是：1）裁剪概括材料2）针对性地简析过渡3）鲜明地亮中心（字数最好控制在50~120字之间）

第五步：

老师点拨：结合资料二，试试评价开头的四个不同语段的写法，并形成共识。

语段一：古希腊神话中有一个故事，在美丽的小岛上有许多暗礁，而岛上住着女妖，她每天唱很动听的歌来引诱过往的船只，而船只经受不住诱惑，最终船毁人亡。可见，面对诱惑，我们应该抵抗它。把握自己前进的方向。

老师：这个语段写得好吗？好在哪里?不好在哪里？

学生：有引材，但似乎没有评材。

老师评析：点评得很中肯。这段文章的开头“引材”简洁，语言流畅，但最大的问题就是在“引材”与中心观点之间没有“评材”部分的过渡。在概括材料之后，用一个连词“可见”生硬地将材料与观点拼凑在一起。（大毛病：引材+观点）

语段二：古希腊神话中的塞壬女妖，利用她那充满诱惑力的歌声令无数过往的船只成为她们的猎物。现实生活中，诱惑更是无处不在。面对生活中的种种陷阱，我们要理智，要有一双明辨是非的慧眼，还要有抵制诱惑的意志。

语段三：传说中人们经受不住那动人的魔歌的诱惑，最终触礁，船毁人亡。在通往成功的道路中，处处充满诱惑。我们只有在面对诱惑的时刻保持清醒，拨开迷雾，才能到达成功的彼岸。

老师：这两个语段写得好吗？好在哪里?不好在哪里？

学生：比上一个语段写得好，有评材了。

老师评析：嗯，不错。该两段开头部分比较成功地打造了“引材——评材——观点”式开头模式。胜在语言简洁上，而且用“现实生活中，诱惑更是无处不在”“在通往成功的道路中，处处充满诱惑”这两句评材，将材料与中心观点自然的结合在一起。但美中不足是这种结合显得过于简单，衔接比较呆板。

语段四：芸芸众生之中，我们都只是平凡人。我们都有欲望，那些诱惑我们的东西就像古希腊神话中塞壬女妖的歌声，动听美妙。可我们若禁不住诱惑就会像寻歌而去的船只，落得个船毁人亡的结果。生活中，诱惑无处不在。面对诱惑，我们不能迷失自我。

老师：那第四个语段呢?请同学们继续来谈谈。

学生：这个语段感觉写得最好，引材，评材，观点都有，且好像自然些。老师评析：说得好，虽然这位同学只是感觉，没办法具体说出好在哪里，但已经基本能把它的优点指出来了。这段开头与前面三个例子不同之处在于作者将

“引材”与“评材”结合成一体，在引中评，边引边评，自然而然地过渡到中心观点上。（最完美的模式：引中评+观点）

设计依据：这一环节旨在调动学生讨论分析，让一些下层生也能参与进来，同时也避免了枯燥的知识点讲解环节，并为学生的自主学习这种开头模式提供了有利的条件和广阔空间。

第六步、动笔成文、修改完善：按照资料三要求，用“引材——评材——观点”式开头模式写一个开头段。

1）、自由写作，写出初稿（教师巡视指导）

2）引导学生自我修改

3）小组交流，合作评价修改（教师点拨：在比较中体会自己和别人习作的优点和不足，取长补短）。

4)集体点评、修改：教师选择典型的文段（两个：一个文段是较好的，一个文段是较差的）集体讨论修改。

5）学生修改自己的习作，进一步提高和完善习作

设计依据：这一环节的设计真正让学生成为习作的主人，使他们在自我修改和相互修改的过程中取长补短，及时总结、积累经验，提高写作能力和习作水平，在写作实践中学会写作，为继续学习习作打下了基础。

第七步：组织鉴赏，激励发展

1）评选“最佳”，激发兴趣。采用学生自荐、小组推荐、教师选拔等多种形式，评选最佳开头，最佳句子、最佳书写等

2）在教室里举办最佳习作展览，以利于同学之间交流，借鉴。

设计依据：习作教学重点在培养学生的写作兴趣和自信心。学生站在欣赏的角度阅读，带着浓厚的兴趣寻找习作的“闪光点”。这样的鉴赏评价既肯定了习作者得长处，又使欣赏者从中得到潜意识的启发；尊重了习作者的个性体验，让作文课堂成为学生展示成功、张扬个性的场所，这对学生健全人格的形成也具有十分积极的意义。

金属材料与热处理 篇7

一、巧设教学情境, 激发学生学习兴趣

“知之者不如好之者, 好之者不如乐之者”, 兴趣是学生主动学习, 积极思维, 真正成为学习主体的内在动力。也是提高教学质量, 保证教学质量的关键。

本课程的实践性较强, 在生产、生活中的应用性也非常广, 教师可以创设与生产、生活联系密切的教学情境, 来激发学生的学习兴趣, 变被动学习为主动学习, 以提高学习效果。比如在介绍钢的热处理时, 可以首先播放一些学生比较喜欢的武侠小说中武器制作的片段并提出问题:为什么要先将坯料放在炉中加热, 再进行锻打, 还要将其浸入水中, 反复进行?学生会随着教师设置的情境从武侠小说逐渐进入到课程的学习任务中, 积极主动地通过各种方式寻求答案, 老师也可在这个时候适时的引入关于金属热处理的概念、方法及热处理后金属材料组织性能的转变的讲解。又如在介绍“金属材料的机械性能”这一内容前, 拿出事先准备好的的多个弹簧秤, 让学生进行称重实验, 同时让学生进行观察并讨论, 为什么利用弹簧秤称重时, 称较轻的物品时弹簧秤可以正常使用较长时间, 但在称较重的物品时弹簧秤可能很快被损坏, 无法正常使用呢?通过学生们的讨论, 很自然地将学生的注意力引入到“金属材料的机械性能”的学习中, 提高了学生的学习积极性, 使学生的被动学生转变成为主动探究。

二、利用信息化教学手段, 提供学生自主学习的环境

随着计算机、多媒体、网络、通讯和人工智能的飞速发展, 人类进入了信息化时代。数字化、信息化已成为当今乃至未来社会的显著特征, 对人们的生产、生活、学习方式产生了深远的影响。利用信息化教学手段, 让学生在教师创建的不同教学情境中、通过教师提供的多种教学资源, 通过小组协作、师生互动等学习过程发挥学生的主动性和积极性, 让学生真正成为学习的主体。

大学城空间课程的推出, 教师可将平时上课所用的教学PPT、教学讲义、及相关教学资源上传到网上, 学生在课堂上没有弄懂的知识通过自主观看老师上传空间的资料反复学习, 利用空间, 教师还可在网上对学生实现不受空间与时间限制的指导, 大大提高教学效果。

随着翻转课堂等概念的普及, 微课受到了教育界的广泛重视。微课是将教学重点、难点、疑点等通过精心构思, 录制成一个个5-8分钟, 50M左右大小的简短视频, 上传至网上, 方便学生随时随地通过网络下载或点播, 可重复使用, 利用率高, 能较好地满足师生的个性化教学和个性化学习需求, 很好地提供了让学生自主学习的环境, 可以作为《金属材料与热处理》课程教学的重要教学模式。

比如“钢的热处理”中介绍的是退火、正火、淬火、回火和钢的表面热处理等内容。这“四把火”既是教学重点, 也是教学难点, 每一把“火”的加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容特别容易混淆, 而这些因素在热处理工艺过程中对于材料的组织变化起着决定性的作用, 直接影响产品的质量。为了让学生熟悉并掌握这“四把火”, 可将每把“火”在实际中的应用视频及其加热温度、保温时间、冷却速度、组织变化等内容制作成微课, 上传到网上, 让学生能通过网络随时随地进行观看, 通过多次反复, 一方面可以让学生熟悉这部分内容, 同时让学生对于热处理的工艺流程有了一个比较深刻的印象, 做到理论和实践的有机结合, 取得更好的教学效果。

三、强化师资培训, 提高教师的教学能力

信息化教学手段的合理使用, 能激发学生的学习兴趣, 提高学生的学习积极性, 而对教师则提出了更高的要求:1.根据教学要求, 针对教学重点和难点, 将教学内容设置成一个个教学情境;2.熟练掌握现代信息技术, 如PPT课件制作技术、录屏、视频制作编辑等软件的使用;3.广博的知识和精湛的教学技艺。这就要求我们紧跟时代发展要求, 加强校企合作, 强化师资培训与队伍建设, 定期分批安排老师进行针对性的培训, “内培外引”, 形成竞争机制, 提高教师教学能力, 以达到提高教学效果的目的。

“教学有法, 教无定法”。在教学实践中, 提高教学效果的方法多种多样, 各有千秋。教学实践证明, 在《金属材料与热处理》的教学中, 教师应精心设计各种教学情境, 充分利用现代化教学手段, 不断提高自身的综合专业素养, 理论联系实际, 激发学生的学习兴趣, 提高教学效果。

参考文献

[1]马秀霞.浅谈金属材料与热处理兴趣教学法[J].教学探索, 2015 (1) :81-82.

[2]胡铁生, 周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术, 2014 (2) .

[3]李贞祥.教学中情境故事的有效采用[J].专业建设, 2014 (12) :85-87.

[4]梁乐明, 曹俏俏, 张宝辉.微课程设计模式研究[J].开放教育研究, 2013 (19) .

如何上好金属材料与热处理课 篇8

关键词：金属材料与热处理　学习兴趣　教学方法

金属材料与热处理是一门与生产实践联系非常紧密的课程，也是学习其他机械类课程的基础。来技工学校就读的学生大多是初中毕业生，且大部分学生来自农村，对工作极为向往。在教学中应紧紧抓住这一渴望心理，激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈好奇心和求知欲，提高教学效果。

一、重视绪论，充分调动学生的学习兴趣

对于中职学校学生来说，兴趣教学是最行之有效的。因为兴趣一旦激发出来就能让学生产生强烈的求知欲，充分调动起他们的主观能动性，从而克服学习中的困难，真正实现寓学于乐。因此，绪论作为本学科的第一堂课，一定要充分准备以调动学生的学习兴趣，为日后的学习创造一个良好的开端。

首先，要让学生明确“为什么要学这门课”，打消其“学了没用”的念头；其次，要让学生了解学习内容，对这门课有个大致的了解；再次，明确告知学生本课程的学习方法；最后，介绍金属材料及热处理的发展历史。

笔者在网上下载了《故宫奇航》，片中展现了很多我国非常珍贵的青铜器，并用动画的形式简单介绍了青铜的由来，其中还介绍了秦始皇陵铜车马，让学生大致了解了什么是热处理。在播放这个视频的时候，所有学生都认真观看，产生了浓厚的兴趣。

二、重视课堂教学，充分体现学生主体地位

本课程具有三大特点：一是内容庞杂、名词概念多、理论性强，涉及多方面的基础知识，如物理学、化学、力学、材料学及工艺学等，综合性很强。二是与日常生活、生产实际联系紧密，实践性强，且有些相关理论在生产实践中灵活性较大，受各种现实条件制约，所以要做到理论联系实际。三是相关理论的系统性强，结构严密，前后内容密切相关。要想学好这门课，不但要系统掌握相关理论知识，还要具有一定的分析、综合与总结能力。

在课堂教学过程中，要改变教师在讲台上唱独角戏的模式，必须调动学生的积极性，创造机会使学生积极参与到教学活动当中，充分体现学生的主体地位。首先，针对本堂课内容列举学生所了解的生产或生活中的现象，提出问题，让学生带着问题进行学习。其次，讲课过程中，联系举例，向学生提出相关的问题，引导学生思考。最后，课堂结束时留给学生一些问题去思考，为后续课程做准备。

三、理论联系实际，使学生充分理解抽象概念

课堂教学时，教师自身要深刻、准确地理解授课内容，尽量使用通俗易懂的语言把原本抽象的概念用具体的生活实例进行阐述。通过形象而生动的实例来激发学生的兴趣，使其充满好奇，以达到调动学生学习积极性的目的。

例如，在讲授硬度对切削加工性能的影响时，可引用生活中“切肉”的实例来讲解。冻得很结实的肉，硬度很高，切起来很费劲；完全解冻的肉，硬度低，但韧性大，也不好切；只有处于半冷冻状态的肉硬度及韧性适中，最好切。这时再讲解“材料具有适当硬度和一定脆性，其切削加工性能较好”时，学生就很容易理解了。

四、恰当运用多媒体设备，使学生充分理解所学知识

书本上的知识都是静止的状态，对于一些需要动态处理的内容不能充分地表达出来。因此，只靠教材本身的图文和教师抽象的语言描述，学生不仅会感到难学，也会觉得缺乏趣味。如运用多媒体设备，便会收到事半功倍的教学效果。

运用多媒体设备，可为学生形象地展示奥氏体的形成过程、金属结晶的过程等一些只能在特定条件下才能观察到的现象，还可以给学生们播放各种热处理的操作方法，使学生了解工人们真实的工作状态。

由于学校条件有限，不能为学生安排金相实验，笔者就通过多媒体向学生展示一些组织的金相照片，并播放制备金相试样的操作过程。在讲授“钢的火花鉴别”这一节时，笔者给学生播放了教学视频，让他们真正观察到不同材料的火花有何不同。

总之，只要教师和学生共同努力，在教学过程中师生互动，改变传统的教学方法，用新颖的教学方式引导他们去自觉地探求新的知识，努力激发学生的学习兴趣，一定可以学好《金属材料与热处理》这门课。

参考文献：

[1]毛爱祥.浅谈《金属材料与热处理》的兴趣教学[J].教育研究,2009(9).

[2]吴恒艺.“一体化”教学模式在《金属材料与热处理》课程中的应用[J].职业,2011(11).

[3]陈志毅.金属材料与热处理(第五版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.

专业介绍-金属材料及热处理技术 篇9

1.就业有保障，国企央企收入高。2.师资队伍强，教学水平高。3.龙头专业领跑，实习实训效果好。4.订单式培养，学生技能强。5.专业风气好，学生素质棒。

6.专业对口率高，学一行干一行，职业发展好。

金属材料及热处理技术

一、培养目标

该专业培养掌握专业所需要的基础知识、基本理论和操作技能，了解金属压力加工行业管理基础知识，具有较强实践能力和创新精神，具备该专业的综合职业能力和素质，能适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高技能人才。

二、专业特色

该专业以首钢为依托，坚持工学结合的订单式人才培养模式，培养的学生具有金属材料加工和机、电、液压控制技术等方面的知识和技能，择业面宽、适应能力强。统计数据表明：每年该专业的就业率都达到100%，专业对口率90%以上。近几年，该专业毕业生都提前半年被首钢迁钢公司、首钢首秦公司、首钢京唐公司等签约，各用人单位对本专业毕业生的素质和能力均给予了高度评价。

三、核心课程

金属学及热处理、机械工程基础、工程制图、电气技术、金属塑性变形与轧制理论、计算机辅助设计、计算机程序设计等。板带钢生产、加热工艺与设备、型线材与管材生产、控制轧制和控制冷却技术、轧钢机械设备、车间设计基础、专业英语、新技术讲座等。

四、毕业后可适应的工作范围

在金属材料和热处理行业从事：原料准备、钢坯加热、钢材轧制、热处理、钢材精整、质量检验与控制、设备安装与维护、车间生产与管理、产品销售、计算机控制与维护等工作。适合的工作岗位有技术员、工艺员、生产操作员、设备员、质量检验员、材料员、营销员、生产组织及管理的工段长、班组长等。

五、毕业生所需取得证书

金属热处理基本知识 篇10

1.金属组织

金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。

相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

固溶体：是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。

铁素体：碳在a-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

奥氏体：碳在g-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。

珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)

莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而 变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。

1.金属组织

金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。

相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

固溶体：是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。

化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。

铁素体：碳在a-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

奥氏体：碳在g-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。

珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)

莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而 变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%

，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。

1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。

1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。

二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ;30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法;60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺 ;激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。

金属热处理的工艺

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。

加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。

金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致， 使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。

冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的

金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接 衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。

把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。

表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能 ，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。

例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性 ;齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热

钢、不锈钢 ;工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。

钢的分类

钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11% 。钢是经济建设中极为重要的金属材料。

钢按化学成分分为碳素钢(简称碳钢)与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成分外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价格低廉。因此，碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展，碳钢的性能已不能完全满足需要，于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素(称为合金元素)而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用日益广泛。

由于钢材品种繁多，为了便于生产、保管、选用与研究，必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为许多类：

一. 按用途分类

按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。

结构钢：1.用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。

2.用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。

工具钢：用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。

特殊性能钢：是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

二. 按化学成分分类

按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢(含碳量≤0.25%);中碳钢(0.25%<含碳量<0.6%);高碳钢(含碳量≥0.6%)。

合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢(合金元素总含量≤5%);中合金钢(合金元素总含量=5%--10%);高合金钢(合金元素总含量>10%)。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。

三. 按质量分类

按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢(含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%;或磷、硫含量均≤0.050%);优质钢(磷、硫含量均≤0.040%);高级优质钢(含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%)。

此外，还有按冶炼炉的种类，将钢分为平炉钢(酸性平炉、碱性平炉)，空气转炉钢(酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢)与电炉钢。按冶炼时脱氧程度，将钢分为沸腾钢(脱氧不完全)，镇静钢(脱氧比较完全)及半镇静钢。

钢厂在给钢的产品命名时，往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。

金属材料的机械性能

金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能

、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。

在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能(或称为力学性能)。

金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。

1. 强度

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。

2. 塑性

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形(永久变形)而不破坏的能力。

3. 硬度

硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。

常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV)等方法。

4. 疲劳

前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指针。实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的，在这种条件下零件会产生疲劳。

5. 冲击韧性

以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。

退火---淬火---回火

一.退火的种类

1. 完全退火和等温退火

完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。

2. 球化退火

球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具，量具，模具所用的钢种)。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。

3. 去应力退火

去应力退火又称低温退火(或高温回火)，这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。

二.淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。

三.钢回火的目的

1. 降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。

2. 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度

，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。

3. 稳定工件尺寸

4. 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火(或正火)后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工。

炉型的选择

炉型应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定

1.对于不能成批定型生产的，工件大小不相等的，种类较多的，要求工艺上具有通用性、

多用性的，可选用箱式炉。

2.加热长轴类及长的丝杆，管子等工件时，可选用深井式电炉。

3.小批量的渗碳零件，可选用井式气体渗碳炉。

4.对于大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉，

5.对冲压件板材坯料的加热大批量生产时，最好选用滚动炉，辊底炉。

6.对成批的定型零件，生产上可选用推杆式或传送带式电阻炉(推杆炉或铸带炉)

7.小型机械零件如：螺钉，螺母等可选用振底式炉或网带式炉。

8.钢球及滚柱热处理可选用内螺旋的回转管炉。

9.有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气循环加热炉。

加热缺陷及控制

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接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。

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。

几种常见热处理概念

1. 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

2. 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺

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

7. 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺

8. 回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺

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。

10. 调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

11. 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺

回火的种类及应用

根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：

(一)低温回火(150-250度)

低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58-64。

(二)中温回火(350-500度)

中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35-50。

(三)高温回火(500-650度)

高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温

回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200-330。气氛与金属的化学反应

一. 气氛与钢铁的化学反应

1. 氧化

2Fe+O2→2FeO

Fe+H2O→FeO+H2

FeC+CO2→Fe+2CO

2. 还原

FeO+H2→Fe+H2O FeO+CO→Fe+O2

3. 渗碳

2CO→[C]+CO2

Fe+[C]→FeC

CH4→[C]+2H2

4.渗氮

2NH3→2[N]+3H2

Fe+[N]→FeN

二. 各种气氛对金属的作用

氮气：在≥1000度时会与Cr,CO,Al.Ti反应

氢气：可使铜，镍，铁，钨还原。当氢气中的水含量达到百分之0.2—0.3时，会使钢脱碳

水：≥800度时，使铁、钢氧化脱碳，与铜不反应

一氧化碳：其还原性与氢气相似，可使钢渗碳

三. 各类气氛对电阻组件的影响

镍铬丝，铁铬铝：含硫气氛对电阻丝有害

钢的氮化及碳氮共渗

钢的氮化(气体氮化)

概念：氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。

它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。

氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴)，高速柴油机曲轴、阀门等。

氮化工件工艺路线：锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。

由于氮化层薄，并且较脆，因此要求有较高强度的心部组织，所以要先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部机械性能和氮化层质量。

钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850)及耐磨性。

氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多

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作氰化。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)应用较是广。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。

铍青铜的热处理

铍青铜是一种用途极广的沉淀硬化型合金。经固溶及时效处理后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其热处理特点是：固溶处理后具有良好的塑性，可进行冷加工变形。但再进行时效处理后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也得到提高。

(1) 铍青铜的固溶处理

一般固溶处理的加热温度在780-820℃之间，对用作弹性组件的材料，采用760-780℃，主要是防止晶粒粗大影响强度。固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃。保温时间一般可按1小时/25mm计算，铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时，表面会形成氧化膜。虽然对时效强化后的力学性能影响不大，但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛(如氢气、一氧化碳等)中加热，从而获得光亮的热

处理效果。此外，还要注意尽量缩短转移时间(此淬水时)，否则会影响时效后的机械性能。薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒。淬火介质一般采用水(无加热的要求)，当然形状复杂的零件为了避免变形也可采用油。

(2) 铍青铜的时效处理

铍青铜的时效温度与Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处理。对于Be大于1.7%的合金，最佳时效温度为300-330℃，保温时间1-3小时(根据零件形状及厚度)。Be低于0.5%的高导电性电极合金，由于溶点升高，最佳时效温度为450-480℃，保温时间1-3小时。近年来还发展出了双级和多级时效，即先在高温短时时效，而后在低温下长时间保温时效，这样做的优点是性能提高但变形量减小。为了提高铍青铜时效后的尺寸精度，可采用夹具夹持进行时效，有时还可采用两段分开时效处理。

(3) 铍青铜的去应力处理

铍青铜去应力退火温度为150-200℃，保温时间1-1.5小时，可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生的残余应力，稳定零件在长期使用时的形状及尺寸精度。

热处理应力及其影响

热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,&127;尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时,&127;便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。

一、钢的热处理应力

工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,&127;工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状，材料的化学成分等因素有关。

实践证明,任何工件在热处理过程中,&127;只要有相变,热应力和组织应力都会发生。&127;只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,&127;就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有

两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。&127;组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。

二、热处理应力对淬火裂纹的影响

存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(&127;尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,&127;若在压应力场内并无促裂作用。

淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小,&127;组织应力随尺寸的增大而增加,最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂的可靠原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因而没有淬硬所致&127;。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心&127;,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。为了避免这类裂纹产生，往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织,&127;而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。

三、残余压应力对工件的影响

渗碳表面强化作为提高工件的疲劳强度的方法应用得很广泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的强度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是渗碳能有效的改善工件的应力分布,在工件表面层获得较大的残余压应力,&127;提高工件的疲劳强度。如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力,使疲劳强度得到进一步的提高。有人对35SiMn2MoV钢渗碳后进行等温淬火与渗碳后淬火低温回火的残余应力进行过测试其

热处理工艺

残余应力值(kg/mm2)

渗碳后880-900度盐浴加热，26

0度等温40分钟

-65

渗碳后880-900度盐浴加热淬火，260度等温90分钟

-18

渗碳后880-900度盐浴加热，260度等温40分钟，260度回火90分钟

-38

表1.35SiMn2MoV钢渗碳等温淬火与渗碳低温回火后的残余应力值

从表1的测试结果可以看出等温淬火比通常的淬火低温回火工艺具有更高的表面残余压应力。等温淬火后即使进行低温回火,其表面残余压应力，也比淬火后低温回火高。因此可以得出这样一个结论,即渗碳后等温淬火比通常的渗碳淬火低温回火获得的表面残余压应力更高,从表面层残余压应力对疲劳抗力的有利影响的观点来看，渗碳等温淬火工艺是提高渗碳件疲劳强度的有效方法。渗碳淬火工艺为什么能获得表层残余压应力?渗碳等温淬火为什么能获得更大的表层残余压应力?其主要原因有两个：一个原因是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体的比容大,淬火后表层体积膨胀大,而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层的自由膨胀,&127;造成表层受压心部受拉的应力状态。而另一个更重要的原因是高碳过冷奥氏体向马氏体转变的开始转变温度(Ms),比心部含碳量低的过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度(Ms)低。这就是说在淬火过程中往往是心部首先产生马氏体转变引起心部体积膨胀,并获得强化,而表面还末冷却到其对应的马氏体开始转变点(Ms),故仍处于过冷奥氏体状态,&127;具有良好的塑性,不会对心部马氏体转变的体积膨胀起严重的压制作用。随着淬火冷却温度的不断下降使表层温度降到该处的(Ms)点以下,表层产生马氏体转变,引起表层体积的膨胀。但心部此时早已转变为马氏体而强化,所以心部对表层的体积膨胀将会起很大的压制作用,使表层获得残余压应力。&127;而在渗碳后进行等温淬火时，当等温温度在渗碳层的马氏体开始转变温度(Ms)以上,心部的马氏体开始转变温度(&127;Ms)点以下的适当温度等温淬火,比连续冷却淬火更能保证这种转变的先后顺序的特点(&127;即保证表层马氏体转变仅仅产生于等温后的冷却过程中)。&127;当然渗碳后等温淬火的等温温度和等温时间对表层残余应力的大小有很大的影响。有人对35SiMn2MoV钢试样渗碳后在260℃和320℃等温40&127;分钟后的表面残余应力进行过测试,其结果如表2。 由表2可知在260℃行动等温比在320℃等温的表面残余应力要高出一倍多

可见表面残余应力状态对渗碳等温淬火的等温温度是很敏感的。不仅等温温度对表面残余压应力状态有影响,而且等温时间也有一定的影响。有人对35SiMn2V钢在310℃等温2分钟,10分钟,90分钟的残余应力进行过测试。2分钟后残余压应力为-20kg/mm,10分钟后为-60kg/mm,60分钟后为-80kg/mm,60分钟后再延长等温时间残余应力变化不大。

从上面的讨论表明,渗碳层与心部马氏体转变的先后顺序对表层残余应力的大小有重要影响。渗碳后的等温淬火对进一步提高零件的疲劳寿命具有普遍意义。此外能降低表层马氏体开始转变温度(Ms)点的表面化学热处理如渗碳、氮化、氰化等都为造成表层残余压应力提供了条件,如高碳钢的氮化--淬火工艺,由于表层,&127;氮含量的提高而降低了表层马氏体开始转变点(Ms),淬火后获得了较高的表层残余

压应力使疲劳寿命得到提高。又如氰化工艺往往比渗碳具有更高的疲劳强度和使用寿命,也是因氮含量的增加可获得比渗碳更高的表面残余压应力之故。此外,&127;从获得表层残余压应力的合理分布的观点来看,单一的表面强化工艺不容易获得理想的表层残余压应力分布,而复合的表面强化工艺则可以有效的改善表层残余应力的分布。如渗碳淬火的残余应力一般在表面压应力较低,最大压应力则出现在离表面一定深度处,而且残余压力层较厚。氮化后的表面残余压应力很高,但残余压应力层很溥,往里急剧下降。如果采用渗碳--&127;氮化复合强化工艺,则可获得更合理的应力分布状态。&127;因此表面复合强化工艺,如渗碳--氮化,渗碳--&127;高频淬火等,都是值得重视的方向。

根据上述讨论可得出以下结论;

1、热处理过程中产生的应力是不可避免的,而且往往是有害的&127;。但我们可以控制热处理工艺尽量使应力分布合理,就可将其有害程度降低到最低限度,甚至变有害为有利。

2、当热应力占主导地位时应力分布为心部受拉表面受压,当组织应力占主导地时应力分布为心部受压表面受拉。

3、在高淬透性钢件中易形成纵裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成横断和纵劈。

4、渗碳使表层马氏体开始转变温度(Ms)点下降,可导至淬火时马氏体转变顺序颠倒,心部首先发生马氏体转变而后才波及到表面,可获得表层残余压应力而提高抗疲劳强度。

5、渗碳后进行等温淬火可保证心部马氏体转变充分进行以后,表层组织转变才进行。&127;使工件获得比直接淬火更大的表层残余压应力,可进一步提高渗碳件的疲劳强度。