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1、第一章金属材料及钢的热处理一、常用金属材料（一）目的和要求1.了解金属材料的分类方法和名称。2.熟悉常用金属材料的成分、牌号、性能和用途。3.了解影响金属材料使用性能的基本因素。（二）讲课1.金属材料的分类（主要介绍用途分类），主要介绍钢铁材料的分类。2.介绍Q235（A3）、45、ZG40Cr、T10A、20CrMnTi、GCr15、W18Cr4V的主要成分、钢种、性能和用途举例。3.介绍热处理车间安全技术。（三）实习报告1.什么是钢？什么是铁？钢按用途怎样分类？答：钢：指含碳量低于2.11%以下，以铁为基体与碳的合金。铁：当含碳量大于2.11%以上的合金称为铁。用途分类：结构钢，工具钢，特
2、殊用途钢。2.简述机械零件的形成生产过程。铸 造（件）答：矿石铁钢（碳钢合金钢）轧制成型下料锻造（毛坯）热处理（退、正火）机加工（成型）热处理（淬、回火或化学处理）零件3.列表综合Q235、45、ZG40Cr、T10A、20CrMnTi、GCr15。W18Cr4V等钢材的类别、牌号成分、性能、用途。答：类别牌号主要成分性能用途普通碳素结构钢Q235Q235分A.B.C.D四级C:0.140.22%Mn: 0.30.65%具有较高强度及冲击性能适用于建筑、桥梁、压力容器等各类工程结构用钢碳素工具钢T10AC:0.951.04%Si:0.35Mn:0.40:0.02有较高硬度、强度及耐磨性制造不受
3、突然震动，在刃口上要求有少许韧性的工具，如刨刀冲模、丝锥、板牙、手锯、尺寸等渗碳钢20CrMnTiC: 0.170.24%Si:0.170.37Mn:0.801.10具有较高强度和韧性较高的低温冲击性能承受高速中等重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等合金调质钢ZG40CrC: 0.370.45Si:0.170.37Mn:0.50.80具有较高的强度、塑性和韧性适应中等载荷和中等速度工作的零件，如汽车转向节、齿轮、轴、花键轴等高速钢W18Cr4VC:0.70.8%W: 18%左右Cr: 4%左右具有较高硬度、红硬性和高温强度适用于制造各种切削刀具碳素结构钢45C:0.420
4、.50Cr: 0.25Mn: 0.500.80强度较高、塑性和韧性尚好用于制造承受负荷较大的小载面调质件和应力较小的大型正火零件4.什么叫有色金属？举实例说明铝和铜在机器制造中的用途。答：除黑色以外的金属都称为有色金属。铝基合金：飞机大梁、螺旋浆等；铜基合金：推动器、冷凝管、钟表件等。5.影响金属材料的使用性能有哪些？答：金属材料的使用性能：强度（抗折、抗拉、抗弯）、硬度、塑性，韧性。二、 热处理理论基础及工艺概述（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.什么叫热处理？其作用是什么？答：热处理：将固态金属或合金工件放在一定介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保温一定时间后，以不同速度在不
5、同的介质中冷却，获得所需的组织结构与性能的一种工艺方法。作用：改变金属材料表面或内部显微组织结构。2.什么是退火、正火、淬火、回火方法？各有什么作用？答：退火：将钢加热至Ac3或Ac1温度以上保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却；正火：将钢加热至高于Ac3或Acm温度保温，空冷；退火、正火作用：消除锻、铸件内部应力防止工件开裂变形，细化内部组织；调整硬度利于切削加工；为今后热处理作准备。淬火：将钢加热至Ac3或Ac1以上温度保温，冷却（水或油中）。淬火作用：提高工件的硬度和强度，改善某些物理性能，增加耐磨性。回火：将淬火后的工件重新加热至低于相变点的某一温度，保温、冷却。回火作用：消除内应力，
6、稳定内部组织及综合力学性能。3.画出退火、正火、淬火、回火的热处理工艺曲线。答：4.什么是渗碳处理？其作用和实现的原理是什么？答：渗碳处理：将低碳钢加热至高温，使活性碳原子渗入工件表面，淬火再加低温回火。作用：使工件表面获得高硬度，耐磨性和疲劳强度，而工件心部仍有高的塑性和韧性。原理：分解吸附扩散。5.什么是氮化处理，说明其作用和原理。答：氮化处理：在一定温度下，一定介质中使活性氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺（常见有液体渗氮气体渗氮离子渗氮）。作用：使工件表面具有更高的硬度，耐磨性及抗红硬性。原理：分解吸附扩散。6.何为预备处理？何为最终热处理？举例说明。答：预备热处理：毛坯件的退货或正火
7、调质处理称为预备热处理；最终热处理：零件的淬火回火或化学处理后工件；举例：支架（ZG40Cr）：调质机加工氮化座架：正火机加工（成型）高频淬火回火三、热处理设备（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1.试说明RX3459、NLQ-75-9、Dm-100-13、Rj2-55-6、GGC50-2设备的含义、工作原理、作用（或所能完成的工作）等。并把这些设备的功率、电压、相数、额定温度（或工作温度）、工作空间及重量等综合列于一表内。答：型号含义工作原理作用功率(KW)电压(V)相数额定温度()工作空间重量(kg)RX3-45-9箱式加热电阻炉利用炉膛内电热元件发热，通过对流和辐射对工件加热.适
8、应钢铁和有色金属件的退、正、淬、回火及固体渗碳等.45380395012006004003200NLQ-75-9井式气体渗碳电阻炉利用炉膛内电热元件发热，通过对流和辐射对工件加热.用于渗碳、渗氮等工件的化学处理或整体处理.7538039504509003600RJ2-55-6井式回火炉利用炉膛内电热元件发热，通过对流和辐射对工件加热.用于淬火后的工件回火或时效件.5538036503009003000DM-100-13电极式盐浴炉工件浸没与工作温度下的液体熔盐（氯化钠、氯化钡、氯化钾等盐类）中进行加热.适应于要求较高无氧化件的处理。工件可悬挂加热、变形小、操作简单.10038031300200
9、2002200GGC50-2真空管式高频感应加热装置利用感应电流通过工件所产生的热效应使工件表面受到局部加热，快速加热、冷却的淬火方法.适用于工件的局部淬火或正火.503803工作频率200250KHZ2.井式回火炉、井式氮化炉的工作过程或工作原理是什么？答：井式回火炉：用于淬火后的工件专用设备，工作过程原理：将淬火后的工件装筐吊入炉内，根据零件的具体技术要求事先设定好温度，加热、保温、冷却。井式氮化炉过程原理：将工件清洗装筐装炉排气加热保温冷却。可倾式回转炉作用：用于链条、钢球等小件的渗碳淬火。将工件装入炉中通入渗剂（煤油或甲醇等）中间炉胆可旋转不停翻动工件，使活性碳原子均匀渗入工件表面，此
10、设备炉口可抬起低下。3.高频淬火的作用是什么？简述其操作过程。答：高频淬火的作用：用于零件的局部淬火或正火。操作过程：将工件置于感应圈内，使工件表面产生一定频率的感应电流快速加热，迅速冷却。4.何为发黑处理？其工艺过程如何？各道工序又有什么作用？答：发黑处理：将工件置于碱性溶液中，经加热保温一定时间后，使工件表面获得一层黑色保护膜（Fe3O4）其过程称之为发黑。四、热处理试验和操作（一）目的和要求（二）实习操作（三）实习报告1简述ZG40Cr(采用当时生产中所处理的材料)热处理的整个工艺过程，并说明各工序的作用。答：支架（ZG40Cr）：绑扎（便于淬火冷却）装炉加热（850）保温（4560分）
11、油中速冷。2何为调质处理?处理后材料性能有何特点?生产中哪些零件要采用这种处理工艺。答：淬火后的工件加高温回火称之为调质处理，处理后材料有适中的强度与韧性及综合良好的力学性能。例如：生产中有支架采用此工艺方法处理。3.简述HRC、HBS、HV的基本原理和操作过程。答：布氏硬度（HBS）：用一淬火钢球（直径为Dmm）或硬质合金球对工件表面施加P公斤力，经规定保荷时间后，根据工件表面压痕直径小d可求得表面积F除P称为布氏硬度。操作过程：加载卸载测量压痕直径查表得布氏硬度值。洛氏硬度（HRC）：用一夹角为120金刚石压头或淬火后钢球（1.588mm）对工件施加一定压力经规定保荷时间，根据工件表面压痕
12、深度所得理论数据称之为洛氏硬度。操作过程：磨平工件表面加载卸荷读取数据。4.热处理中易产生哪些缺陷？有什么危害？如何防止？答：产生缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧。氧化，其危害：使金属消耗工件表面硬度不均匀；脱碳，其危害：使工件淬火后硬度、耐磨性、疲劳强度严重下降；氧化、脱碳防止措施：采用保护气氛加热或盐浴炉加热等方法。过热，其危害：使工件的塑性、韧性显著降低，冷却时易产生裂纹；防止措施：过热可通过正火予以消除。过烧，其危害：钢强度低，脆性大，零件报废；5.记录ZG40Cr经退火、正火、淬火，高温回火后的洛氏硬度值，经氮化或渗碳后的显微硬度值。对其结果作必要的分析（同学自备报告纸一张）。答：退火：加热：820，保温：120分钟，冷却：随炉冷，HB：160200；正火：加热：860，保温：60分钟，冷却：空冷，HB：180220；淬火：加热：840，保温：45分钟，冷却：水，HRC50；回火：加热：600，保温：90分钟；冷却：空气，HRC：2030；氮化件显微氮化层：0.010.02。
