航空工程材料教案钢的化学热处理

1、项目 （任务）学习子情境：钢的化学热处理的认知授课班级授课教师地 点课时/累计审批/日期多媒体教室2/38授课周次课程类型理论课教学方法举例教学目标知 识 目 标能力（技能）目标1、掌握化学热处理的种类、意义、目的、工艺及应用。2、了解局部热处理的概念。会利用化学热处理改善航空零件的力学性能重难点及解决方法重点：化学热处理的种类、意义、目的、工艺及应用。难点：化学热处理的种类及应用。解决方法：举例、多媒体演示能力训练任务及案例工作于摩擦条件下的零件如齿轮、轴类教学回顾回顾前面所学的钢的回火、表面淬火教学过程设计：1.复习上节课的内容。2.多媒体演示、讲解化学热处理的种类、意义、目的、工艺及应用

2、。学习子情境：钢的化学热处理的认知一、教学回顾：回顾前面所学的钢的回火、表面淬火二、钢的化学热处理1、定义：工件在活性介质中表面层渗入一种或几种元素，通过随后的热处理，达到表面强化和改善表面层的理化性能特点：不仅改变表层组织，而且改变表层成分。基本过程：a、化学介质出活性原子如：CH42H2+C C2H42H2+2Cb、活性原子被工件表面吸收c、活性原子向工件内部扩散2、常用方法：以渗入的元素种类来命名a、钢的渗碳渗碳就是将低碳钢放入高碳介质中加热、保温，以获得高碳表层的化学热处理工艺。渗碳的主要目的是提高零件表层的含碳量，以便大大提高表层硬度，增强零件的抗磨损能力，同时保持心部的良好韧性。与

3、表面淬火相比，渗碳主要用于那些对表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲击载荷的零件。渗碳用钢为低碳钢及低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。含碳量提高，将降低工件心部的韧性。渗碳方法根据使用时渗碳剂的不同状态，渗碳方法可以分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种，常用的是前两种，尤其是气体渗碳。a）气体渗碳是将工件置于密封的气体渗碳炉内，加热到900以上（一般900950），使钢奥氏体化，向炉内滴入易分解的有机液体（如煤油、苯、甲醇、醋酸乙酯等），或直接通入渗碳气氛通过在钢的表面上发生反应，形成活性碳原子。b）固体渗碳是将工件和固体渗碳剂装入渗碳箱中，

4、用盖子和耐火泥封好，然后放在炉中加热至900950，保温足够长的时间，得到一定厚度的渗碳层。固体渗碳剂通常是一定粒度的木炭与15%20%的碳酸盐（BaCO3或Na2CO3）的混合物。木炭提供渗碳所需要的活性炭原子，碳酸盐起催化作用。 渗碳工艺及组织渗碳处理的工艺参数是渗碳温度和渗碳时间。由于奥氏体的溶碳能力较大，因此渗碳温度必须高于Ac3温度。加热温度越高，则渗碳速度越快，渗碳层越厚，生产率也越高。但为了避免奥氏体晶粒过分长大，所以渗碳温度不能太高，通常为900950。在温度一定的情况下，渗碳时间取决于渗碳层的厚度。 渗碳后的热处理渗碳工艺的加热温度高，时间较长，还需淬火才能达到硬度要求，所以

5、钢渗碳以后必须进行热处理才能达到预期目的。如汽车、机车、矿山机械、起重机械等用的大量传动齿轮都采用渗碳热处理工艺提高其耐磨损性能。渗碳件的热处理方法有三种， 热处理工艺：渗碳淬火低温回火淬火有三种工艺：直接淬火、一次淬火、两次淬火特点：质量高、易控制、易自动化、适宜批量生产渗层：0.22.0mm, 0.25mm/h, wc=0.81.1%, HRC5664 中心：含碳量不变，HRC3040b、钢的渗氮渗氮工艺又叫氮化。它的主要目的是提高零件表层含氮量以增强表面硬度和耐磨性、提高疲劳强度和抗蚀性。氮化工艺a）气体氮化。b）离子氮化。 与气体氮化相比，离子氮化的特点是处理周期短，仅为气体氮化的1/

6、31/4（例如38CrMoAl钢，氮化层深度若达到0.350.7mm，气体氮化一般需70小时，而离子氮化仅需1520小时），零件的表面不易形成连续的白色脆性层。氮化后的组织和性能氮化后零件表面硬度比渗碳的还高，耐磨损性能很好，同时渗层一般处于压应力，疲劳强度高，但脆性较大。氮化层还具有一定的抗蚀性能。氮化后零件变形很小，通常毋需再加工，也不必再热处理强化。适合于要求处理精度高、冲击载荷小、抗磨损能力强的零件，如一些精密零件、精密齿轮都可用氮化工艺处理。快速深层氮化新工艺近年来发展出来一种快速深层氮化的新工艺，它是利用离子氮化的轰击效应和快速扩散的作用提高氮化速度。它采用周期性渗氮和时效的方法，

7、可以大大提高渗氮速度和渗氮层深。如25Cr2MoVA钢渗氮10小时，离子氮化渗氮层深只有0.4mm，而快速深层氮化层深达到1mm，且性能也得到提高。热处理工艺：调质渗氮适用钢种：中碳合金钢（最好含Cr、Mo、Al)特点：表面硬度高，工件变形小，疲劳强度高，耐蚀性好周期长，不宜承受集中载荷，需专用钢c、碳氮共渗碳氮共渗是同时向零件渗入C、N两种元素的化学热处理工艺，也称为氰化处理。氰化主要有液体氰化和气体氰化两种。液体氰化有毒，污染环境，劳动条件差，已很少应用。气体氰化包括高温氰化和低温氰化两种。d、其它化学热处理在约900左右采用固体或液体方式向钢渗入硼（B）元素，钢表面形成几百微米厚以上的Fe2B或FeB化合物层，其硬度较氮化的还要高，一般为1300H