热处理工艺论文大全11篇

热处理工艺论文篇（1）

2课程设计的理念与思路

高职学生在学习基本专业知识的基础上，如何把知识转化为技能，技能转变为职业素质是我们需要破解的难题。金属热处理生产工艺是金属材料及热处理技术专业必修的核心主干课程，是培养金属材料热处理专业实用型人才的重要组成部分。在金属热处理生产工艺精品课程建设中，坚持以金属热处理生产典型工作任务为载体，培养学生掌握金属热处理生产的基本知识和基本技能，初步形成分析问题和解决问题的能力，熟练掌握金属热处理生产的工艺设备和机械设备的相关知识，使学生毕业后能在金属热处理生产企业进行生产和解决实际操作技术问题，成为高级技术技能型的专门人才。通过对本课程的学习，学生应具备以下主要技能:①掌握常规金属材料热处理的基本知识，能编制钢铁件的典型热处理工艺;②能对热处理设备、常用的工装及辅助设备、热处理炉的温度进行测量与控制;③会典型零件热处理的基本操作;④能进行表面改性热处理的工艺制订;⑤能进行化学热处理的工艺制订;⑥掌握复杂工件的畸变规律与矫正方法，掌握分析判断工件变形的原因及预防工件畸变的方法;⑦能借助金相检验报告判断材料及热处理质量的方法，能分析工件淬火产生常见缺陷的原因并提出预防和补救的方法;⑧能对金属材料进行常规检验及对常见的热处理缺陷进行分析。

3教学内容的改革

3.1根据热处理典型的工作任务，组织教学内容，改革教学方法

在教学内容的选择上，以《金属热处理工国家职业标准》为依据，确定热处理工的岗位职责、工作任务和技能要求，在教学的实施过程中把典型的工作任务转换为学习情境，制定课程标准，围绕热处理设备操作、热处理工艺的编制、典型零件热处理的操作技能等典型工作任务，遵循由浅入深、由简单到复杂的原则，设置了8个学习情景:①热处理工艺准备;②热处理设备与操作;③退火与正火;④淬火与回火;⑤表面改性热处理;⑥化学热处理;⑦复杂工件的畸变规律与矫正方法;⑧质量检验与缺陷分析。通过对8个教学子领域的学习让学习者能在金属热处理生产企业进行生产，并具备编制热处理工艺的能力和热处理操作技能。同时编制实训指导书，完成实训室实训项目的开发，在教学过程中聘请企业技术人员担任实践指导教师，使课程体现工学结合的特点。在本课程8个学习情景中，以典型的工作任务为载体，以项目为导向，按“理实一体化”展开教学。在课程教学中根据不同要求的教学内容的不同特点，采用讲授教学法、项目教学法、任务驱动教学法、分组讨论法、以实践技能为导向的课题式教学法等教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教学效果。表1列出了8个教学情景所须学习的内容、项目和使用的教学方法。

3.2教学内容的针对性与适用性

课程教学内容选取针对热处理岗位群的职业标准，以就业为导向，以金属材料热处理人才培养目标为标准，以满足就业岗位对所学人才能力的要求为宗旨，进行面向岗位的教学内容设计。充分体现教学内容来源于企业、服务于企业的教学宗旨，密切联系生产实践，做到学以致用。通过对热处理生产各岗位知识、能力、素质要求进行分析，以学习内容和工作过程为导向的原则，课程设计创设“三结合”的学习情景:学习内容与工作内容相结合，学习过程与工作过程相结合，学习情景与工作情景相结合。按照热处理生产岗位的需求，以热处理工的职业标准为依据，设计了8个学习情景。课程内容在设计过程中参考热处理岗位群多工种的职业标准，归纳出典型的工作任务作为教学情景，每个情景由若干项目任务组成，形成8个教学情景。各情景教学内容以热处理工国家职业标准中初级工—高级工的知识和技能要求为依据选取教学内容，设计实训项目，进行单元考核。由于教学内容考虑了工种职业资格的需要，不仅适合教学，还可作为企业员工培训教材使用。

3.3教学方法的多样性

传统的教学模式具有其自身的优势，如传授的知识系统、严密，较好地发挥了教师的主导性，但弊病也十分明显:其一，教材抽象，体系严密，学生难以学习;其二，学生的主体地位难以体现;其三，重理论轻实践，学生动手的能力比较差，与素质教育的要求不相适应;其四，以教师为中心，只强调教师的“教”而忽视学生的“学”。在这样的教学模式中，学生参与教学活动的机会少，动手更少，大部分时间处于被动接受状态，学生的学习主动性很难发挥，更不利于创新、创造型人才的培养，不利于学生的发展［3］。为此，在课程教学中针对不同要求的教学内容既采用了传统的讲授教学法，又采用了任务驱动教学法、项目教学法、分组讨论法、以实践技能为导向的课题式教学法等教学方法，引导学生积极思考、乐于实践，提高教学效果。

4课程的特色与创新

4.1采用任务驱动式教学法，实现“理实一体化”教学模式

金属热处理生产工艺课程实践性强，为了加强实践性教学的效果，教学中注重理论与实践相结合，在教学中以典型工作任务为载体，以任务为导向，突出“练”，边讲基础知识，边应用到典型的工作任务中。实现“理实一体化”教学模式，提高学生学习的积极性和能动性，当下发了项目任务书后，学生必须积极学习基础知识，才能完成相关的项目任务。本课程以提高学生分析、发现、解决工程实际问题的能力为重点，强调学生个性发展。深化教育改革的关键，是改变以往单一的课堂讲授的教学形式，改变传统的系统式学科教学体系，提倡进行“教、学、做”一体化改革，使学生在专业理论知识方面以“够用”为主，更多突出技能的培养。采用任务驱动式教学法，就是要兼顾理论知识与技能的合理配置。任务的设计很重要，它是为实现一定的教学目标，依据课程内容主题，为学生策划学习资源和学习活动的过程。教学任务设计的最终目的是使学生掌握实际工作岗位对本课程所要求的知识和技能［4］。通过项目任务和专题设计等自主学习方式，体现学中做、做中学，活学活用，注重了学生的实践能力、创新能力及团队协作能力等综合素质培养。金属材料热处理技术校内实训基地的建设及实训项目的开发应用，解决了困扰热处理技术专业进行生产性实训所面临的困难和矛盾，实现了课堂与实习地点一体化的行动导向教学。通过系统实训，不断训练，极大地提高了学生岗位操作能力，同时也促进了学生的学习方式由个人竞争学习模式向团队协作学习模式的重要转变，提高了学生对企业生产组织方式的适应能力，实现与企业的“零距离”接触。以“淬火与回火”学习情景为例，任务驱动教学模式如表2、3所示。

4.2遵循了由浅入深、由简单到复杂的原则

遵循了职业成长的规律。以学习情景4的淬火与回火为例，设计了2个项目任务，项目8与项目10虽然都是淬火与回火工艺，但前者是试样的淬火与回火，后者是零件的淬火与回火，项目任务书如表4所示。2个项目任务中，1个是实验室试样，1个是轴，在编制淬火工艺时，淬火方法、加热温度、冷却介质、加热设备的选择都有差异。20钢、45钢、T10钢制试样按AC3或AC1±(30～50)℃的原则选择加热温度，按t=αkD选择保温时间，在箱式炉中进行加热后，以水作为介质进行冷却即可获得马氏体组织，硬度达到55～63HRC。对于轴，从技术要求上看，心部和表面硬度不同，在选择淬火方法和加热设备时需要充分考虑。结合材料65Mn淬透性曲线，可采用水－油双液淬火的方法进行处理。操作时掌握好在第一种淬火剂中的停留时间，同时注意上下移动工件。2个项目遵循了由浅入深、由简单到复杂的原则，通过反复训练，使学生工艺编制和操作技能由生疏到熟练，遵循了职业成长的规律。

4.3构建了TEST评价系统

评价的实质在于肯定学生的学习过程，重视学生学习中的知识积累和实践能力的发展，培养科学的思维方法，这是评价学生的理论依据，也是学生学习过程的目标导向［5］。传统课程的考试都是在课程结束后进行一次闭卷考试，这对该课程的学习来说是有局限性的，它难以测试学生综合性分析问题的能力，故此在精品课程建设中构建了TEST评价系统。新评价系统构建思路重视考核评价学生学习的过程及过程的动态化、评价内容的多元化。TEST评价系统是指课程总成绩由教师评价(T)、企业工程师评价(E)、学生评价(S)、总评价(T)组成。教师评价主要对学生的学习行为过程(包括学习态度、学习意识、精神、态度、价值观、行为习惯等)进行相应的评价。企业工程师评价主要根据项目任务从加热温度、加热设备、保温时间、冷却介质的选择进行考核评价，学生评价是对各组查阅资料、PPT的效果、汇报表现、实训准备和完成情况进行互评，使评价触及到学生的内心深处，使评价产生教育意义。总评价(T)由项目考核(40%)、期末考核(30%)、过程考核(30%)组成。其中项目考核由教师评价(T)(15%)、工程师评价(E)(15%)、学生评价(S)(10%)3部分组成。为方便不同角色对课程进行评价，开发了昆明冶金高等专科学校金属材料与热处理技术专业教学资源库，在这个网络平台上，教师、企业工程师、学生以不同角色进行登录，即可完成T、E、S的评价，理论考试课由网络系统根据考试大纲生成不同的试题，可进行在线测试，最终由系统按不同角色的权重自动生成总成绩(T)。在金属材料与热处理教学资源库社会评价系统中，用人企业登录后可对毕业生进行评价，教师根据企业的评价对教学进行改进，校企合作不断提高教学质量，共同培养出大批社会需求的高级技术技能型人才。

5教学效果

昆明冶金高等专科学校金属热处理工生产工艺课程于2012年获批云南省精品课程建设立项，如图1所示。金属热处理生产工艺的教学改革从2010级金属材料与热处理专业开始实施，为了对比教改前后的教学效果，分别对采用传统教学法、多媒体教学法、项目教学+任务驱动教学法的学生成绩进行统计分析，结果见表4。由表4可知，在试卷难度基本不变的情况下，采用项目教学+任务驱动教学法后，学生成绩优良率和平均分均明显高于传统教学，不及格率明显下降。通过4年的教学实践，学生反映项目教学+任务驱动教学法能调动学习的积极性:每次课都有不同任务，带着任务查阅资料，互相讨论，完成项目任务，把任务完成的结果上传到教学网络系统进行评价，得到项目考核的成绩。最终成绩中，项目考核占40%，期末考试占30%，过程(作业和考勤)考核占30%。在项目+任务教学过程中，教师的主导地位没有动摇，以项目和任务作为载体，运用网络平台提供的学习资源，引导学生自主学生，不断培养学生分析问题和解决问题的能力，提高学生专业综合素质和创新能力，构建学生知识、能力、素质协调发展的合理结构，并得到用人企业的好评。

热处理工艺论文篇（2）

1.2铸造缩松对曲轴疲劳强度的影响已有研究资料中报道某厂曲轴曾大量出现断裂问题。从曲轴外观上观察得知，导致断裂的主要原因是在曲轴连杆轴颈位置有铸造缩松问题，且肉眼可见。分析其成因是：在冷铁供应存在问题的条件下，曲轴造型省略了补缩所使用的冷铁。在恢复冷铁工艺后，曲轴铸造缩松问题得到了圆满的解决。由此可见，铸造缩松对于曲轴疲劳强度的影响是非常显著的。

1.3黑色带层及灰斑对曲轴疲劳强度的影响在常规工艺条件下，球墨铸铁曲轴断口多呈现出灰色或银灰色，曲轴本体以及抗拉试棒断口同样应当有此类表现。对于黑色带层问题而言，其主要是受到灰斑在疲劳试验曲轴轴颈往复式运动的影响而形成的，而灰斑的产生则主要是受到了铁水中硅偏析的影响。以往研究中在对某批次球墨铸铁曲轴进行疲劳试验的过程当中发现曲轴断面出现了异常的黑色层以及灰斑。虽然此种问题在球墨铸铁曲轴中相对比较少见，但同样属于内部缺陷的一种表现形式，此问题的出现导致了曲轴疲劳强度受到不良影响，有黑色带层或灰斑问题的曲轴在正常使用过程当中可能提前出现疲劳裂纹，导致抗疲劳强度的下降。

2热处理工艺对球墨铸铁曲轴疲劳强度的影响分析

2.1正火和中频淬火工艺对曲轴疲劳强度的影响已有研究中显示，对于球墨铸铁曲轴而言，在经过高温正火处理后，能够将其中所存在的游离状态渗碳体消除掉，从而能够起到调整基体中铁素体以及珠光体形态，以及两者构成比例的目的。通过这种方式，使球墨铸铁曲轴的综合力学性能得到了提升，促进了抗疲劳强度的改善。同时，在球墨铸铁曲轴制造过程当中，通过进行中频淬火处理的方式，能够使球墨铸铁曲轴表面形成具有一定深度的淬硬层，其对于改善曲轴自身耐磨性能有重要意义。但也有研究中认为：传统的非圆角淬火工艺下会导致曲轴淬火区与非淬火区交界位置产生失衡且反向的应力关系，并对疲劳强度造成不良影响。因此，在引入中频淬火工艺的过程当中，需要尽量选择圆角淬火工艺，达到满意的处理效果。

2.2等温淬火工艺对曲轴疲劳强度的影响在球墨铸铁曲轴的生产过程当中，通过应用等温淬火工艺的方式，能够使曲轴获得主要的贝氏体成分，同时还可形成一定的马氏体组织以及残余奥氏体组织，力学性能上具有较高的强度以及韧性水平。已有研究资料中报道，针对受到化学成分偏离影响而造成球墨铸铁曲轴疲劳强度的不足的问题，通过应用等温淬火工艺的方式，解决了曲轴在热处理上的质量问题。等温淬火工艺的应用除了对改善球墨铸铁曲轴疲劳强度水平以外，还对提高曲轴自身耐磨性有重要价值，由此也有效延长了曲轴的使用寿命，综合效益确切。

2.3氧氮化工艺对曲轴疲劳强度的影响从化学处理的角度上来说，在球墨铸铁曲轴的制造生产工艺中，通过对曲轴进行氧氮化处理的方式，能够使曲轴表面获得具有高氮特点的化合物层，同时还可形成具有饱和特点的氧扩散层。受到氧成分以及氮成分渗入的影响，使得球墨铸铁曲轴表面层的化学成分发生改变，与之相对应的显微结构也有了非常显著的提升趋势，曲轴整体的耐磨性能以及耏疲劳性能均得到了有效的改善。需要注意的一点是，对于经过氧氮化处理的球墨铸铁曲轴而言，其抗疲劳水平的提高很大程度上会受到氧化层扩散水平的影响，在氮化处理后快速冷却，并在扩散层中形成饱和固溶体，或是形成高水平的残余压应力都能够促进疲劳强度的提高。正是由于在氧氮化工艺处理下，曲轴表面能够形成较深的扩散层，故而对延长球墨铸铁使用寿命也有相当重要的意义与价值。

热处理工艺论文篇（3）

本实验采用熔融热处理工艺制备玻璃陶瓷。在钡硼硅酸盐玻璃体系中加CaO、TiO2和ZrO2（摩尔比为2∶3∶1）作为晶核剂，含量保持45wt%不变。所用原料为分析纯的SiO2、H3BO3、BaCO3、Na2CO3、Na2SO4、CaCO3、TiO2，考虑到ZrO2在硼硅酸盐玻璃中很难溶解，因此用质量分数为95.2%的ZrSiO4来引入ZrO2，由于ZrSiO4同时引入了Si，所以，Si的含量由调节SiO2的含量来保持平衡。按照配料比称取所需原料（≈90g），用玛瑙研钵充分研磨混匀后放入刚玉坩埚中。将坩埚放于马弗炉中加热到850℃焙烧2h，以5℃/min的升温速率升温到1250℃下熔融3h。将熔体水淬后得到玻璃样品，做DTA分析玻璃样品的核化温度和晶化温度。之后采用熔融热处理工艺分别在核化温度Tn和晶化温度Tc（由DTA分析得到）各保温2h后自然冷却得到玻璃陶瓷样品。

1.2测试与表征

将所制得的玻璃样品研磨过筛（100～200目，75～150um）后，利用SDTQ600型同步热分析仪，以20℃/min的升温速率升温到1200℃对样品进行差热分析(DTA)，确定玻璃的热处理温度；用X’PertPRO型X射线衍射分析仪X衍射(X-raydiffraction，XRD)分析，铜靶(35kV，60mA)，扫描速度5°/min，步长0.02°，扫描范围为10～80°；用质量分数为20wt%的HF水溶液腐蚀样品30s，超声20min，烘干后，利用德国蔡司公司EVO18型扫描电镜对样品微观形貌分析（SEM）。

2结果与分析

2.1样品的热分析

为水淬后所得玻璃样品的DTA曲线。基础玻璃的Tg在738℃左右，一般而言，成核温度Tn比Tg高50℃左右。因此，本实验研究的核化温度选取750℃、780℃和810℃。除Tg处的吸热峰外，在815℃和970℃附近还出现了宽化的放热峰，表明晶化温度Tc在该温度附近，两个放热峰可能对应不同种类的晶体长大温度或者同一种类的晶相不同长大速率的温度。本研究选取的晶化温度分别为850℃、875℃、900℃、925℃、950℃、1000℃和1050℃。

2.2核化温度的确定

对于固化HLLW来说，玻璃陶瓷固化体应具有晶粒多而小、均匀分布的特点，而晶粒的多少和分布情况主要由核化温度决定。为了确定最佳的核化温度，先在970℃附近选一个温度不变作为晶化温度，本研究选取此温度为1000℃。将玻璃陶瓷样品分别在750℃、780℃和810℃核化处理2h后，再在1000℃处理2h。玻璃样品经过750℃、780℃和810℃核化处理后，所得晶相都是钙钛锆石。而且在Tn=780℃时，XRD图谱上钙钛锆石相的峰最强，显然其钙钛锆石的含量也是最多。为了研究钙钛锆石晶粒的分布情况和形貌，对其做SEM检测。随着晶化温度从750℃向810℃变化，晶粒的尺寸从约400μm减小到约100μm再增大到约340μm。另一方面，经过750℃处理的样品，晶粒分布不均匀，出现聚集情况，780℃处理后的样品晶粒分布则比较均匀，810℃处理后，所得晶粒成片状且分布不均。核化温度为780℃时，玻璃陶瓷体内，钙钛锆石晶粒多且分布均匀，尺寸较小。由此可以确定，该玻璃陶瓷的较佳核化温度Tn为780℃。

2.3晶化温度的确定

玻璃样品在780℃处理2h后，分别在850℃、875℃、900℃、925℃、950℃、1000℃和1050℃保温2h。晶化温度在850～1000℃范围内，对应钙钛锆石晶相的XRD峰强逐渐增加，当温度升高至1050℃时，峰强又降低，说明玻璃陶瓷样品在780℃经过均匀成核后，其长大速率在1000℃达到最大值。值得注意的是，当温度低于1000℃时，XRD图谱上存在少量的氧化锆晶相的峰。这可以解释在970℃附近出现的不算明显的放热峰：一方面，钙钛锆石晶体长大是放热过程，另一方面，氧化锆慢慢溶解到玻璃中是吸热过程，两种不同的热效应共同作用就导致了热分析曲线在970℃附近出现的宽化的放热峰。示。晶化温度为850℃和875℃时，钙钛锆石晶相呈柱状，且温度升高，晶粒变大。晶化温度继续升高到900℃后，晶粒形状渐渐变的没有规则，925℃处理后晶粒长成块状。当晶化温度为950℃时，晶粒开始变为柱状，但尺寸较Tc分别为850℃和875℃时要小的多，同时出现晶粒聚集的现象，分布不均匀。晶化温度升高到1000℃后，所得钙钛锆石晶粒尺寸变小，分布均匀，该晶化温度下生成的钙钛锆石晶相也是最多的。晶化温度继续升高到1050℃后，晶粒变的粗大而且呈聚集状态。结合XRD和SEM分析可知，SiO2-B2O3-BaO-Na2O-CaO-ZrO2-TiO2体系基础玻璃经过Tn=780℃处理后，较佳的晶化温度是1000℃。

热处理工艺论文篇（4）

1．2淬火工艺采用等温淬火工艺能够很好地满足圆板牙的工艺要求。在利用等温淬火进行工艺加工前，要在600℃～650℃的高温下进行预热，预热的目的是降低圆板牙发生脱碳的几率。根据未落碳化物数量及原材料的球化级别、加工尺寸等诸多因素确定淬火加热的温度。尺寸较大的圆板牙一般情况下，选择低温淬火加热处理。由于W18Gr4V中含有Si元素，而该元素在进行加热的过程中极易发生脱碳，所以在加热的过程中要使用较特殊的加热炉，如盐浴炉、可控气氛炉或真空炉，其中盐浴炉的脱氧作用可以有效降低圆板牙的脱碳倾向。保证适当的等温停留时间有助于提高钢的强韧性。等温停留时间一般维持30～45min，如果超出该范围其性能将明显降低。这主要是因为下贝氏体和残余奥氏体量过多。分析上表可发现，在进行淬火冷却时，要在硝盐槽中放入冷却水套或循环水管，以保证工件和工装带的温度平衡。

1．3回火工艺回火的主要作用是根据不同的工作性能要求，使其硬度、强度、塑性和韧性适当。前文中已经介绍Si、Cr元素可以有效提高钢的回火稳定性。

2圆板牙的热处理质量检验

2．1回火缺陷在经回火处理时，如果不能严格控制回火温度，将会出现钢的硬度过高或过低。不过当回火温度控制适当，这些问题就可以解决了。如果一次装炉量过多，或选用加热炉不当，将会出现硬度不均匀。当回火前工件内应力不平衡时，回火工件很可能发生变形。

2．2板牙热处理后变形分析板牙经过热处理后将会变形，目前，针对这一问题有两种解决方法:一种是在淬火前应对板牙进行弼质，使其内应力减到最小，保证其之直径大小同螺纹的中径尺寸相同。要保证棒料尺寸适当，尺寸过小，则会造成金属材料的浪费;尺寸过大，将会导致棒料扭曲、折断。被切削捧料的材料性能、切削速度，对于螺纹外径均有一定的影响。

2．3热处理过程金相组织分析W18Gr4V材料只有经过正火或球化退火才能进行粗加工，图2即为球化退火后的显微组织。浸蚀方法:4%硝酸酒精溶液浸蚀组织组成物:白色是珠光体，黑色是渗碳体。W18Gr4V在经淬火后的显微组织图如图3，其浸蚀方法如下:4%硝酸酒精溶液浸蚀组织组成物:M+A

2．4控制螺纹淬火的注意事项控制螺纹淬火的注意事项:在了解了螺孔及松紧情况后方可进行处理;利用经过脱氧后的盐浴炉对圆板牙进行预热和最终加热，同时要保证盐浴中有害物质不会造成螺纹的腐蚀;要保证工件的均匀加热;对特大型板牙(大于等于M80)的温度一般选择为150°C左右。

热处理工艺论文篇（5）

（1）轧辊硬度要求调质处理后轧辊工作层厚度250mm,辊面硬度56~58HRC,表面硬度不均匀度≤5HS，工作层硬度落差≤5HS。

（2）轧辊的低倍组织和显微组织低倍组织要求：不得有气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷。金相组织要求：碳化物分布均匀，不得有残余应力和沿晶界分布的网状碳化物存在。

2工艺分析及试验研究

2.1工艺分析

Cr12MoV钢属于高碳高铬钢，含碳和铬量高，形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度、高耐磨性。此外，Cr12MoV钢中的钼增加钢的淬透性并且细化晶粒；钒能细化晶粒增加韧度，又能形成高硬度的VC，进一步增加钢的耐磨性；铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。由于Cr的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物(主要是硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe，Cr)7C3)极为稳定，常规热处理无法细化。即使其经压延后，在较大规格钢材中仍保留明显的带状或网状碳化物，碳化物分布不均匀，而带状或网状碳化物区是一个脆性区，其塑性、韧度差，不能承受大的冲击力，裂纹很容易在这里萌生与扩展，往往成为裂纹产生的主要原因。较大的碳化物周围常常有空位、位错等缺陷汇聚，在交变负荷的作用下，这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。碳化物偏析严重，在碳和合金元素富集的区域，钢的熔点降低，易导致模具热处理时过热，使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少，降低淬火后的硬度，且导致碳合金元素富集区与贫乏区间产生大的组织应力，从而增大模具热处理后的变形量。为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度。—般Crl2MoV使用时都需要进行锻造和预先热处理，以减少碳化物的不均匀分布，为后续淬火、回火提供优良的原始组织。

2.2铸造工艺

由于矫直辊尺寸较大，根据工艺分析得知：即使经锻造加工，也很难完全消除网状碳化物。限于公司设备条件，很难采用常规铸后锻造工艺，因此设计以铸代锻工艺，即采用水玻璃硬化砂造型，45t电弧炉+20t中频炉双联熔炼，静态浇铸后热开箱，经特殊的扩散球化等温退火工艺处理，铸态组织、退火组织如图2所示。粗大连续网状碳化物基本消除，仅存部分带状碳化物，碳化物等级为5级，硬度检测为230~250HB,满足机加工要求。2.3热处理工艺国内Cr12MoV钢的热处理工艺有一次硬化法、二次硬化法，根据工件不同的使用条件可选用不同的热处理工艺，两种热处理工艺均经保温后采用油淬。两种热处理方法一般淬火液选用淬火油或硝盐浴，可以采用单液淬火，也可采用双液分级淬火，且均能获得满意的硬度及耐磨性，但对红硬性有要求的工件一般选用二次硬化法。根据矫直辊工作状况，结合公司的设备状况，选用一次硬化法热处理工艺。分两组进行热处理实验，一组采用低淬低回工艺，单液淬火，即950~1000℃加热入油冷却，200℃回火；另一组采用中淬中回工艺，喷雾淬火，即1020~1050℃左右加热保温后喷雾冷却，380~400℃左右回火。

3试验结果分析

3.1国内外Crl2MoV金相组织分析

试样经磨制抛光后，用4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察其组织。两种热处理工艺矫直辊的组织均为马氏体+共晶碳化物，其中共晶碳化物成块粒状，碳化物等级为5.0级。两者相比，中淬中回工艺机体组织在碳化物与基体的界面处存在少量下贝氏体，且碳化物分布更加均匀，碳化物粒度得到细化。与国内外Crl2MoV钢热处理后的组织对比，德国X165CrMoVl2和国内Crl2MoV的组织也为马氏体+共晶碳化物，但其共晶碳化物成网状，碳化物等级为7.0级，可见其组织优于德国和国内其它厂的金相组织。

3.2性能分析

由两种热处理工艺矫直辊性能检测结果可见，中淬中回工艺虽然硬度尤其是内孔硬度低于低淬低回，但冲击韧性明显高于低淬低回工艺，是由于中淬中回工艺喷雾冷却强度低，机体组织中存在少量下贝氏体，而下贝氏体组织却具有较高强度和韧度，从而增强了矫直辊的抗事故能力。

4结论

热处理工艺论文篇（6）

2实验结果及分析

2.1试样的铸态组织图1为18Cr23MoVRE铸钢试样组织的扫描图片。由图1可知，18Cr23MoVRE铸钢试样的铸态组织由珠光体和少量片状马氏体+碳化物组成，晶粒粗大，碳化物呈块状、团球状和连续网状沿晶界分布。这主要是因为结晶过程中，先结晶的晶粒内合金元素含量较低，富裕的合金元素被推至结晶前沿，导致这些合金元素在结晶前沿富集，当这些合金元素达到一定的浓度时，在晶粒间形成碳化物，并沿晶界连续分布，如图1(a)所示。当18Cr23MoVRE铸钢经950℃淬火+300℃回火处理后，其组织为回火马氏体+碳化物，见图1(b)，碳化物以短杆状、块状和状沿晶界断续分布，马氏体基体得到细化，网状碳化物分布得到明显改善。随淬火温度的提高，颗粒状碳化物增多，基体晶粒粗化，细碳化物颗粒弥散分布于基体上，见图1(c)。当淬火温度达到1050℃时，马氏体基体和碳化物明显粗化，晶内细颗粒状碳化物增多，见图1(d)。因为在热处理温度下，晶界碳化物不断扩散进入基体晶粒内部，晶界碳化物减少，碳化物网被打破，淬火时这些溶入基体的合金元素来不及析出，被过饱和固溶于马氏体基体内，回火过程中，溶入马氏体内的合金元素以细颗粒碳化物的形式弥散均匀析出在基体上，改善了钢中碳化物的分布，热处理温度提高，热处理后钢的晶粒越粗大。可见，合理的热处理工艺可以改善钢的组织和碳化物分布。

2.2试验钢的力学性能18Cr23MoVRE耐磨铸钢试样经不同温度淬火+300℃回火热处理后的力学性能见图2。由图2可以看出，铸态18Cr23MoVRE耐磨铸钢的硬度值最小，为HRC44，随着淬火温度的升高，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的硬度提高。当淬火温度升高至1000℃时，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的硬度升至最高，达到HRC58.5，继续提高淬火温度至1050℃时，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的硬度略有下降，为HRC58。可见，适当提高淬火温度，对18Cr23MoVRE耐磨铸钢硬度的改善有益，但淬火温度不宜过高。淬火之所以能提高18Cr23MoVRE耐磨铸钢的硬度，主要是因为提高淬火温度，有更多的碳原子及合金元素溶于奥氏体，淬火后马氏体中碳和合金元素的过饱和度增加，加剧了马氏体晶格畸变，固溶强化作用增大，从而提高了材料的硬度。从图2还可以看出，淬火温度对18Cr23MoVRE耐磨铸钢的冲击韧性也有一定的影响，铸态18Cr23MoVRE耐磨铸钢的冲击韧性为4.6J，相对较低;随着淬火温度的升高，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的冲击韧性逐渐升高，当淬火温度达到1000℃时，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的冲击韧性达到了5.8J;再升高淬火温度，18Cr23MoVRE耐磨铸钢的冲击韧性有降低的趋势。这主要是因为铸态18Cr23MoVRE耐磨铸钢组织是不均匀的，存在成分偏析，那些高碳高合金微区韧性往往较差，在热处理过程中，高碳高合金微区的元素在高温下向低碳低合金微区扩散，钢的成分、组织和韧性得到改善。当淬火温度较高时，由于晶粒长大使钢的组织粗大，脆性增加。因此，适当的热处理可提高18Cr23MoVRE耐磨铸钢的性能，以1000℃淬火+300℃回火最佳。

热处理工艺论文篇（7）

1.2渗碳+空冷真空炉二次加热淬火回火金相组织能有效保证，变形量基本能保证合格，但是由于真空炉淬火油冷却速度慢，心部容易出现上贝氏体，且F也容易超标，真空炉装炉量小、前后清洗困难、生产效率低下。

1.3多用炉碳氮共渗+直接淬火回火热处理变形能保证合格，但是M、AR、K很难保证同时合格，金相组织难于控制。由于N原子的渗入，使得Ac1、Ac3线下降，从而使得材料的过热倾向性比渗碳要大，淬火后M和AR级别比同温度的渗碳工艺要高，因此，要控制好碳化物、M和AR级别通常采用较低的温度和适当的碳势和通NH3量。虽然，原始坯件经过调质处理，但是，M和AR级别很难“持续、稳定地”控制在3级以下，经常出现4～5级马氏体，这样给后续冷处理带来麻烦，有时AR级别达到4～5级，即使冷处理后AR也不会降到≤1%，需要进行两次冷处理加两次回火，并适当提高回火温度。另外，如果M、AR和K级别同时为1级的时候，产品的抗回火性能差，回火后往往硬度偏低，特别是后续磨加工后，表面硬度降到59HRC以下，偶尔还发现有的为58HRC。因此，必须将M和AR级别稳定地控制在2～3级、碳化物3～4级才能保证产品质量。

2改进工艺试验

2.1多次回火+适度升高回火温度针对上述碳氮共渗工艺，再通过多次回火来消除多余的AR、使M转化成回火马氏体。或采用适度升高回火温度，将温度由原来的175℃提高到190℃，通过两次回火，M和AR级别在4级的情况有所降低，但是评定为3级也很勉强，再增加回火次数，由于AR陈稳化，已经没有作用。如果继续升高温度，表面硬度将进一步下降，内孔表面硬度已经到了下极限。很显然，这种方法效果有限，每一炉产品都单独制定回火工艺，不是从根本上解决问题的有效办法。

2.2碳氮共渗抗回火性能的初步试验根据20CrMo钢[1]的Ac1、Ac3，确定碳氮共渗温度845℃，其他工艺参数见表1，其中氨流量及碳势均高于常规碳氮共渗热处理工艺。试验结果：产品变形量合格；；淬火状态下测定层深0.48mm(金相法测定全渗层)，M和AR均4级，K是1级，心部F是8级，心部硬度33～34HRC，表面硬度58～61HRC；经260℃×3h回火，再次测量，M和AR均为2级，表面硬度55～56HRC，采用洛氏硬度机直接测量结果为79.5～80HRA，换算结果为57～58HRC。试验结果说明：升高回火温度后确实能降低M和AR级别至合格范围；虽然表面硬度已经不合格，但是通过HRA测定，表面硬度并没有过分降低，说明抗回火性能较好，只是因为渗碳层太浅，承载能力差，需要增加渗层深度提高承载能力，同时适当降低回火温度；心部F及心部硬度不合格，淬火温度过低。

2.3高氮、高碳势共渗及适度升高回火温度由于20CrMo渗碳后，特别是采用高碳势渗碳后其化学成分具有类比性的钢号是GCr9轴承钢，该钢在220℃回火能保证硬度≥60HRC[1]，据此采用220℃回火。因碳氮共渗具有提高耐回火性的作用[2]，试验了采用高氮、高碳势碳氮共渗以进一步提高工件的抗回火性。适度调整回火温度，可以分解过量的AR同时分解粗大的M针(保证M和AR≤1～3级，K1～4级)，可以同时满足工件使用尺寸稳定性(AR≤1%)、耐磨性(内外表面硬度60～63HRC)及变形量小的技术性能要求，延长共渗时间增加层深，提高承载能力，具体热处理工艺参数改进如下：(1)通氨量由0.4m3/h增加到0.6m3/h，增加N固溶度，进一步增强抗回火性能。(2)采用1.10%的高碳势、降温阶段也保持高碳势1.0%～0.9%，以及提高共渗及扩散温度，使得工件表面获得高于常规碳氮共渗的碳势(0.95%～1.0%)，增加淬火后的初始硬度，增强抗回火性。(3)共渗温度由845℃升高到860℃，加快共渗速度；共渗时间由110mim延长到490min，则共渗层深度由0.48mm提高到0.8mm的上极限附近，增强承载能力。(4)将淬火温度由805℃升高至840℃，保证心部硬度F≤4级。(5)选择适当高的回火温度220℃，保证表面硬度，同时分解大量的残余奥氏体和粗大的马氏体；同时，由于回火温度较高，淬火压应力更加松弛，使得冷处理时AR转变更加容易。高氮高碳势碳氮共渗工艺参数见表2所示。试验结果：产品变形量仍然合格；淬火状态测量层深0.80m(金相法测定全渗层)，M和AR均为4～6级，碳化物3～4级，心部F3～4级，心部硬度35～37HRC，表面硬度≥63HRC。经220℃×4h回火后测量：M和AR均为2～3级，碳化物3～4级，心部F3～4级，心部硬度35～36HRC，表面硬度60～63HRC，各项指标全部合格。

热处理工艺论文篇（8）

中图分类号：G642.4 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0112-02

Discussion on Teaching Strategy of Course of Principle and Process of Heat-treatment//Duan Yuanpei， Zhang Haitao， Li Chuanrui， Liu Minglang

Abstract Principle and Process of Heat-treatment is an important professional basic course for the specialty of material forming and control engineering. In order to improve the thirst for knowledge and learning effect of students， the “fun” was using as the main line and the teaching contents were innovated. Multimedia teaching， heuristic， discussion teaching method and strengthening practice teaching mode were also used in the teaching process.

Key words heat-treatment； multimedia teaching； heuristic teaching method

热处理原理及工艺课程是安徽工程大学材料成型及控制工程专业一门重要的专业基础课，教学内容分为热处理原理和热处理工艺两部分。其中，热处理原理介绍奥氏体转变、马氏体转变等钢在加热及冷却过程中发生的组织及性能转变规律；热处理工艺介绍退火、正火等热处理方法。通过对这门课的学习，可以让学生在掌握热处理原理的基础上合理地制订热处理工艺路线。

从教学内容上看，热处理原理部分理论性强，内容抽象，热处理工艺部分又与实际生产联系紧密，如果不注意教学策略，学生在难于理解运用的同时就会觉得枯燥无味，很难产生学习兴趣，教学效果也较差。然而，该课程的教学目标要求学生既要具备坚实的基础理论知识，还要具备一定的分析解决实际问题的能力。那么，怎样实现这一目标呢？针对教学内容的特点，笔者尝试采用以下策略进行教学实践，收到良好的教学效果。

1 以“趣”为主线

孔子说过：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”可见，“兴趣”才是最好的老师。因此，在热处理原理及工艺课程的教学过程中，可深入挖掘教材内容，通过举例子讲故事、从现象出发引导学生思考等方法，有目的地设计“兴奋点”以激发学生兴趣，培养学生的学习思考能力，以适当的案例启发学生的思维，探究现象的本质，找出规律。

如在教学热处理这章内容时，先设计些观察思考题，例如：“两段直径为1 mm的钢丝，同时放在酒精灯上加热到赤红色，而后一段放在水中冷却，另一段在空气中自然冷却。当钢丝完全冷却后进行折弯，发现在水中冷却的钢丝很容易折断，而放在空气中冷却的钢丝不易断裂，甚至可以卷成圆圈。加热温度相同，由于冷却方式的不同导致同种材料性能的差异，为什么？”“敲击学生金工实习作品小锤子的锤头，一锤头工作面出现凹凸不平，而另一个经热处理的锤头工作面仍然非常平整。两铁榔头为同种材料所制，为何热处理后工作面敲击后仍平整如初？是什么原因导致锤头性能的差异呢？”通过这些思考题的提出，好奇的学生就会把兴趣转移到热处理课程枯燥、抽象的内容上。

2 教学内容改革

热处理原理及工艺课程的教学内容包含热处理原理和热处理工艺两部分：第一部分“热处理原理”概念多，理论性强，内容抽象，且与材料科学基础等基础课程内容联系密切；第二部分“热处理工艺”部分与实际生产联系紧密。第一部分内容是第二部分的理论基础，而第二部分内容是第一部分的应用。因此在教学过程中，教师应抓住主线，突出重点，注重理论联系实际，并且强化实验教学环节。

随着科学技术的迅速发展，热处理领域新工艺、新理论不断出现。因此，处理好传统内容与现代内容的关系，适当压缩、简化经典内容，充实当前热处理领域的最新研究成果。如增加激光热处理、真空热处理等现代化的热处理方法等内容，使学生及时了解热处理原理及工艺的最新研究和发展动态。

3 采用多媒体教学

与“一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴”的传统教学方式相比，多媒体教学的优势在于其是图、文、声、像、动画、视频的有机结合体。在热处理原理及工艺课程上的教学工作中，采用多媒体教学手段，可将抽象的概念转化为图文并茂的画面，将复杂的工艺过程转化为直观的视频，使学生能够充分利用视觉和听觉来获取新知识，教学内容直观易懂，课堂气氛生动活泼，易于被学生理解。并且采用多媒体教学方式，节省了大量的粉笔板书时间，使教师能够有更多精力对学生课堂进行管理和引导，提高了教学效率。

例如，对于与实践联系紧密的“钢的热处理工艺：淬火、正火、退火、回火等”内容，学生很难想象热处理的工艺过程。采用多媒体教学方法，将热处理工艺制作成为动画或录像放给学生观看，使他们有身临其境的感觉，对热处理工艺过程有了直观的了解，给课堂增添了更多趣味，极大地调动了学生的兴趣，增强了学习效果。目前已连续几届采用自制的多媒体课件进行教学，受到学生的广泛欢迎，增强了教学效果。

4 采用启发式、讨论式教学方法

热处理原理及工艺课程知识系统性较强，且原理和工艺部分联系紧密。因此，在教学过程中应注意有关概念之间的内部联系，注重其本质特点的讲解，从而进行它们异同的比较。并且，针对特定内容进行启发诱导，激发学生的求知欲望，使学生不但活跃了思维，而且接受了新知识，巩固了旧知识。但要想做好启发教学，教师必须下功夫深入研究教材，通过多种途径来调动学生学习的积极主动性，启发学生进行独立思考。

在每节课的教学过程中，教师不与学生进行互动，不仅使课堂气氛沉重，学生失去学习兴趣，而且教师也不了解学生对知识点的理解掌握程度。在教学过程中，可以采用课堂提问、组织讨论等方式，与学生进行互动和交流。采用讨论式教学方式不仅活跃课堂气氛，调动学生学习的积极性，而且能培养学生独立思考和积极思考的能力，实现教学质量的良好反馈。但要想组织好课堂讨论，教师首先要针对具体内容设计讨论主题，并且在讨论过程中应注重引导学生联系所学理论知识。

例如，对于零件的淬火热处理工艺而言，淬火工艺的合理选择有利于零件减少变形和开裂的倾向。因此，在“钢的淬火热处理工艺”这部分内容的讲解过程中，可以进行分组讨论，并且在讨论过程中教师加以引导。这样，大多数学生对淬火热处理工艺有了更深的理解，针对具体零件可以正确选择热处理工艺路线。

5 强化实践教学

热处理原理及工艺课程的教学目标之一即让学生灵活运用热处理工艺来解决实际问题，那么怎样提高学生理论与实际联系的能力呢？实验教学是解决这一问题很好的途径，通过实验教学环节，既可以培养学生理论联系实际的思维方式，提高学生的实践能力，反过来又可以促进理论教学效果的增强。

因此，为了培养学生理论联系实际独立解决问题的能力，在学时紧的情况下，仍安排实验8学时，实验学时占总课时的17%。并且，为了提高学生的积极主动性，将部分实验由演示性实验改为设计性实验，由学生自己动手完成实验的全过程。例如，钢的淬透性测定实验，原来为演示性实验，即材料的热处理过程由实验教师完成，仅由学生进行硬度测试并绘制硬度随深度变化曲线，确定硬化层深度，比较不同材料的淬透性。现在该实验为综合设计性实验，学生根据给定材料的化学成分，根据学习的理论知识，首先合理制定淬火工艺路线，然后在实验室独立完成热处理工艺操作，这一环节结束后再进行硬度测试、不同材料淬透性比较等过程。新方式能更好地调动学生学习的主动性，强化了学生对理论知识的理解。

另外，还可通过认识实习、生产实习等实践教学环节来弥补学校教学条件的不足，让学生走进企业，亲身感受实际生产环境，体验实际生产过程。并且在学生参观过程中，经验丰富的车间技术人员针对生产内容进行细致解说，引导学生把所学理论知识与实际生产过程进行结合，使学习的知识不断深化，从而大大提高该课程的教学质量。

6 结论

在热处理原理及工艺的教学中，应针对课程内容特点，通过以“趣”为主线，对教学内容进行改革，采用多媒体教学，启发式、讨论式教学方法及强化实践教学等方式，以激发学生学习的积极性和主动性，使学生更好地理解知识、掌握知识、灵活运用知识。

参考文献

[1]陆兴.热处理工程基础[M].北京：机械工业出版社，2008.

热处理工艺论文篇（9）

前言

金属材料热处理工艺繁复多样，热处理的技术也变化多端，就现代科技技术发展来看，金属材料热处理有着许许多多的方式，但是从其根本性质上来说，行内人士往往将其分化成两大步骤，即组织内部结构改变以及表面结构优化，无论是何种新兴工艺、何种变革技术，也无论是改变金属材料的外表组织，还是改变材料的内在结构，所有的工艺以及技术都是围绕着这两大核心步骤开展的，所以在本文当中，笔者针对两大核心步骤，针对具体的问题，进行了核心的分析。

1.金属材料热处理新工艺与技术

1.1热处理新工艺

近年来热处理新工艺不断涌现。例如，离子束表面改性，其优点是不改变金属表面化学成分，尺寸无明显变化，不需化学用剂，也不会产生有害气体；强烈淬火技术可避免钢件开裂，减少畸变，显著提高钢材力学性能，延长零件的使用寿命；环己烯渗碳，此技术的优点是工件十分干净，可避免晶界氧化，齿根硬度可达到节圆齿面硬度的90%以上，渗剂用量很低，渗层均匀，工件畸变小，可提高渗碳温度；铝合金的热等静压固溶时效复合处理可消除铝合金铸件孔隙和缩短工艺周期，降低生产成本，同时提高铸件的力学性能；微波渗碳可使热处理工艺实现更精确。

1.2热处理新材料

目前，热处理新材料主要是生态淬火剂。所谓生态淬火剂就是以植物油为基本加入添加剂的天然淬火油。常用淬火剂的有水、盐水、熔盐、冷热矿物油和聚合物溶液，还有Ni3Al金属间化合物和APM和APMT合金。Ni3Al金属间化合物是一种新型炉内抗渗碳耐热构件材料。采用Ni3Al构件可以减少炉子维修次数，缩短工艺周期，提高热处理工件寿命、提高渗碳温度、节能效果显著，但是因为其脆性大未得到实际应用；APM 和APMT合金是用A-1粉末通过热等静压、烧结和深拉延出来的。用AT1合金制造的电热和燃气辐射管比一般耐热合金能经受双倍的热流。

1.3新传感技术

最新发展的传感技术有氧探头Oxymess，用于渗氮和氮碳共渗氮势测控的TiO2氧探头；氮势传感器HydroNit，跟踪渗氮过程的传感器KiNit；测控淬火槽工作状态的Fluid Quench 传感器；气冷淬火的Heat Flux传感器；真空渗碳碳势传感器等。

2.金属材料热处理工艺与技术的展望

现代的金属材料热处理工艺经过多年的发展已然成型，现在最为主流的热处理新工艺主要包括有以下四种：可控气氛热处理、形变热处理、表面气象沉积技术、真空热处理技术，这些技术都有其自身的优点以及缺点，由于篇幅有限，笔者仅对可控气氛热处理进行分析，对其优劣程度进行探讨，希望在一定范围内对金属材料的技术进行展望。

可控气氛热处理是近年来成熟的金属材料热处理技术这一，是一种通过对炉内的气温控制从而控制金属材料热处理程度的方式。也是一种通过还原、渗碳等方式从而改变金属材料表面组织的经典方式之一。工艺当中所提到的保护气氛，是一种可控性的能够有效防止金属表面氧化损耗的气体介质，可控气氛有着以下五项优点是：第一，优化金属材料表面，通过可调控的方式，调控便面的完善功能，从而控制刚性程度以及柔性程度的完美融合，从而保障金属材料表面的优越性；第二，对钢件金属材料的保护程度大大提升，由于钢件材料在热处理加工的过程当中氧化严重脱碳程度超标，所以一般的热处理工艺无法最大程度的保障钢件材料的表面刚度，而可控气氛热处理却能完美的做到这一点，不仅能够起到保护作用，甚至是能完美的避过这一缺点；第三，由于是对金属材料的表面处理，所以无论是在抛光的光亮程度，还是工件的具体尺寸要求，都实现了可调控性能，最大程度的保障了工件的尺寸精度；第四，在其他热处理工艺实践过程当中，渗碳都是按照比例进行调控施工的，但是比例只能在理论上确保金属材料表面的完善，却无法做到可调控，也就是所一旦施工当中出现误差，那么就会破坏金属材料便面的渗碳，而可控制气氛热处理却能够在技术操作的过程当中完善这一点，从最大程度上做到了过程可调控；第五，完全实现碳穿透处理，不仅改变了表层的结构，还改变了深度组织结构，使热处理加工工艺更加完善。在可控气氛热处理当中，还有一种吸热式气氛热处理工艺，它的主要施展对象是高碳钢继进行保护。

综上所述，我们可以在现有的金属材料热处理技术当中找到其未来将要发展的方向，第一无论是对组织内部的改变还是对表面化的处理，可控制是其发展的第一要素，第二金属材料通过热处理成型容易，但是一旦进行深层次加工也就是所谓的“精艺工件”加工，就无法改变其材料本身所带来的具体特性，所以未来的发展方向已定要在可调节成品工件上下工夫，第三，尺寸以及完善的工艺程度是金属材料热处理的最主要追求，所以作为作为现代化的生产工艺来说，一方面要保障精准程度，另一方面要保障经济程度，第四上文所提到的可控气氛热处理只是现代金属材料热处理的工艺之一，其发展虽然普及但是却主要做用于钢件的热处理，局限性很大，所以在未来的金属材料热处理的发展过程当中，还应当针对具体材料对热处理工艺进行改进，争取将金属热处理工艺与技术普及到全方位的领域当中。

结束语

通过现代技术的不断进步，金属材料热处理的工艺以及技术逐渐的靠向调整组织结构、控制表面处理两大方向。从根本上说组织结构调整在于上文中所提到的四大步骤，这是从内部结构调整金属材料的最好方式，比如通过控制钢铁的加热温度，将金属原本的缺陷得以弥补，也可以提高钢铁的硬度和韧性，而表面处理也是类似的，一般就是：渗氮、渗碳、渗氮共渗等几种工艺方式，将这些技术作用于金属材料热处理的表面，从而改变其表面构架，所以在未来的金属材料热处理发展当中，正确的方向应当是满足内部稳定、构建外部优化的发展模式。

参考文献：

[1]刘培生，李铁藩.多孔金属材料的应用[J].功能材料，2001，32（1）：12～15

[2]王燕.长征纳米金属材料[J].金属功能材料，2004（2）：10

热处理工艺论文篇（10）

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）04-0254-02

《金属材料与热处理》是技工学校机械加工专业的一门专业基础课，主要研究的是金属材料的成分、组织、性能、用途及其与热处理之间的关系和变化规律[1， 2]。材料的成分与组织决定性能，而性能决定用途，通过热处理可改变金属材料的成分、组织，从而达到改变性能、用途的目的。掌握了金属材料的成分、组织和性能的变化规律，就可以将理论应用于生产实践，在生产中做到合理选材，合理安排热处理工艺，正确制定工件加工工艺的路线及方法，从而获得满足加工精度、表面质量和性能要求的优良工件。但是本课程的特点是内容繁杂抽象，而且概念多、术语多、牌号多、难理解、难记忆，对于学习基础欠佳，没有养成良好的学习习惯、对理论学习缺乏兴趣的技校学生来说，学习起来比较困难。针对学生现状，培养学生的学习兴趣，上好这门抽象但又与生产实践紧密相联的重要的专业基础课，让学生们学到专业基础知识，笔者在教学过程中主要强调了以下几点：

一、激发学生的学习热情

首先，谈古论今，上好第一节课。第一印象在心理学上被称为首因效应[3]，专业课老师与学生的第一次接触，要重视专业课的入门教学。在课程的绪论部分，要生动讲述该学科的产生、发展、应用及其影响，激起学习者的学习热情，诱导学生探索专业奥秘的欲望，教学中要能给学生惊喜、新奇、实际之感。专业理论要和实践相结合，多联系生产生活中的事例。例如，我上绪论课时，先介绍本专业有关情况，说明本课程的重要性及学习本课程的必要性，明确地位；然后解释“金属材料”的概念及其分类，巧妙地引入本课的基本内容，通过列举身边所用到的各种金属材料，以及有关热处理工艺的知识，使学生感觉知识就在身边，从而自然引出金属材料、热处理工艺在工、农、科学技术等各个方面的应用，彰显金属材料的重要性，激发学生的学习兴趣。

其次，趣味盎然地导入新课。所谓导入，关键是引起学生注意、激发学习兴趣，形成学习动机，明确学习目标和建立知识间联系的教学活动方式[4]。新课的导入虽仅占几分钟时间或仅有几句话，但它是教学过程的重要环节和阶段，它正如戏曲的引子，影视剧的“序幕”一样，可以引起学生的注意和兴趣，拨动学生的心弦，充分调动学生的学习积极性和主动性。例如在学习钢的表面热处理这一节时，以“外焦里嫩”的油炸食品启发学生思考，如何使同一种材料制作的零件具有“外焦里嫩”的特性，即零件表面具有高的硬度和耐磨性，而零件的内里具有足够的塑性和韧性呢？钢的表面热处理就可以很好地解决这个问题。如此导入新课，既可以指导学生联系日常生活常识去学习，又可以激发他们学习热处理原理的兴趣，使枯燥的知识变得趣味横溢。

再次，兴致勃勃地组织参观实习，增强感性认识。刚入学的学生对《金属材料与热处理》的感性认识少，仅凭课堂教学难以达到效果。因此，要采取有效措施，增强学生的感性认识、激发学生的学习兴趣，有计划地组织学生下车间锻炼，进企业参观，多接触各种金属材料，了解金属的切削加工，以及热处理工艺的方法和热处理工序的安排等，并适时提出问题，诱导学生产生探究的兴趣。例如，在工厂参观零件的整个加工工艺过程时，同学们会看到不同的零件不仅采用的热处理方法不同，而且各种热处理工序的安排也不一样，这时我就向他们提出，在零件的加工路线中，为什么要将正火、退火安排在“粗加工”前，而“淬火、回火、渗碳、渗氮”处理必须放在“粗加工”之后呢？启发学生初步了解热处理的工序位置不同，所起到的作用不同，“粗加工”前是为改善切削加工性，而“粗加工”之后是为满足零件的力学性能要求等。这样不仅开拓了学生的视野，也有利于调动学生的学习积极性。

二、培养学生的学习兴趣

首先，扣人心弦地设置问题，培养浓厚兴趣。浓厚持久的学习兴趣要在好学深思，不断解决问题的过程中深化和发展。在教学中，必须培养学生多思、勤思、善思的习惯，让学生思维进入“生疑―质疑―释疑”的良好循环过程。思考越深入，提出的问题越深刻，解释后取得的效果越明显。要使学生生疑，教师就要善于设疑，设疑的难度要适当，使得学生通过思考和学习能够解疑，这样才会对学生产生极大的吸引力和促动力，取得良好的教学效果。例如在学习钢的热处理时，可以提出问题：铁匠在制造凿子等工具时，为什么要先把胚料放到加热炉中烧红再打？不加热行不行？锻打以后，为什么要浸入水中？不浸行不行？浸水之后取出，放到炉中加热，这又是为什么呢？这一连串的疑问，环环相扣，促使学生思维步步深入，让学生带着浓厚的兴趣完成学习任务。

三、明确课程重点

从整个课程结构看，原理、工艺、材料为重点，其中工艺、材料为重中之重。原理部分主要包括结构、结晶理论、Fe-Fe3C相图理论、热处理原理，其重点是“两图”，即Fe-Fe3C相图和共析钢奥氏体等温转变曲线图。Fe-Fe3C相图是研究铁碳合金的理论基础[5]，共析钢奥氏体等温转变曲线图，是研究热处理的理论基础。对于这“两图”要熟记、理解，并且真正能够学会应用。工艺部分主要指热处理工艺，这里重点是整体热处理的四火[6]（退火、正火、淬火、回火）和局部热处理的表面热处理，要熟练掌握各种热处理的工艺（加热温度、冷却方式）、目的、组织、热处理后的性能应用。材料部分包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属及硬质合金，其重点是碳钢、合金钢、铸铁，要掌握各类材料的牌号、成分、一般施以的热处理方法、性能及用途。

四、抓住课程主线

纵观本课程内容，可以找出一条主线，即“成分―组织―性能―应用”，这条主线是本课程的纲，各种金属材料之所以性能不同，主要是其内部组织结构不同。热处理（指普通热处理）是在不改变化学成分的前提下，通过改变组织来达到改变性能的目的，即“工艺―组织―性能”，这可看作是一条副线，可以说这条主线（及其副线）贯穿了整个课程。因此在讲授时应抓住这条主线，并把它贯穿于每一章，每个工艺，每种材料，这样网络就清楚了。例如第二章由“结构―性能”贯穿，晶格类型不同，晶格常数不同，晶粒大小不同，内部缺陷种类的多少不同均会影响金属的性能；第三章由“工艺―组织―性能”贯穿，第四章由“成分―组织―性能”贯穿，其中温度的变化（工艺不同）对铁碳合金的组织也有重大影响，这可由副线解释；第五章、第七章、第八章金属材料部分由“成分―组织―性能―应用”贯穿，第六章由“工艺―组织―性能―应用”贯穿。总之，本课程的大小问题均可由主线引导。

五、重在理解

《金属材料与热处理》是一门叙述性课程，比较抽象，因此应特别强调对问题的理解。这里应注意以下几点：

1.对基本概念、名词术语要搞清其物理本质，并充分利用教具、图表等，组织学生脑、眼、耳并用，充分调动学生的主动性、积极性，使之产生兴趣，增强理解记忆效果。例如讲 “固溶强化”，可先以纯铝及铝合金的强度、硬度的差别为例，讲清“固溶强化”在生产中的意义，然后从字面加以解释，再通过看组织示意图从本质上进一步解释，学生就容易掌握了。2.对于一些重要规律要加以解释，例如含碳量对铁碳合金力学性能的影响规律；淬火钢回火时，回火温度与力学性能的变化规律等。可通过组织的变化加以解释，并与实际结合起来举例说明。3.对于一些重要观点要加以阐明。例如热处理强化、合金化强化、细化晶粒强化均是强化金属材料的重要手段，要通过生产中的实例加以阐明，并说明其各自的特点及应用。4.对于一些问题要进行综合分析。培养学生分析问题、解决问题的能力，是技工学校培养学生的目的。要达到这个目的，除对基本知识熟练掌握外，还应能够将前后知识联系起来综合考虑。例如对45钢要能利用Fe-Fe3C相图理论分析平衡状态下的室温组织及其性能，又能利用热处理知识对其施以正确的热处理工艺，以进一步改善其性能，同时还能利用金属材料知识说明其用途。

六、结合实践

《金属材料与热处理》属实用性科学，先要解决选材及工艺问题，在讲授时应注意以下几点：1.与各专业密切结合，对不同专业有不同侧重。例如金属结晶理论Fe-Fe3C相图与铸造焊接专业联系紧密，各种碳钢的牌号、成分、性能与车削加工效率的提高密切相关。金属材料知识与机械制造各专业均有密切联系，但也要有不同侧重。如焊工侧重普通碳素钢；车工钳工侧重优质碳素钢；钳工工具多为碳素工具钢、低合金结构钢；而车工工具多为高速钢、硬质合金等。总之对不同专业要有不同侧重，不能用同一教案。 2.要能找到每个理论、每种材料、每个工艺在生产实际中的落脚点。《金属材料与热处理》的每个理论都与生产实际有密切联系，每种材料都有特定的应用范围，这些都要在讲授中具体体现出来，通过生产中的实例加以说明。3.对于生产实际问题，要能从理论上分析，并能从理论上找到解决实际问题的方法。例如钳工在锉削铸铁件时硬度过高，难以锉削，要能从石墨化的理论上找到硬度过高的原因是白口所致，故可采用石墨化退火[7]，消除白口降低硬度以便于切削加工。此外，理论教学与实习教学紧密联系，将会收到更好的教学效果。例如车工在实习车削碳素钢时会发现，车削低碳钢时，断屑难、粘屑，加工表面粗糙，加工性较差；车削中碳钢时会产生不连续的切屑，被加工表面质量优于低碳钢，加工性良好；车削高碳钢时，切削力和刀具磨损比车削中碳钢时要大，刀具耐用度低，加工性差。探究这种客观现象原因的好奇心，可以极大地激发学生的学习热情，通过课堂理论讲授对这一部分的学习，学生们可以比较好的掌握碳素钢的切削加工性取决于含碳量，碳素钢随着含碳量的增加硬度增大，韧性降低。这种教学策略可以使学生印象深刻，收到满意的教学效果。

参考文献：

[1]姚桂玲.趣学趣教《金属材料与热处理》例谈[J].中国科教创新导刊，2011，76.

[2]刘金明，刘国平.“金属材料与热处理”课程体系构建及教学方法优化[J].中国电力教育， 2013，273，（5）.

[3]彭红. 首因效应对高职课堂教学的影响及其对策[J].无锡职业技术学院学报 ，2012， 11，（1）.

[4]尚晓艳，赵奎友.导入新课――大学英语课堂的兴奋剂[J].兰州教育学院学报，2013， 29， （9）.

热处理工艺论文篇（11）

引言

由于主要生产设备状况未知，因此在工艺设计前采用逆向工程，利用执行标准和图纸技术要求反推制造工艺。机车一系弹簧执行标准为TB/T 2211-2010《机车车辆悬挂装置钢制螺旋弹簧》

1.工艺方案的确定

热成形弹簧的主要制造工艺为端部加热制扁、加热、卷制及校整、热处理、喷丸处理、立定处理、磨削断面、检验、表面除锈处理 [1] 。一系弹簧的制造和以前的主要区别在端部加热制扁和卷制上，而工艺试验的重点则在弹簧刚度和热处理方面。

2.工艺试验

2.1 弹簧刚度试验

根据圆柱螺旋压缩弹簧的刚度公式 ，D、d、n对弹簧的刚度都有影响。该弹簧内经只有2mm公差，而回弹将近0.5mm，于是内径取中间值，以方便调整刚度；同一批弹簧的料径波动很小，工艺上无法用该值调整刚度。因此能改变刚度的只有有效圈，而反映到具体的参数就是展开长度。通过上述公式计算，弹簧的有效圈数为7.8，总圈数为9.3。根据展开长度公式计算，展开长度应为5160。根据PRO-E模拟，两边制扁后总长度增加210，因此材料的总长度为4950，取整为5000。根据上述确定的参数进行了试卷制后发现，刚度偏高超过了要求，因此增加圈数修正下料长度。第二次更改下料5040，碾尖后展开总长为5240，进行了试卷制后，刚度符合要求，具体数据见表2。

由于弹簧受压力压缩后，弹簧的有效圈会逐渐减少，弹簧的刚度会逐渐增加，因此表2中根据理论计算的第一次刚度试验偏差都为正偏差，且超过20，即实际测量值大于理论计算值。而根据试验数据合理的第二次试验，其有效圈为8，总圈数为9.5。

2.2 弹簧热处理试验

该试验的目的除了完成硬度试验外，还必须兼顾脱碳层深度的要求。

2.2.1 弹簧硬度

在进行卷簧试验时发现，卷簧后弹簧的余温在（790～820）℃之间，仍在奥氏体温度下，从理论上，存在余热淬火的可能。根据高温形变热处理的理论：将钢加热到稳定奥氏体区保持一段时间，在该状态下形变，随后进行淬火以获得马氏体组织的综合热处理工艺【2】。试验后，确定了保温温度为985℃，保温40min后卷制，卷制后利用余热淬火，回火温度为450℃，保温90min的热处理制度。单从晶粒度上看，利用余热进行淬火回火后，晶粒度为8级，而普通的热处理晶粒度为7级，高温形变热处理晶粒更细，强度更高。

2.2.2 脱碳层深度

通常氧化膜是疏松的，尤其是工业条件下形成的氧化膜，因此CO的挥发较为容易。脱碳虽然发生在表面层，但是碳显然来自于快速的晶界扩散；尽管脱碳是表面现象，胆不存在脱碳层的内边界。“脱碳深度”的测量在工业上被用来表征钢的状态，因此引入主观因素，需要判断脱碳层的内边界。【3】

根据菲克第二定律，将脱碳看作两端成分不受扩散影响的扩散偶：

初始条件：t=0 ，

边界条件：t>0 ，

【4】

其中 【4】

D0为2.0×10-5m2s-1，R为8.314Jmol-1K-1，Q为140000Jmol-1【4】，在T=（273.15+985）K计算得出D为3.08×10-11 m2s-1。

从上式可以看出，如果在整个加热过程中，环境和材料的含碳量一样，那么将不会发生脱碳现象。实际并非如此，即使使用气氛保护加热，在开炉门的瞬间以及受炉子密封性的影响，其环境碳含量会瞬间降低，为了更好的计算，先将环境的含碳量定为0.2%进行计算，将材料含碳量从0.6%将为0.5%定义为脱碳，分别计算保温10min、20min、30min、40min距离表面0.2mm处的含碳量。计算结果如下：

由上述计算可知，在加热过程中加热炉中的碳含量保持在0.3%以上，0.2mm处就不会发生“脱碳现象”，当炉中气氛在0.2%时，若加热时间超过20min，就会发生“脱碳”。鉴于此，我们根据炉内碳势的上升速度，将炉内的碳势设定为0.6%，将装炉的碳势控制在0.2以上，20min以内碳势增加到0.4以上，这样可以确保整个加热过程中，弹簧的脱碳不会超过0.2mm。按上述工艺进行制造的弹簧，其脱碳层深度检测都小于0.2mm。

3.结论

（1）利用余热淬火，高温形变热处理可以在弹簧热处理中运用。

（2）高温形变热处理对60Si2CrVA的性能和普通淬火相比有区别，目前只能看出晶粒度更细，其他究竟影响多大，还需进一步的试验。

（3）弹簧刚度理论计算时，应考虑弹簧中径的回弹及弹簧在压缩过程中有效圈数的减少。

（4）用菲克第二定律可以定量的估算弹簧脱碳层深度，指导卷簧炉碳势控制的工艺参数。

参考文献：