新课内容：

1．金属热处理概述：

1）概念：将金属材料放入一定的介质中，通过加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，来获得预期机械性能的工艺方法，叫热处理。

2）特点：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：

①一般工件形状不改变；

②通过改变工件内部组织，或表面化学成分，改善工件的使用性能。

3）应用：①在各种机床上约有80%的零件需要进行热处理；

         ②各种工具、量具和刀具等100%需要经过热处理，才会具有比较好的使用性能；

         ③在机械行业的各个领域应用非常广泛。

缺点：金属热处理能耗高且污染严重，因此加强热处理的环保及节能措施，是制造业中的重要环节。目前在热处理工业中，加强专业化生产，采用高新工艺技术，不断提高环保及节能意识，势在必行。

 2．钢铁的基本组织：

钢和铁的基本组织是铁和碳，铁碳组织也称为铁碳合金，常用Fe-C表示；在铁碳合金中，碳对钢铁组织和性能的影响非常大；通常：

    1）把含碳量低于0.02%铁碳合金，叫工业纯铁；一般很少用。

    2）把含碳量在0.02～2.11%的铁碳合金称为钢；通常，也称为碳钢或碳素钢。其中，也把含碳量≤0.25%的碳钢，称为低碳钢；把含碳量在0.25～0.6%的碳钢，称为中碳钢；把含碳量＞0.6%的碳钢，称为高碳钢。也把含有一定合金元素的碳钢，叫合金钢。

    3）把含碳量高于2.11～6.69%的铁碳合金称为铸铁；

    4）把含有一定合金元素的铸铁称为铸钢

3．普通热处理设备：

    普通热处理设备一般是指常用的热处理加热和保温设备。目前，常用的普通热处理设备主要有：①箱式电炉；②井式电炉和③盐浴炉等。

4．热处理的基本工艺：

热处理的工艺方法主要有普通热处理和表面热处理。其中应用最广泛的主要是普通热处理。

普通热处理主要有：退火、正火、淬火和回火四种常用方法。

1）退火：将钢加热到适当温度，保温一定的时间后缓慢冷却的工艺方法称为退火。

2）正火：将钢加热到上临界点以上温度，保温一定时间，然后在空气中冷却的工艺方法称为正火。

正火的目的：

（1）改善含碳量较低的钢材的切削性能。

（2）中碳结构钢要求不高时，可代替调质作为最终热处理，起到简化工艺的目的。

（3）消除过共析钢的网状渗碳物。

（4）消除缺陷、细化晶粒、改善组织、为最终热处理做准备。

3 淬火：将钢加热到某一温度，保温一定时间，使之全部奥氏体化，然后以大于临界冷却速度冷到Ms（250℃）以下发生马氏体转变的工艺方法称为淬火。

    淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体转变，得到马氏体组织，然后配合以不同温度的回火，来大幅度地提高钢的硬度、强度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机器零件和工具的不同使用性能要求。

4）回火：淬火后的钢加热到某一温度，保温一定时间后冷却（通常是缓冷）到室温的工艺方法称为回火。

回火的目的：

（1） 消除淬火时产生的内应力，防止工件的变形和开裂。

（2） 调整工件的机械性能。

回火分类：在生产中根据对工件的机械性能要求的不同，回火主要分为以下三种：

（1） 低温回火（150℃～250℃）通过低温回火，使工件在 保持淬火后的硬度、强度的同时，部分消除工件的内应力。主要用于各种工具、刀具、模具和耐磨零件。硬度一般为HRC58～64之间。

（2） 中温回火（250℃～450℃）经过中温回火的工件具有很好的弹性。主要用于各类弹簧。硬度一般为HRC35～45之间。

（3） 高温回火（450℃～650℃）经过高温回火的工件具有一定的硬度、强度，也具有良好的塑性和韧性，即有好的综合机械性能。主要用于各种轴类和重要的机械零件。硬度一般为HRC20～35之间。

在热处理工艺中，通常把淬火后进行高温回火的工艺过程称为调质处理。经过调质处理，工件将具有良好的机械性能。

5．钢的硬度测定

    金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力称为硬度。硬度是体现金属材料表面抵抗局部塑性变形的能力，是衡量金属材料的一个重要指标。硬度试验设备简单，操作迅速方便，不需要专门制备试样，也不破坏被测试的工件。因此，在工业生产中，被广泛应用于产品质量的检验。是所有热处理工件质量检验的主要手段。硬度的测试方法很多，在机械制造工业中广泛采用压入法来测定硬度。根据测试的规范不同，硬度的主要指标有布氏硬度和洛氏硬度。

1）布氏硬度（HB）

把规定直径的淬火钢球或硬质合金球以一定的试验力压入被测材料表面，保持规定时间后测量压痕直径，经计算得出布氏硬度值。这种方法主要用于测试原材料（钢、锻件、铸件）或有色金属的硬度。

布氏硬度试验是使用较广的硬度试验方法。由于布氏硬度试验的压痕较大，故测定的硬度值比较准确。由于常用的布氏硬度试验是采用淬硬钢球做压头，如被试金属硬度过高，将会使钢球本身变形，影响硬度值的准确性并损坏压头。所以布氏硬度试验只适于测定小于450HBS的金属材料，如测定退火、正火及调质处理的钢件和铸件及有色金属等材料的硬度。另外，由于试验压痕较大，故不宜于测定成品及薄片材料。

2）洛氏硬度（HR）

洛氏硬度同布氏硬度一样也属压入法，但它不是测定压痕面积，而是根据压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。

    洛氏硬度试验所用压头有两种：一种是顶角为120°的金刚石圆锥，另一种是直径为1.588毫米或3.176毫米的淬火钢球。前者多用于测定淬火钢等较硬的金属材料硬度；后者多用于退火钢、有色金属等较软的金属材料的测定。

    6.实训任务

    学生需要完成洛氏硬度和布氏硬度的测试，并记录数据分析数据。时间充裕的情况下，使用废弃的锯条进行热处理加工，并比较不同工艺下热处理后对材料造成的影响。