论文结合工程实例讲解金属材料热处理知识是适合不知如何写金属材料方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于金属材料加工论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
[摘 要]热处理是机械制造业中重要知识和技能.为了帮助学生更好的理解热处理相关知识节点,并能把这些知识融会贯通.我在教学实施过程中,通过引入工程实例的方式,有针对性的解析各个知识点,把较为枯燥的叙述性内容,落实到具体零件,使学生清楚,学什么?怎么学?学了以后怎么应用.
[关键词]金属材料 热处理 使用性能 工艺性能
热处理工艺在机械制造业中占有十分重要的地位,热处理是强化钢材,使其发挥潜在能力的重要方法,是提高产品质量延长使用寿命的重要途径.通过热处理,不仅能充分发挥钢材的潜力,提高工件的使用性能和寿命,而且还可以改善工件的加工性能,提高产品质量和劳动生产率.为了使学生对这些知识感兴趣,我用下面的方法给学生解读.
一、介绍金属材料的性能
金属材料的性能是选材用材的重要基础,它包括使用性能和工艺性能两个方面.使用性能主要有力学性能、物理性能和化学性能等.其中,力学性能又包含强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等.物理性能包含密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等.化学性能包含耐腐蚀性和抗氧化性.工艺性能有铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等.在机械零件制造中,性能如何直接影响着加工质量和产品性能.我们必须根据实际工作要求,科学的选择材料并进行恰当的热处理,保证零件所需性能能够有效地发挥出来.
二、讲解热处理的方法及处理后的性能
热处理就是挖掘金属材料的潜在优点,不同的处理方法,最终得到的结果不同.实际工作中,常用的热处理分为普通热处理和表面热处理.普通热处理包含退火、正火、淬火和回火.表面热处理包含表面淬火和表面化学热处理.退火可以均匀组织,细化晶粒,消除内应力,从而改善金属材料的内部质量,为后续加工做好组织和性能上的准备.比如,经退火处理的材料可以改善切削加工性能,把不好切削的材料转变成为好切削的材料,以便保证零件的加工精度.正火和退火的操作过程和最终结果相近,但生产效率可大幅提高.所以,在允许的情况下,常用正火代替退火.经退火或正火处理的零件其强度、硬度和耐磨性都较差,多数都不能满足机械零件的实际工作需求.它们常作为后续加工的预备热处理.要使零件经久耐用,不容易损坏,我们可进行淬火处理,这是提高强度、硬度,增强耐磨性的有效方法.可是,淬火后又给零件带来了有一些缺陷和不足.因为淬火冷却速度快,收缩不均匀,导致零件发生变形,产生内应力,表面还会脆裂现象.这些问题严重影响机械零件的工作质量,必须通过回火处理进行消除.而回火存在三个不同的温度区间.低温回火、中温回火和高温回火,不同的回火温度,处理后的零件所表现的性能差异很大.低温回火能够保证零件的硬度、强度和耐磨性.中温回火则可获得非常好的弹性、韧性和较高的强度.高温回火可以获取较好的综合力学性能.只有掌握了这些知识才能确保机械零件正确的热处理.
三、金屬材料的选择及热处理应用举例
汽车变速箱传动汽轮,是汽车动力传动的重要环节,工作时承受非常大的工作载荷,必须保证轮齿表面足够的接触疲劳强度,较高的硬度和很好的耐磨性,另外,在换挡变速时,又要承受冲击载荷的作用,要求芯部有很好的韧性.怎样才能使齿轮满足如此复杂的要求呢?利用金属材料及热处理的相关知识和工艺,就可以把这些问题一一解决.首先,选定合适的材料,在我们学过的钢材类型中选用合金渗碳钢20CrMnTi,含碳量0.2%,具有较好的冲击韧性,经退火处理,具有良好的切削加工性能,方便切削齿形.但此时的齿轮齿面硬度太低,容易发生齿面点蚀和齿面磨损现象,所以,要进行表面渗碳,使表面含碳量提高到百分之0.8%——1.2%,达到高碳钢的标准,这是提高硬度的重要基础.接着进行表面淬火处理,这是提高硬度、强度、增强耐磨性的有效方法.经过这样的处理,满足了变速齿轮的一些性能要求,但也带来了新的缺陷,如由于收缩不均匀而产生变形,由于变形产生了内应力,表面质量下降,产生脆裂现象.为了消除这些淬火缺陷,必须要及时进行低温回火处理.这样生产出来的齿轮表硬芯韧,可以满足变速箱传动齿轮的性能要求,质量好,经久耐用.
我在讲课时给学生举的第二个例子是汽车发动机连杆.发动机连杆在工作中受力情况复杂,载荷非常大,并带有巨大的冲击,对弹性、韧性、强度都提出较高的要求.正所谓必须具有较好的综合力学性能.因为,金属材料的力学性能包含多项指标,比如硬度、强度、塑性、韧性等.要想各项指标都达到最好是不可能的,因为这些性能相互影响,有些互为矛盾,比如硬度提高,冲击韧性、塑性就会减弱.要解决这个问题,我们可以采用恰当的热处理方法,对金属零件进行调质处理,即淬火+高温回火.这样一来,每项指标不能达到最好,但可以照顾各个方面,使每一项指标能达到比较好的水平.
四、学生课堂学习情况总结
金属材料及热处理的的内容比较零散,在讲解的时候,我发现学生感觉枯燥乏味,学习积极性不高,性趣下降.我就先表明这些客观因素,把这些叙述性的内容引到实际例子的应用中,等到这个单元讲完之后,回过头来把这些散乱的内容进行梳理归纳.通过总结,学生明显的感受到这些知识实用价值,有针对性的把这些知识进行串联在一起,做到所学知识的综合应用.通过实践,把多数学生引入正确的学习状态,使学生清楚,我要学什么?学了些什么?学了这些知识有什么用?通过实践,不断探索新形势下教学经验,的确取得了较好的教学效果.
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参考文献：
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