金屬材料熱處理的案例
淺析金屬材料與熱處理的教學技巧
金屬材料與熱處理算是一門比較新穎的教育課程，在近年來也被引入到了中職教學的課堂中，作為是機械加工專業的專業課，基礎課。由于金屬材料與熱處理是一門用肉眼看不到，且比較抽象的課程，再加上在之前并沒有對該課程的創新教育，因此教師在教育上，學生在學習上是比較困難的。因此為了可以解決教師和學生在金屬材料與熱處理教育和學習上的困難，本文將以一中職學校為倒，探討其在金屬材料與熱處理之間的教學技巧，希望能給予眾多教師一個啟示。
中國論文網 http://www.xzbu.com/9/view-5464908.htm
【關鍵詞】金屬材料與熱處理 教學 技巧
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）03（b）-0126-01 引言
隨著社會經濟水平的不斷提高，新型行業帶動著新興課程不斷發展，在教學課堂上，新的課程由于沒有新的教育經驗，因此很多老師在進行教學時，都是采用對照書本念的方式，老師教的痛苦，學生學得痛苦，而且在教學上還沒有效率，這著實是一個讓人頭疼的問題。本文選取的是某中職學校在對金屬材料與熱處理的教學過程，并對其教學過程中的一些獨特的方法進行探討分析，旨在解決許多學校對于金屬材料與熱處理教學的苦惱，并借此種方法運用到其他新興課程中。
1 金屬材料與熱處理的教學現狀
一般像機械加工之類的課程會在中職學校課程中出現，而中職生由于基礎較差，對于抽象而又并不具體的機械加工的理論知識并不是特別了解，因此，也難以產生想要學習的興趣。而目前的金屬材料與熱處理就是這種狀態，其課程概念多而繁雜，學生對于抽象、枯燥的理論知識并不感冒，再加上由于金屬材料與熱處理涉及的范圍較廣。在中職學校中，由于學生多為剛剛初中畢業，對于在平常接觸到的可能性為零的東西更是難以了解。
展開 《金屬材料及熱處理》[王希琳]
《高等學校教材 金屬材料及熱處理》
作者:王希琳
頁數:253 出版日期:1992年11月第1版
主題詞:金屬材料 高等學校 教材 熱處理 高等學校 教材
基于SOR理論的金屬材料與熱處理教學改革
基于SOR理論的金屬材料與熱處理教學改革.pdf
細長條連桿零件材料熱處理及孔精加工過程研究
零件用42CrMo 材料，按含碳量分為中碳鋼，也可稱為調質鋼，由于在碳鋼的基礎上加入合金元素，成為合金調質鋼，又稱中碳合金鋼。對碳鋼材料來說，大型零件淬透性很差，加入合金元素，提高鋼的淬透性，強化鐵素體，細化晶粒與形成合金碳化物等，使鋼具有更好的性能，而合金元素只有通過淬火或者調質狀態才發揮作用，在退火狀態下其機械性能與碳鋼并沒有什么顯著區別。
孔精加工方式多采用鉸孔及鏜孔兩種，鉸孔的主要方法又可分為手工鉸孔及機床鉸孔，鏜孔現可通過數控機床鏜孔加工實現，兩類加工方式雖不一致，但都是在粗加工或者半精加工孔后，刀具(鉸刀或鏜刀)在工件孔壁上去除微量殘余金屬層，來提高孔的尺寸精度、降低孔內壁表面粗糙度，從而達到孔精加工要求。
金屬材料熱處理方式
金屬材料熱處理過程
中碳合金鋼的調質處理一般是切削成形后，為使之獲得所要求的綜合性能而進行的熱處理，通常包括淬火和高溫回火，也稱為調質處理，調質處理一般安排在粗加工之后,精加工之前。
淬火處理：在一般淬火時，工件淬火使之獲得完全馬氏體組織，與材料的淬透性及尺寸有關，42CrMo 材料淬透性甚好，且零件薄更容易淬透。
回火處理：調質處理中的回火，目的是調整工件淬火后的顯微組織，獲得所需要的綜合性能，如降低其硬度和強度，借以提高其韌性和塑性；同時也消除因淬火而產生的內應力。回火一般在高溫下進行，但須避開產生回火脆性的溫度范圍。回火保溫后，也應使之快速冷卻通過產生回火脆性的溫度區，必要時可采用油冷或水冷的方式。回火溫度和時間的選擇，以達到所要求的性能為準。高溫回火熱處理溫度簡圖見圖1。
圖1 高溫回火熱處理溫度示意圖
金屬材料熱處理變形問題
某零件100(圖2)為細長形零件，零件技術要求：材料為42CrMo；熱處理為淬透，淬火＋高溫回火，表面和核心硬度 33 ～38HRC。
展開 
淺談《金屬材料與熱處理》的授課技巧
多數學生在金屬材料與熱處理這門課程的學習中都會感到比較難，歸其原因主要與這門課程的特點有關，該課程主要有以下幾個特點。
(一)內容龐雜，理論性強，名詞概念多。該課程涉及冶金學、金屬學、材料學、力學、工藝學等方面的基礎知識，是一門綜合性很強的課程，其中每一章節均涉及大量的新概念和新名詞，這給初學者帶來較大的困難。
(二)課程實踐性強，與生產實際關系密切，相關理論在生產實踐中有很大的靈活度和綜合性。這對實踐經驗和系統理論都不具備的學生而言，學習起來就增加了相當大的難度。
(三)相關理論的系統性強，結構嚴密，前后內容密切相關。學生要想學好這門課程不僅要系統掌握相關理論知識，而且要有一定的分析、綜合和總結的能力。
所以在實施教學過程中，教師應提高授課技巧和應用各種教學方法。切忌從頭到尾的“滿堂灌”。要提高課堂教學的效果，必須在以下幾個方面下工夫。
一、設計好開場和收尾
一堂課的結構布局中，開頭和結尾很重要。好的開頭，能引人入勝。好的結尾，能耐人尋味。一個好的開頭是教師與學生建立感情的第一座橋梁，可為一堂課的講解定下基調，使一堂課進行的自然和諧，渾然一體。巧妙地導入新課，可以激發學生的求知欲望。為本課程的下一步教學打下良好的基礎。例如：在本課程的第一節課《緒論》的講解中，為了激發學生對這門功課的學習熱情，克服對新課程的畏懼感，使同學們對金屬材料有一個近在身邊的感覺，我就精心挑選了建設2008北京奧運會主體育場――鳥巢的選材故事作為本課程導人的開場白。“鳥巢”結構設計奇異新穎，鋼結構最大跨度達343米。如果使用普通鋼料，厚度至少要達到220mm。這樣一來。“鳥巢”鋼材重量將超過8萬噸。而且鋼板太厚，焊接起來更加困難。工程設計人員從實際需要出發，選擇了低合金高強度鋼Q460作為施工材料。
展開 金屬材料力學性能和熱處理工藝
疲勞極限σ-1 ：
材料經無數次應力循環而不發生疲勞斷裂的最高應力值。
條件疲勞極限：
經受107應力循環而不致斷裂的最大應力值。
鋼材疲勞強度經驗公式:
σ-1 = (0.45～0.55)σb
或 σ-1 = 0.27(σs+σb）
σ-1p = 0.23(σs+σb）
01
熱處理工藝
定義：將固態金屬或合金通過加熱、保溫和冷卻，使其內部組織結構發生變化，獲得所需要性能的工藝。
目的：一是改善材料工藝性能，確保后續加工順利進行，這種熱處理稱為預先熱處理；二是提高材料使用性能，延長零件使用壽命，這種熱處理稱為最終熱處理。
展開 金屬材料熱處理：照亮鋼鐵的“四把火”
以下文章來源于材易通
鋼的熱處理工藝就是通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結構以獲得工件所要求性能的一種熱加工工藝。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉變規律為制定正確的熱處理工藝提供了理論依據，其熱處理工藝參數的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉變規律，以獲得所需性能。
根據加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）、表面熱處理（表面淬火和化學熱處理）及形變熱處理等。按照熱處理在零件整個生產工藝過程中位置和作用的不同，熱處理工藝又分為預備熱處理和最終熱處理。本文主要對普通熱處理進行知識整理。
一、鋼的加熱
1.
展開 金屬材料力學性能與熱處理工藝知識
金屬材料力學性能是指金屬材料在外加載荷作用下或載荷與環境因素（溫度、介質和加載速率）聯合作用下表現出來的行為。
8種常見金屬材料，及金屬表面處理工藝介紹
所以人們曾把鈦當作“稀有金屬”,其實，鈦的含量約占地殼重量的6‰，比銅、錫、錳、鋅的總和還要多10多倍。
材料特性：非常高的強度、重量比優良的抗腐蝕性、難以進行冷加工、良好的可焊接性、大約比鋼輕40%，比鋁重60%、低導電性、低熱脹率、高熔點。
典型用途： 高爾夫球桿、網球拍、便攜式電腦、照相機、行李箱、外科手術植入物、飛行器骨架、化學用具以及海事裝備等。另外，鈦也被用作紙張、繪畫以及塑料等所需的白色顏料。
金屬表面處理工藝
1、表面處理工藝簡介
利用現代物理、化學、金屬學和熱處理等學科的技術來改變零件表面的狀況和性質，使之與心部材料作優化組合，以達到預定性能要求的工藝方法，稱為表面處理工藝。請加微信公眾號：工業智能化(robotinfo) 馬云都在關注
表面處理的作用：
提高表面耐蝕性和耐磨性，減緩、消除和修復材料表面的變化及損傷；
使普通材料獲得具有特殊功能的表面；
節約能源、降低成本、改善環境。
2、金屬表面處理工藝分類
總共可以分為4大類：表面改性技術、表面合金化技術、表面轉化膜技術和表面覆膜技術。
一、表面改性技術
1、表面淬火
表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。
表面淬火的主要方法有火焰淬火和感應加熱，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰等。
2、 激光表面強化
激光表面強化是用聚焦的激光束射向工件表面，在極短時間內將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點以上的溫度，又在極短時間內冷卻，使工件表面淬硬強化。
激光表面強化可以分為激光相變強化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。
展開 金屬冷沖壓件的熱處理
沖壓件加工廠，在五金沖壓件生產加工過程中，沖壓制件會產生加工硬化現象，這限制了毛坯制件下道工序的變形加工，這就需要在變形工序如彎曲加工拉深加工等之前，中間需要對硬化的毛坯制件或半成品制件先進行退火來消除硬化；另外沖壓件用在不同的行業有不同的要求，有時沖壓件成品也需要進行熱處理才能滿足其行業需要。
無論是工序間的退火還是最后成品的熱處理，這都屬于熱處理工藝，下面我們來看下熱處理工藝是怎么回事
熱處理工藝包含正火、退火、固溶熱處理、淬火、回火、碳氮共滲、調質處理等多項內容，金屬熱處理是機械制造加工行業常用到的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不會改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦預或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬制件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。
金屬沖壓件的熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程。有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一，加工溫度是熱處理工藝的重要參數之一，選擇和控制溫度，是保證熱處理質理的主要問題。加熱溫度隨被處理材料的熱處理的目的不同而異。但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。值得說明的是，材料的組織轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致，使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時。加熱速度極快，一般沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間會較長。
展開 金屬熱處理后的硬度檢測
硬度計可以檢測熱處理后的金屬硬度，但并非里氏硬度計可以測量，洛氏和維氏硬度計一樣可以在不同情況下進行準確測量。下面介紹一些硬度計測量熱處理金屬的細節。
對于測試表面是0.05的表皮硬化金屬，維氏硬度計的測量是最精準的。選用0.5至100KG的實驗力，可直接檢測零部件金屬表面的硬度差變化。有效硬化層深度可是維氏硬度計針對的測量對象，如果制作部件需要進行表面熱處理加工或大量使用表面熱處理工件的單位，那么此類硬度計是必不可少的。
如果需要測試有效硬化深度超過0.1MM的各種表面硬化工件那么可以選用表面洛氏硬度計。盡管表面洛氏硬度計的精度比維氏的偏低，但是針對一般工廠部件的檢測水平精度，已經能夠滿足要求。而且價格偏低，檢測迅速，方便易用是這類產品的優勢，利用洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進行快速無損的單件檢測。這一點對于金屬加工和機械制造工廠帶來了非同尋常的便利。另外如果表面熱處理硬化層較厚時，洛氏硬度計也是不錯的選擇。采用HRA標尺可測量熱處理硬化層厚度在0.4～0.8毫米，如果硬化層厚度超過0.8毫米時，可采用HRC標尺。維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值都適用互相換算，轉換成標準、圖紙或用戶需要的硬度值。
對于局部熱處理的部件，零件局部硬度要求較高，可用感應加熱等方式進行局部淬火熱處理，這樣的零件通常要在圖紙上標出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測要在指定區域內進行。硬度檢測儀器可采用洛氏硬度計，測試HRC硬度值，如熱處理硬化層較淺，可采用表面洛氏硬度計，測試HRN硬度值。
化學熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學元素的原子，從而改變工件表面的化學成分、組織和性能。經淬火和低溫回火后，工件表面具有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度，而工件的芯部又具有高的強韌性。化學熱處理工件的主要技術參數是硬化層深度和表面硬度。
展開 
一種具有低表面張力和優異熱導率的液態金屬熱界面材料
來源 | jmr&t Journal of Materials Research and Technology
01
背景介紹
熱管理對于芯片、發光二極管(LED)、5G通信等電子電氣設備的發展至關重要。電子器件產生的熱量必須迅速運走，從而防止設備運行過程中出現故障。由于器件之間表面接觸不完全，因此在熱源與散熱器的界面處總是出現氣隙，此時空氣的導熱系數(Tc)僅為0.026 W/(mK)，阻礙了熱量從熱源向散熱器的有效傳遞。通過應用熱界面材料(TIMs)填充氣隙，可以降低界面處的接觸電阻。
由于聚合物低的固有導熱系限制了材料的應用，因此聚合物基TIMs通過填充導熱顆粒以提高材料的導熱性能，常見的導熱填料如AlN (360 W/(mK))，BN(250-300W/(mK))，碳纖維(1100 W/(mK))，碳納米管(3000 W/(mK))和石墨烯(5300 W/(mK))。鎵(Ga)基液態金屬(LM)由于其高導熱性而引起了熱管理領域的廣泛關注，LM也被應用于電子領域的TIMs。
然而，LM的表面張力過高，無法濕潤熱源和散熱器的表面，并且LM泄漏導致器件短路的風險很大。因此，芯片表面涂漆困難和漏電引起的短路成為液態金屬應用的瓶頸。目前研究人員采用Cu、Fe、Ni、Mg、Ag、W等金屬顆粒作為填料，以減少泄漏，提高LM的導熱系數。但是，目前報道的大多數金屬顆粒會形成金屬間化合物，導致LM基TIM失效。
在LM中填充高導熱半導體，如金剛石和Al2O3，可以提高粘度和導熱性，同時也可以解決LM泄漏問題。然而，BN與液態金屬復合材料尚未成功制備，這可能是由于Ga的高表面張力與BN的低表面能不匹配。
展開 金屬所《Acta Materialia》：新型熱處理工藝！制備高強韌低溫工程用鋼
圖7 低溫斷裂特征及韌化機制：（a, b）新型實驗鋼韌性沖擊斷口形貌，（c）常規熱處理實驗鋼脆性沖擊斷口形貌；（d,e, h, i）新型實驗鋼的TRIP效應增韌；（f, g）常規熱處理實驗鋼穿晶脆性斷裂特征。
本研究提出的新型熱處理工藝路線，具有較寬的工業生產窗口，有利于提升厚大截面馬氏體時效鋼力學性能均勻性，可作為高性能大型低溫工程鍛件的潛在研制方案。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
電子設備金屬材料及表面處理
結構設計
電子設備金屬材料及表面處理工藝規范.doc
creo2.0安裝方法.doc
一種用于熱管理的液態金屬基PCMs復合材料
來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
相變材料(PCMs)在特定溫度下的相變時吸收或釋放潛熱，被認為是各種系統的有效被動熱管理的有前途的材料。然而，固-固轉變通常只吸收或釋放少量的潛熱，而且固-氣和液-氣轉變都伴隨著顯著的體積變化，這對于大多數實際應用是不適合的因此，具有相對高的潛熱、可控制的體積變化和實際相關的相變溫度的固-液PCM得到了廣泛的研究。各種有機和無機材料已被用作固體-液體PCMs，有機PCMs包括石蠟、脂肪酸和聚乙二醇，而無機PCMs包括幾種鹽和鹽水合物。
通常研究的固體-液體PCMs的主要缺點是它們的導熱系數(k)低，例如，石蠟和鹽水合物的k值分別為~ 0.2和1 W/mk，這些值明顯低于金屬、陶瓷或碳基材料的k值，它們的k值范圍從幾十到幾百W/mk。提高PCM的k值的一種方法是在PCM基體中分散具有高k值的金屬、陶瓷或碳基微或納米顆粒。然而，通過這種方法改善k的程度是有限的。而且，通過這種方法制備的復合材料具有低加工性，這限制了它們在任意形狀因素系統中的易于應用。
制備具有可加工性的PCM的常見方法是將PCM裁剪成宏，微或納米顆粒。然后，這些顆粒可以分散在連續相基質中，以達到所需的目的。然而，大多數高k材料是剛性固體，在相對溫和的條件下將PCM顆粒分散在這樣的基質中是具有挑戰性的。Ga和Ga基合金在室溫附近或以下以液態存在，由于其高可塑性和高k的綜合優勢，液態金屬（LM）被應用于各種熱管理應用中。
展開 