过冷奥氏体的等温冷却转变课件

第一部分：说课第一部分：说课 教学内容教学内容 教学目标教学目标 重点难点重点难点 学情分析学情分析 教学设计教学设计1第一部分：说课 教学内容 教学目标 重点难点 学情分析 教学 概概 述述冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同可造成钢冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同可造成钢的热处理组织和性能有巨大差异，合理制订热处理工艺需的热处理组织和性能有巨大差异，合理制订热处理工艺需要准确的理论依据。要准确的理论依据。奥氏体的等温冷却转变曲线是冷却工艺的理论依据。奥氏体的等温冷却转变曲线是冷却工艺的理论依据。实验研究建立奥氏体的等温冷却转变曲线的方法是本学科实验研究建立奥氏体的等温冷却转变曲线的方法是本学科典型的研究方法之一。典型的研究方法之一。2 概 述冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同 教学内容教学内容1.引言引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析3 教学内容1.引言3 重点难点重点难点1.引言引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析4 重点难点1.引言4 教学目标教学目标掌握建立过冷掌握建立过冷奥氏体等温冷奥氏体等温冷却曲线图的实却曲线图的实验方法；掌握验方法；掌握过冷奥氏体转过冷奥氏体转变中的相变驱变中的相变驱动力及原子扩动力及原子扩散。散。理解热处理工理解热处理工艺的全过程及艺的全过程及关键；能利用关键；能利用过冷奥氏体等过冷奥氏体等温转变曲线分温转变曲线分析钢在热处理析钢在热处理过程中的各种过程中的各种组织变化。组织变化。初步形成实初步形成实验研究解决验研究解决具体问题的具体问题的思维模式，思维模式，具备一定的具备一定的实验设计能实验设计能力。力。知识目标知识目标能力目标能力目标素质目标素质目标5 教学目标掌握建立过冷奥氏体等温冷却曲线图的实验方法；学情分析学情分析授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学期的工科授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学期的工科专业学生。专业学生。学生对奥氏体在温度变化过程中的转变的认识往往还停留学生对奥氏体在温度变化过程中的转变的认识往往还停留在铁碳相图这一阶段。同时实验条件的不足使得用实验方在铁碳相图这一阶段。同时实验条件的不足使得用实验方法建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线只能通过课堂讲授来法建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线只能通过课堂讲授来理解，这对课程学习均产生不利影响理解，这对课程学习均产生不利影响。6 学情分析授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学 教学设计教学设计主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高课堂教学主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高课堂教学效率，采用线图、表格、金相照片等多种总结手段对比、效率，采用线图、表格、金相照片等多种总结手段对比、归纳进行教学。归纳进行教学。精心设计课堂引言，动学生积极性，交代清楚本课堂要讲精心设计课堂引言，动学生积极性，交代清楚本课堂要讲授和讨论的问题。授和讨论的问题。注意讲授法和其他多种教学方法的有机结合注意讲授法和其他多种教学方法的有机结合。7 教学设计主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高过冷奥氏体的等温冷却转变曲线过冷奥氏体的等温冷却转变曲线8过冷奥氏体的等温冷却转变曲线8热处理的三个步骤：热处理的三个步骤：-Step1.-Step1.加热加热-Step2.-Step2.保温保温-Step3.-Step3.冷却冷却图图图图1 1-1 1 两两两两种种种种不不不不同同同同的的的的热热热热处处处处理理理理工工工工艺艺艺艺-1 1.连连连连续续续续冷冷冷冷却却却却转转转转变变变变-2 2.等等等等温温温温冷冷冷冷却却却却转转转转变变变变 -Step1.-Step1.加热到高于加热到高于加热到高于加热到高于A1A1的某个温度。的某个温度。的某个温度。的某个温度。-Step2.-Step2.在高于在高于在高于在高于A1A1的某个温度长时间保温。的某个温度长时间保温。的某个温度长时间保温。的某个温度长时间保温。-Step3.-Step3.以不同的冷却速度和方式冷却，其目以不同的冷却速度和方式冷却，其目以不同的冷却速度和方式冷却，其目以不同的冷却速度和方式冷却，其目的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性能。能。能。能。-Step1+Step2=奥氏体化奥氏体化-Step3 则是热处理的关键步骤则是热处理的关键步骤1.引言引言9热处理的三个步骤：图1-1 两种不同的热处理工艺-Stepl奥氏体转变为珠光体？奥氏体转变为珠光体？Step3.当温度降低到低于当温度降低到低于723时时:1.稳定奥氏体稳定奥氏体 不稳定奥氏体不稳定奥氏体2.然后，不稳定奥氏体然后，不稳定奥氏体?(unknow)Step1+Step2=奥氏体化奥氏体化 获得微观组织获得微观组织获得微观组织获得微观组织:均匀、稳定的奥氏体组织均匀、稳定的奥氏体组织均匀、稳定的奥氏体组织均匀、稳定的奥氏体组织2.1.?=珠光体珠光体2.2.?=暂时未知暂时未知可以！这从相图中也可以直接可以！这从相图中也可以直接看出看出怎样处理怎样处理?图图图图1-2.1-2.简化铁碳合金相图简化铁碳合金相图简化铁碳合金相图简化铁碳合金相图10奥氏体转变为珠光体？Step3.当温度降低到低于723时:l我们我们动手做实验动手做实验来解决这一问题来解决这一问题!l我们都是未来的我们都是未来的工程师工程师!11我们动手做实验来解决这一问题!我们都是未来的工程师!11l等温热处理试验等温热处理试验uu共析钢等温热处理实验步骤：共析钢等温热处理实验步骤：共析钢等温热处理实验步骤：共析钢等温热处理实验步骤：Step1.Step1.加热；加热；加热；加热；Step2.Step2.保温；保温；保温；保温；Step3.Step3.淬火淬火淬火淬火；Step4.Step4.盐浴保温盐浴保温盐浴保温盐浴保温；Step5.Step5.淬火淬火淬火淬火；Step6.Step6.观察并区分微观组织；观察并区分微观组织；观察并区分微观组织；观察并区分微观组织；图图图图2-1.2-1.共析钢等温热处理实验共析钢等温热处理实验共析钢等温热处理实验共析钢等温热处理实验2134562.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立12等温热处理试验共析钢等温热处理实验步骤：图2-1.共析钢等uu步骤步骤Step1.Step1.加热加热Step2.Step2.保温保温Step3.Step3.淬火淬火Step4.Step4.盐浴盐浴Step5.Step5.淬火淬火Step6.Step6.观察微观组织观察微观组织uu目的目的1+2.1+2.奥氏体化，获得均匀奥氏体化，获得均匀稳定的奥氏体组织；稳定的奥氏体组织；3.3.迅速降温至低于迅速降温至低于A1A1线的线的某个温度；某个温度；4.4.在在3 3步所给定的温度下步所给定的温度下盐浴保温；盐浴保温；5.5.淬火以保留淬火以保留4 4步所获得步所获得的热处理微观组织；的热处理微观组织；6.6.观察区分第观察区分第5 5步所获得步所获得的微观组织；的微观组织；13步骤目的 15506502s10s5s2s5s10s30s40s过冷奥氏体过冷奥氏体+珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体+珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体+珠光体珠光体珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体过冷奥氏体过冷奥氏体+托氏体托氏体过冷奥氏体过冷奥氏体+托氏体托氏体托氏体托氏体145506502s10s5s2s5s10s30s40s过冷奥氏l在不同温度下保温将在不同温度下保温将获得不同的组织；获得不同的组织；如图，从上至下依次为：如图，从上至下依次为：珠光体（珠光体（P）；）；索氏体（索氏体（S）；）；托氏体（托氏体（T）；）；上贝氏体（上贝氏体（B上）；上）；下贝氏体（下贝氏体（B下）；下）；马氏体（马氏体（M）；）；15在不同温度下保温将获得不同的组织；15l过冷奥氏体等温冷却转变曲线过冷奥氏体等温冷却转变曲线 每一种组织在不同的温度下都有转变的每一种组织在不同的温度下都有转变的每一种组织在不同的温度下都有转变的每一种组织在不同的温度下都有转变的开始和终了点，将开始点和终了点依次相连开始和终了点，将开始点和终了点依次相连开始和终了点，将开始点和终了点依次相连开始和终了点，将开始点和终了点依次相连就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。1.as-Transformation-start point at Temperature(a);1.as-Transformation-start point at Temperature(a);2.af-Transformation-finish point at Temperature(a);2.af-Transformation-finish point at Temperature(a);3.bs-Transformation-start point at Temperature(b);3.bs-Transformation-start point at Temperature(b);4.bf-Transformation-finish point at Temperature(b);4.bf-Transformation-finish point at Temperature(b);5.cs-Transformation-start point at Temperature(c);5.cs-Transformation-start point at Temperature(c);6.cf-Transformation-finish point at Temperature(c);6.cf-Transformation-finish point at Temperature(c);左实线左实线左实线左实线等温转变开始线；等温转变开始线；等温转变开始线；等温转变开始线；右实线右实线右实线右实线等温转变终了线；等温转变终了线；等温转变终了线；等温转变终了线；16过冷奥氏体等温冷却转变曲线 每一种组织在不同的术语释义术语释义 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线表示表示表示表示A A过以不同速度冷却到临界点过以不同速度冷却到临界点过以不同速度冷却到临界点过以不同速度冷却到临界点A1 A1 以下，在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲以下，在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲以下，在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲以下，在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。线。线。线。因其形状又称因其形状又称C 曲线、曲线、S 曲线。曲线。过冷奥氏体等温转变曲线又称过冷奥氏体等温转变曲线又称过冷奥氏体等温转变曲线又称过冷奥氏体等温转变曲线又称TTT曲线曲线(Time-Temperature-Transformation diagram)17术语释义 过冷奥氏体等温转变曲线表示A过以不同速度冷却到临理解记忆理解记忆 将将C 曲线分为上、中、曲线分为上、中、下三区，中区又分为左、下三区，中区又分为左、中、右三区。中、右三区。时间时间温度温度A1MSMfA过冷过冷PBMAMABAP转变开始线转变开始线转变终了线转变终了线奥氏体奥氏体18理解记忆 将C 曲线分为上、中、下三区，中区又分为左、中、转变开始线与纵坐标之间转变开始线与纵坐标之间转变开始线与纵坐标之间转变开始线与纵坐标之间的距离为的距离为的距离为的距离为孕育期孕育期孕育期孕育期。l l孕育期越短孕育期越短孕育期越短孕育期越短,A A过过过过稳定性越稳定性越稳定性越稳定性越小。小。小。小。l l孕育期最小处称孕育期最小处称孕育期最小处称孕育期最小处称C C 曲线的曲线的曲线的曲线的“鼻尖鼻尖鼻尖鼻尖”。l l碳钢鼻尖处的温度为碳钢鼻尖处的温度为碳钢鼻尖处的温度为碳钢鼻尖处的温度为550550。3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析A119 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。3.过冷奥氏体等l l在鼻尖以上，温度较高，相在鼻尖以上，温度较高，相在鼻尖以上，温度较高，相在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小变驱动力小变驱动力小变驱动力小。即：。即：。即：。即：上部：随上部：随上部：随上部：随T T ，TT，孕育，孕育，孕育，孕育期期期期 ，V V转变转变转变转变变快；变快；变快；变快；l l在鼻尖以下，温度较低，扩在鼻尖以下，温度较低，扩在鼻尖以下，温度较低，扩在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。散困难。散困难。散困难。A A过过过过稳定性稳定性稳定性稳定性。即：。即：。即：。即：下部：随下部：随下部：随下部：随T T ，TT，孕育，孕育，孕育，孕育期期期期，V V转变转变变慢；变慢；变慢；变慢；A120在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小。即：A120l lWhyWhy出现上述现象？出现上述现象？出现上述现象？出现上述现象？上部：上部：上部：上部：T T，F F也也也也，相变驱动力，相变驱动力，相变驱动力，相变驱动力;T T，扩散系数，扩散系数，扩散系数，扩散系数D D也也也也，扩散能力，扩散能力，扩散能力，扩散能力。有了有了有了有了C“C“鼻子鼻子鼻子鼻子”最佳转变条件处最佳转变条件处最佳转变条件处最佳转变条件处:上部上部上部上部:F F 主宰，主宰，主宰，主宰，下部下部下部下部:D :D 主宰。主宰。主宰。主宰。C C曲线明确表示了曲线明确表示了曲线明确表示了曲线明确表示了A A过过过过在不同温度下的等温转变产物。在不同温度下的等温转变产物。在不同温度下的等温转变产物。在不同温度下的等温转变产物。21Why出现上述现象？21 实际生产中钢的热处理是否遵循等温实际生产中钢的热处理是否遵循等温冷却转变曲线？举例说明。冷却转变曲线？举例说明。如果不遵循等如果不遵循等温冷却转变曲线则作何处理？温冷却转变曲线则作何处理？22 实际生产中钢的热处理是否遵循等温冷却转变曲线