鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理與相關(guān)問題的初步分析及探尋

胡天江

摘 要：伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會進(jìn)步，我國金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，特別是在鋼結(jié)構(gòu)方面，金屬材料的熱加工有其無法替代的優(yōu)勢。本文從鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的內(nèi)涵、特點(diǎn)和加工過程綜合分析了金屬材料熱處理的項(xiàng)目內(nèi)涵，并著重分析了大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力熱處理過程，旨在為技術(shù)人員提供有價值的參考建議。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；金屬材料；熱處理；接頭消應(yīng)力；研究

1 鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理分析

1.1 鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的內(nèi)涵

金屬材料熱處理問題主要針對的是金屬工件，在進(jìn)入到某種介質(zhì)后，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行加熱，待溫度達(dá)到一定的水平，保持一段時間后，能以不同的速度有效置換出不同性質(zhì)的金屬，最后實(shí)現(xiàn)工件冷卻[1]。在這個過程中，由于發(fā)生了不同的反應(yīng)，就導(dǎo)致金屬表面和內(nèi)部顯微組織發(fā)生了變化，也著重體現(xiàn)出了不同金屬工件的不同性能。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的特點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理主要分為表面熱處理、化學(xué)性熱處理以及整體金屬熱處理3種，由于不同的介質(zhì)以及不同的冷卻溫度，導(dǎo)致金屬發(fā)生了不同的變化。而在進(jìn)行金屬熱處理的過程中，主要借助的是改變材料內(nèi)部組織和化學(xué)成分來轉(zhuǎn)變材料性能，不會對工件的形狀進(jìn)行改變，借助對內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行改善，優(yōu)化展現(xiàn)處理過程的特殊性[2]。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理加工過程

鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理過程主要分為加熱、保溫以及冷卻3個工序。第一，加熱工序。利用熱源或者是現(xiàn)代化液體燃料進(jìn)行處理，保證對加熱過程進(jìn)行準(zhǔn)確控制，在不破壞環(huán)境的前提下，通過熔融的鹽和金屬實(shí)現(xiàn)間接加熱。第二，保溫工序。在系統(tǒng)加熱后，金屬材料若是暴露在空氣中，會受到一定的氧化作用和脫碳作用，需要進(jìn)行保溫操作。特別要注意的是，利用高能密度加熱處理的過程中，由于加熱速度較快，就需要適當(dāng)?shù)谋兀瘜W(xué)熱的保溫時間也較長。第三，加工工序。在鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理最后，要進(jìn)行冷卻加工，不同的工藝形成了不同的冷卻方法，而這需要管理人員針對不同的問題進(jìn)行綜合考量，最重要的就是要集中關(guān)注冷卻速度。其中，正火的冷卻速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于退火的冷卻速度。加之不同材料的冷卻速度參數(shù)也存在差異，就需要再加工中集中優(yōu)化處理。

在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理操作的過程中，管理人員要對部件的性能以及基本參數(shù)進(jìn)行集中的管控，實(shí)現(xiàn)要求和工序的匹配，確保熱處理項(xiàng)目的順利完成，從而滿足不同的工業(yè)要求[3]。

2 大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力熱處理過程

在對大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力進(jìn)行熱處理的過程中，要著重分析應(yīng)力產(chǎn)生的原因，實(shí)際溫度對應(yīng)力的影響也是重要的參考指標(biāo)之一。并且，在焊接過程中，材料的金相變化和熱處理的過程比較相似，這就需要技術(shù)人員在熱處理項(xiàng)目操作過程中著重分析焊接構(gòu)件的基本特性，確保工藝操作的完整性，從而提升焊接構(gòu)件熱處理的實(shí)際效果，以保證達(dá)到實(shí)際項(xiàng)目的需求。

大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力熱處理也要遵循熱處理的基本程序，要著重強(qiáng)化加熱和保溫的時效性。在熱處理的加熱過程中，大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭的消應(yīng)力會在材料屈服點(diǎn)降低的同時實(shí)現(xiàn)縮減，當(dāng)溫度達(dá)到焊后處理溫度，就使得其應(yīng)力留存在屈服點(diǎn)以下。而在熱處理的保溫過程中，影響大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力的因素是蠕變現(xiàn)象，當(dāng)蠕變發(fā)生，則相應(yīng)數(shù)值得到有效降低。

具體的參數(shù)包括，第一，要保證加熱溫度和保溫溫度，并且將下限溫度控制在540～560℃之間。第二，要保證加熱速度控制在200*25/℃·h以下，其中表示的是大型鋼結(jié)構(gòu)焊接的最大板厚度。第三，要控制保溫時間，若是按照一般大型鋼結(jié)構(gòu)的最大板厚進(jìn)行估算，時間要在2～2.5min/mm左右。第四，要控制冷卻速度，要在260℃/h以下，一般結(jié)構(gòu)到達(dá)300℃以下出爐，就會在空氣中完成冷卻。特別要注意的是，在大型鋼結(jié)構(gòu)焊接后接頭消應(yīng)力熱處理過程中，為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問題，就要實(shí)現(xiàn)等溫升溫機(jī)制，以保證工件在300～400℃之間等溫1h，保證整體溫度均勻一致[4]。

3 結(jié)束語

總而言之，在鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理過程中，技術(shù)人員要建立健全完整的操作機(jī)制，優(yōu)化操作流程，確?？刂祈?xiàng)目的完整，也要大力發(fā)展金屬材料熱處理的創(chuàng)新型技術(shù)，為熱處理項(xiàng)目的發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]張野.建筑機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的研究[J].四川水泥，2016，15（5）：273-273.

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[3]于洋，王爾德，胡連喜，等.熱處理對熱靜液擠壓93W-4.9Ni-2.1Fe合金的顯微組織與力學(xué)性能影響[A].2015全國粉末冶金學(xué)術(shù)會議論文集[C].2014：384-390.

[4]中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會成立、Wolfson熱處理中心年會、第六屆設(shè)計與過程集成會議[J].金屬熱處理，2013，17（6）：16-47.

（作者單位：蘭州蘭石房地產(chǎn)開發(fā)有限公司）