金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

郭宇

（哈爾濱工程機械制造有限責任公司 150066）

金屬材料熱處理工藝與技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，而且提高熱處理技術(shù)可以使熱處理工藝更加節(jié)能勢在必行。目前，我國目前的熱處理設(shè)備和工藝更新?lián)Q代非常緩慢，難免會出現(xiàn)這樣那樣的失誤，導致加工工件斷口遺傳現(xiàn)象，脫碳和氧化現(xiàn)象等。同時金屬材料的熱處理工藝落后，即使是同一生產(chǎn)車間處理的工件，往往也會由于滲碳工藝不足而降低使用壽命?？偟膩碚f，目前熱處理技術(shù)存在著自動化、專業(yè)化程度偏低問題。新發(fā)展的工藝與技術(shù)中，應(yīng)用液體和氣體燃料，利用這些熱源可以使浮動粒子進行間接加熱，不僅大大降低了企業(yè)能耗，而且也可以達到需要的目的。

1 金屬材料的分類

金屬材料在現(xiàn)代各行各業(yè)中發(fā)揮著重要作用。其具有耐熱、耐寒等特點，而且隨著多孔金屬材料和納米金屬材料的不斷應(yīng)用，研究領(lǐng)域正在不斷增大。

多孔金屬材料：

多孔金屬材料集高溫和高強度等諸多優(yōu)點于一身的功能性材料。從起落架到安全墊都可以看到多孔金屬材料的身影。多孔金屬材料是優(yōu)良的傳熱介質(zhì).不斷具有較好的通透性和很高的特熱性柜，而且孔隙結(jié)構(gòu)中彌敞分布著大量的有方向性的或隨機的孔洞，這種孔隙結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的隔熱性能。同時也因為壓力降與結(jié)構(gòu)的積弗補了層流對流換熱的低傳熱系數(shù)。多孔金屬結(jié)構(gòu)是目前任何其它加工方法所不能得到的，而且正朝著材料導熱能力的方向發(fā)展。

2 納米金屬材料

金屬材料熱處理新工藝與技術(shù)：

近年來，金屬材料熱處理出現(xiàn)了許多新工藝，這些新工藝在節(jié)能減排上起到了很大的作用，而且還可以使材料硬度更高、性能更佳，大大改善傳統(tǒng)工藝存在的不足。

2.1 淬火工藝技術(shù)

“蘸火”起源于工藝處理的方法，其目的是使過冷奧氏體配合以不同溫度的回火，以大幅滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以將金屬工件加熱到某一適當溫度并浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能。當淬火時的快速冷卻到一定程度時工件便會發(fā)生扭曲變形甚至開裂，也有的產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會造成冷裂紋，回火有完全淬火和不完全淬火淬火后金屬的奧氏體碳含量也增加，淬火后要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。加熱與保溫時要選擇合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式，冷卻階段可有效減少馬氏體轉(zhuǎn)變的內(nèi)應(yīng)力，同時通過快速加熱實現(xiàn)局部淬火。

保溫一定時間，再以大于臨界淬火速度冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體組織的過程。馬氏體是奧氏體通過無擴散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相。一般在低碳鋼中具有較高的塑性和強度，淬火后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而鐵素體不發(fā)生變化，最終將鋼加熱Ac3溫度以上。但如果超過太多，工件沖擊韌性下降，同時脆性增加，并且也不能達到要求的性能。目前，隨著測試技術(shù)的不斷完善，循環(huán)快速加熱淬火的強度也逐漸升高，鋼經(jīng)過多次相變重結(jié)晶可使晶粒細化，而普通低碳鋼通過低沮回火可獲得良好效果。

中碳鋼淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍，對其采用快速、短時加熱。在馬氏體板條外面包著一層厚100～200朋殘余奧氏體，能有效提高斷裂韌性.如果采用快速，就會使其強度和耐磨性比其它冷作模的韌性得到大幅度提升。

2.2 合理的工藝手段

金屬材料具有復雜的晶體結(jié)構(gòu)，滲碳體塑性和韌性幾乎為零，不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。常用鑄鋼主要用于受力不大，韌性好的機械零件。金屬的熱處理是將金屬在固態(tài)下進行保溫和冷卻，以為后續(xù)的機械加工或進一步的熱處理做準備。加熱是各種熱處理中的主要環(huán)節(jié)，其目的是將加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼快速冷卻到A1以下，然后連續(xù)冷卻至室溫，主要作用降低硬度，從而為淬火做好組織準備。

2.3 超硬涂層技術(shù)

即對金屬材料內(nèi)部不作任何處理。在現(xiàn)有的金屬材料熱處理技術(shù)中采用超硬涂層技術(shù)使金屬材料表面硬度得到有效提高。

2.4 真空熱處理技術(shù)

真空熱處理技術(shù)能減少有毒氣體的排放，有明顯的節(jié)能效果和環(huán)保效果。不但可以有效防止金屬材料變形。而且還可以克服了傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的不足。

2.5 熱處理CAD技術(shù)

熱處理CAD技術(shù)可以分為完全退火和等溫退火等。這需要說明的是完全退火應(yīng)用比較寬泛，而去應(yīng)力退火會引起鋼件在加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。熱處理CAD技術(shù)能夠有效預(yù)見金屬材料熱處理效果，能夠避免較多的不必要問題。

3 金屬材料熱處理變形的控制

3.1 做好預(yù)處理

金屬材料的在預(yù)處理過程中，除了要嚴格控制：pH值外，還要增加工序。采用的保護性氣體可使鐵坯表面的油垢在高溫下分解和蒸發(fā)，同時還能對含碳量較高的鐵坯起表面脫碳作用，這種鐵坯處理法適用于鑄鐵坯體及厚鋼板成型鐵坯的表面處理。還有的預(yù)處理的方法是根據(jù)品種、鑄鐵坯的璧厚清除表面夾雜，經(jīng)過噴砂后發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)加以焊補。

3.2 合理配置零件結(jié)構(gòu)

金屬零件厚的部分冷得慢、薄的部分冷得快，因而應(yīng)盡可能縮減工作的薄厚差異。為了確保零件截面均勻，應(yīng)當對零件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

隨著金屬材料熱處理工藝及技術(shù)同樣在不斷發(fā)展，金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用促使了金屬產(chǎn)品質(zhì)量得到提升。金屬材料熱處理后再開展機械加工，可以實現(xiàn)對金屬材料熱處理變形的控制。同時，在進行金屬熱處理中可控氣氛應(yīng)用較為廣泛。

總之，工業(yè)生產(chǎn)中，需要提高金屬材料的機械性能。在設(shè)計中正確制定熱處理工藝的融合，這樣不僅會提高材料的機械性能，而且還可以改變它的原子排列，進而滿足工程技術(shù)的需要。隨著金屬材料熱處理工藝和技術(shù)亦在日益完善。金屬材料熱處理工藝和技術(shù)要實現(xiàn)技術(shù)的全面性，從而不斷提高工藝水平。

參考文獻

[1]苗高蕾.金屬材料熱處理技術(shù)的發(fā)展[J].時代農(nóng)機，2015（11）：112～114.

[2]苗高蕾.金屬材料與熱處理關(guān)系淺議[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2014（33）：78～79.