建筑金屬材料與熱處理工藝關(guān)系的探討

摘 要：在我國的建筑領(lǐng)域中，為了更好地提高建筑金屬材料的利用效率，充分合理利用金屬資源，在建筑金屬材料的使用過程中，需要加強(qiáng)熱處理工藝在金屬材料中的應(yīng)用，規(guī)范金屬材料的加工處理工藝，努力做到物盡其用，節(jié)約資源。如果建筑金屬材料不能夠使用合理正確的熱處理工藝進(jìn)行處理的話，不僅會(huì)對(duì)材料的機(jī)械性能造成不良影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞材料的原有性能，因此對(duì)于金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系進(jìn)行探討和研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文將通過金屬材料的切削性、切邊橫量、斷裂韌性與熱處理工藝相關(guān)系數(shù)的關(guān)系，對(duì)于金屬材料與熱處理工藝關(guān)系進(jìn)行探討和研究，希望給讀者一定的啟示。

關(guān)鍵詞：建筑金屬材料；熱處理工藝；關(guān)系探討

中圖分類號(hào)：TU51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）10-0239-01

1建筑金屬材料的切削性能與熱處理預(yù)熱的關(guān)系

為了更好的利用建筑金屬材料的固有價(jià)值，通常情況下都會(huì)對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理工藝加工，科學(xué)有效的熱處理不僅可以提高金屬材料的基本性能，還可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。在金屬材料進(jìn)行切削的過程中，由于各種金屬材料的基本性能、金屬的硬度、金屬材料的切削環(huán)境和條件等具有很大的差異性，因此各種材料的切削效果也不盡相同。熱處理的預(yù)熱處理對(duì)象主要是各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及熱加工過程產(chǎn)生的缺陷，并為以后切削加工及熱處理準(zhǔn)備良好的組織狀態(tài)。因此對(duì)于部分金屬材料進(jìn)行預(yù)熱的熱處理，可以在很大的程度上保證材料的切削性能，提高加工的精度，避免材料質(zhì)量問題。

齒坯材料在經(jīng)過切削處理之后，通常由于齒坯的硬度不夠而經(jīng)常出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，由于粘刀現(xiàn)象會(huì)形成一定的積屑，導(dǎo)致加工零件光滑度較低，不利于加工零件正常加工。如果選擇正火+不完全淬火的熱處理工藝，可以使切屑從帶狀向擠裂多渡，不僅保證了加工材料的光滑程度，同時(shí)還可以減少粘刀現(xiàn)象，提高金屬材料的切削性能。再比如鋁合金在使用之前都會(huì)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)熱處理，再進(jìn)行切削加工，這不僅可以提高鋁合金的切削性能，還可以為金屬材料的后期熱處理奠定基礎(chǔ)。

2建筑金屬材料的切變模量與熱處理溫度的關(guān)系

金屬材料的熱處理是一種在特定條件下對(duì)于金屬材料進(jìn)行加熱、保溫、冷卻處理的工藝，它主要是通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)來達(dá)到控制材料基本性能的目的。熱處理的溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，也是保證材料基本性能的關(guān)鍵，因此對(duì)于保證材料的相關(guān)強(qiáng)度、韌性等發(fā)揮著重要的作用。

切變模量是衡量金屬材料性能的主要指標(biāo)之一，金屬材料在受到剪切應(yīng)力之后，金屬材料必然會(huì)發(fā)生一定的形變，在彈性形變范圍之內(nèi)的切應(yīng)力與切應(yīng)變之間的比值就是金屬材料的切變模量。切變模量可以很好地體現(xiàn)材料的切應(yīng)變的抵抗力，一般情況下，金屬材料的切變模量越大，金屬材料的剛性就越強(qiáng)。在金屬材料經(jīng)過熱處理之后，材料的相關(guān)性能也會(huì)發(fā)生一定的改變，緊接著切變模量也會(huì)隨之發(fā)生變化，具體的變化會(huì)和材料的相關(guān)性能變化保持一致。

材料彈性模量大小主要取決于原子間作用力的大小，而原子間的作用力又受到材料的結(jié)構(gòu)、溫度、性質(zhì)等有關(guān)，當(dāng)材料經(jīng)過熱處理之后，就會(huì)對(duì)這些如材料的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)產(chǎn)生影響，由此就會(huì)使原子作用力發(fā)生變化，由此材料彈性模量也會(huì)發(fā)生變動(dòng)，因此要將熱處理的回火溫度和材料相應(yīng)的硬度控制在一定的合理范圍之內(nèi)。

3建筑金屬材料的斷裂韌性與熱處理溫度的關(guān)系

金屬材料的斷裂韌性是金屬材料的基本屬性，和材料的熱處理工藝有著密切的關(guān)系。由于材料的斷裂韌性不同，各種材料在接受到外力作用下的反應(yīng)程度也不盡相同，而從斷裂力學(xué)的角度來看，任何的金屬材料都不是完美的，任何材料實(shí)際都含有不同數(shù)量、不同尺寸的裂紋。而為了防止金屬材料出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，提高材料的性能和硬度，就必須不斷的改變金屬內(nèi)部的本身結(jié)構(gòu)，降低金屬內(nèi)部的錯(cuò)位程度和位錯(cuò)密度。而目前最有效的降低金屬內(nèi)部的錯(cuò)位程度和位錯(cuò)密度的方法就是對(duì)金屬材料進(jìn)行細(xì)晶強(qiáng)化處理，細(xì)晶強(qiáng)化的基本原理就是對(duì)材料進(jìn)行熱處理，再進(jìn)行結(jié)晶，使得晶界所占比例增高，從而提高材料的強(qiáng)韌性。當(dāng)材料的熱處理溫度達(dá)到一定高度時(shí)，金屬材料的宏觀性能會(huì)發(fā)生變化，而為了保證材料的原子發(fā)生擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)材料的再結(jié)晶，就必須控制好材料的熱處理的溫度，否則將會(huì)影響到材料的斷裂韌性。

4建筑金屬材料抗應(yīng)力腐蝕開裂與熱處理應(yīng)力的關(guān)系

金屬材料的應(yīng)力腐蝕開裂是指材料在特殊的環(huán)境下受到了一定的拉伸作用力的影響，同時(shí)又受到了周圍惡劣環(huán)境的腐蝕，材料所發(fā)生的斷裂和損壞。而金屬材料的受熱之后，材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和相關(guān)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生一定的變化，因此也會(huì)增強(qiáng)金屬材料的熱處理應(yīng)力。

金屬材料由于受到熱處理應(yīng)力的影響，外界溫度高于材料內(nèi)部溫度，但是等到冷卻時(shí)，金屬表層溫度會(huì)迅速下降，甚至低于內(nèi)部溫度，從而使得材料內(nèi)部產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，但是隨著材料體積的膨脹，在材料表層也會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)拉應(yīng)力方向相反的表層拉應(yīng)力，二者的相互作用就會(huì)使材料受到殘余應(yīng)力，對(duì)于材料的腐蝕開裂具有一定的影響。

5結(jié)語

隨著我國建筑鋼結(jié)構(gòu)的不斷普及，金屬材料在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用程度和范圍在不斷的擴(kuò)大，各種金屬材料、合金等的處理工藝得到了不斷的完善。金屬材料與熱處理工藝在機(jī)械零件的制造過程中起到了十分重要的作用，因此在使用熱處理工藝處理金屬材料的過程中，一定要處理好二者之間的關(guān)系，為生產(chǎn)更高水平的金屬零件奠定強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。在未來的發(fā)展中，隨著科學(xué)技術(shù)的更新與進(jìn)步，熱處理工藝在建筑金屬材料的加工和應(yīng)用重必將充當(dāng)著更重要的角色。

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