論熱處理工藝在提高金屬零件制造水平中的作用

潘勇

摘 要：在金屬零件制造的過程中，熱處理工藝是確保金屬零件質(zhì)量的關(guān)鍵性技術(shù)，對(duì)金屬零件制造水平的提高有重要的作用。因此，討論熱處理工藝在提高金屬零件制造水平中的作用具有重要意義。文章將結(jié)合熱處理工藝在金屬零件制造過程中的實(shí)際應(yīng)用情況，探討熱處理工藝在提高金屬零件制造水平中的作用。

關(guān)鍵詞：熱處理工藝；金屬零件；作用

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，金屬處理工藝也有了很大的進(jìn)步和提高。在金屬零件制造過程中，熱處理工藝是影響金屬零件制造水平的重要措施。熱處理技術(shù)能夠幫助金屬零件在獲得所需性能的前提下，通過改變相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)，例如金屬零件的加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻方式等，改變金屬零件的加工過程，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、縮短生產(chǎn)周期的目的。熱處理技術(shù)在金屬工藝制造過程中是一種值得推廣的、對(duì)提高金屬工藝水平有幫助的金屬加工工藝。

金屬材料熱處理過程是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度在不同的介質(zhì)中冷卻，通過改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)來(lái)改變其性能的一種工藝。正確的熱處理工藝能夠提高某些金屬材料的機(jī)械性能，而不合理的熱處理?xiàng)l件，會(huì)降低金屬材料的性能。因此，在熱處理技術(shù)使用的過程中，必須根據(jù)金屬材料與成分，合理分析該種金屬材料與熱處理工藝之間的關(guān)系。提前制訂合理的處理工藝，科學(xué)安排工藝流程，這樣才能實(shí)現(xiàn)提高金屬零件制造水平的目標(biāo)。文章將具體分析熱處理工藝對(duì)提高金屬零件制造水平的作用。

1 熱處理工藝能夠提高金屬材料切削功能和切削強(qiáng)度

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)金屬零件的性能要求變得越來(lái)越高，傳統(tǒng)的工藝技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要。在進(jìn)行金屬零件加工的過程中，要求金屬零件要具備較高的切削功能和切削強(qiáng)度。為了滿足這一要求，在進(jìn)行加工的過程中需要做好金屬材料切削和熱處理工藝之間的溝通，使其能配合得較為默契，從而完成對(duì)金屬材料的熱處理，這樣不僅能減少切削過程中的缺陷，提高金屬零件加工的性能，同時(shí)還能提高金屬零件制造的效率。

例如：在對(duì)齒坯類金屬材料進(jìn)行切削處理時(shí)，第一步就是要進(jìn)行熱處理，可以采用正火和不完全淬火的熱處理方式。經(jīng)過熱處理后的齒坯類金屬材料在切削時(shí)比較碎裂，從而使得金屬材料切削粘刀的概率大大降低。此外，經(jīng)過熱處理后的齒坯類金屬材料的硬度也會(huì)變大，這對(duì)于減少切削粘刀現(xiàn)象的發(fā)生也有很大的幫助。在進(jìn)行鋁合金類的金屬材料切削時(shí)，采用固溶熱處理工藝，可以使得金屬材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)變得更加均勻，從而使得切屑加工的精度變得更高。

2 熱處理工藝能夠提高金屬材料的斷裂韌性

在金屬進(jìn)行工藝處理過程中，金屬零件最容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，根據(jù)金屬的斷裂力學(xué)理論進(jìn)行研究，金屬斷裂的現(xiàn)象是普遍存在的。任何材質(zhì)的金屬都會(huì)存在不同數(shù)量、不同尺寸的金屬裂紋。根據(jù)每種金屬的屬性特點(diǎn)，金屬的斷裂韌性也有著很大的差別。所謂金屬的斷裂韌性就是指金屬的裂紋在受到不同程度的外力作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生抵抗裂紋的反作用力，這種抵抗裂紋擴(kuò)展的性能就是金屬的斷裂韌性。日常生活中，在對(duì)金屬進(jìn)行裂紋韌性的測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)金屬進(jìn)行熱處理可以讓金屬的組織發(fā)生變化，如果金屬再次接受熱處理，只有當(dāng)應(yīng)力和溫度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，金屬才有可能發(fā)生動(dòng)態(tài)結(jié)晶。對(duì)于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來(lái)提高金屬材料的斷裂韌性。

例如：在SY鋼坯料上線切割適當(dāng)?shù)男A柱，機(jī)加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型熱模擬試驗(yàn)機(jī)上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50%，然后在空氣中冷至室溫，再進(jìn)行680℃×6hAC（空冷）的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學(xué)物質(zhì)顯示晶粒形貌。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：在700℃時(shí)，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經(jīng)有少量出現(xiàn)，但仍然以變形拉長(zhǎng)的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細(xì)小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達(dá)到Y(jié)B12級(jí)。在900℃以上，晶粒開始長(zhǎng)大。因此，為了提高此種鋼的斷裂韌性，在對(duì)其進(jìn)行熱處理時(shí)溫度應(yīng)控制在900℃左右。

3 熱處理工藝能夠減少金屬應(yīng)力腐蝕開裂

金屬材料在拉伸應(yīng)力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下發(fā)生的脆性斷裂破壞稱為應(yīng)力腐蝕開裂。應(yīng)力腐蝕開裂在金屬零件制造過程中是一種常見的延遲斷裂的現(xiàn)象。金屬應(yīng)力的大小和金屬材料的斷裂時(shí)間以及金屬介質(zhì)有很大關(guān)系，不同的開裂時(shí)間和金屬介質(zhì)會(huì)導(dǎo)致金屬應(yīng)力的不同，通常來(lái)說(shuō)金屬材料的應(yīng)力可能是幾分鐘，也可能是幾年。大部分引起應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力是金屬在焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。熱處理工藝能夠幫助金屬材料實(shí)現(xiàn)在以后制造和使用過程中減少腐蝕開裂，延長(zhǎng)使用壽命的目標(biāo)。

例如：在對(duì)金屬進(jìn)行焊接前要控制金屬材料整體溫差，只有當(dāng)溫差較小時(shí)才能對(duì)金屬進(jìn)行焊接。在對(duì)金屬進(jìn)行焊接時(shí)，金屬材料要進(jìn)行持續(xù)的熱處理，這樣不僅能夠減少焊接過程中金屬材料的溫度變化，使其溫度呈現(xiàn)平穩(wěn)的變化趨勢(shì)，還可以有效避免金屬焊接過程中因受熱不均而出現(xiàn)的裂縫，使金屬焊接的應(yīng)力處于一個(gè)較小的狀態(tài)。在金屬材料焊接之后進(jìn)行熱處理，會(huì)使得金屬材料的拉應(yīng)力值大幅度下降，從而使得金屬表面鈍化膜破壞的速度變緩，進(jìn)而使得應(yīng)力腐蝕速率大幅度下降，這樣就可以降低應(yīng)力腐蝕開裂的概率。此外，在金屬材料焊接之后進(jìn)行熱處理，殘余應(yīng)力消除的效果會(huì)隨著溫度的升高而愈加明顯，金屬材料的抗應(yīng)力腐蝕能力也會(huì)有明顯地提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在金屬零件制造的過程中，熱處理工藝的應(yīng)用將會(huì)影響金屬零件制造的水平。采用熱處理工藝，不僅能保證金屬零件的性能，同時(shí)還可以利用多種技術(shù)改變金屬零件制造過程中的能耗問題，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。此外，采用熱處理工藝還能大大提高金屬零件生產(chǎn)的效率，有效縮短生產(chǎn)周期。因此，在金屬制造的過程中要對(duì)熱處理技術(shù)給予高度的重視。

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