機械制造中金屬的熱處理工藝芻議

朱宇娟

（蘭州現(xiàn)代職業(yè)學院理工學院，甘肅 蘭州 730000）

目前在汽車、航天、農(nóng)機、礦山、化工等諸多領域運用的金屬零部件，在機械制造中均是通過熱處理來優(yōu)化改善組織性能，以此來最大程度適應各個行業(yè)發(fā)展性能要求。金屬零部件主要是基于熱處理來優(yōu)化材料內(nèi)部組織，對其表面化學組成成分、綜合性能等集中優(yōu)化。目前在鋼、銅、鐵、鎂等諸多合金部件中，應用較多的金屬元素就是鋼鐵元素。所以，本文要注重以鋼鐵為例展開分析，對金屬熱處理技術工藝進行應用探究。

1 金屬的熱處理工序概述

1.1 加熱

在金屬熱處理中，要注重對金屬實施有效加熱。比如基于A1為臨界點，當加熱處于臨界點之下，其內(nèi)部組織不會產(chǎn)生改變。如果獲取奧氏體組織，此階段加熱要注重達到臨界點之上。由于較多工件在加熱中處于暴露的空氣環(huán)境中，為了保障通過熱處理的部件自身性能不會受到加熱階段氧化、脫碳現(xiàn)狀影響，要注重選取針對性保護措施實施加熱，比如選取真空、熔融鹽加熱操作等。相關加工企業(yè)要注重基于自身各項需求選取相應熱源實施有效加熱，或是基于各類介質(zhì)實施間接加熱操作[1]。

1.2 保溫

當前在機械制造加工中，諸多部件在加熱階段暴露在空氣環(huán)境中會產(chǎn)生氧化、脫碳反應。其次，當部件整體規(guī)格較大，在加熱中要注重保障加熱均勻，對其實施有效保溫。有部分部件材料選取中，要注重參照尺寸大小、保溫介質(zhì)、保溫時間長短進行選取。正常情況下，部件尺寸較大對應的熱能傳導性就較差，所以要通過較長時間實施保溫，保障部件能充分熱透[2]。

1.3 冷卻

在金屬熱處理操作中冷卻是相對重要的環(huán)節(jié)，通過冷卻操作處理之后的組織性能受到冷卻速率、冷卻技術工藝、冷卻方法影響較大。所以當前要注重對各類冷卻操作方法工藝集中管控，規(guī)范化控制冷卻速率。在正常情況下，退火冷卻速率要小于正火冷卻速率、淬火冷卻速度[3]。

2 金屬熱處理分類分析

2.1 整體熱處理

現(xiàn)階段要先對部件整體實施全面加熱，之后基于相對穩(wěn)定的速率實施有效冷卻管控，這樣能對其整體性能集中優(yōu)化，其屬于熱處理操作。在各類常見的鋼鐵材料熱處理中，要注重選取退火、正火、淬火、回火處理。在退火操作中，即是將各類待加工金屬部件加熱到一定溫度以后，基于金屬材料差異性以及各類尺寸大小展開保溫處理操作，之后實施有效冷卻。通過退火處理的部件其內(nèi)部組織處于相對平衡的狀態(tài)，在材料硬度不斷降低基礎上要注重適度提升材料整體可塑性，便于加工處理操作。在各項工藝技術應用中，要注重對各項工序?qū)嵤┙M織準備。其中各類機械部件綜合性能差異性突出，要選取各項工藝技術來滿足其各項要求。

正火是將金屬部件有效加熱到一定溫度之后進行保溫，之后將其放置在空氣環(huán)境中實施冷卻處理。金屬部件基于正火能全面提升力學性能，對各類組織缺陷有效控制。更有助于機械加工活動進行，還能為后續(xù)各項工藝操作執(zhí)行奠定基礎。在正火時，要注重對各類部件實施最終熱處理，與退火相比，通過正火處理的部件內(nèi)部組織結(jié)構更為精細。在淬火處理中，要注重將金屬部件加熱到一定溫度之后實施保溫處理，之后將其放置在粹冷介質(zhì)中實施快速冷卻。當前常用的淬冷介質(zhì)主要是水、油、無機鹽等，不同金屬部件對淬冷介質(zhì)的選取存有一定差異。高效化淬火能有效獲取馬氏體、貝氏體組織，為后續(xù)各項組織操作提供保障。

在回火中，鋼件通過淬火處理之后，其整體脆性不斷提升。為了對脆性有效控制，要注重做好加熱管控。其中正常情況下，溫度要高于室溫，低于650℃之間的某一溫度。通過長期保溫之后，要注重展開冷卻操作。經(jīng)過回火的鋼件，要注重具備淬火的硬度、強度、耐磨屬性，其整體塑性、硬度會不斷提升。

在常用的回火技術工藝中，要注重做好中高溫回火。低溫回火速率要注重控制在150℃～250℃范圍中，基于低溫回火的部件能獲取回火馬氏體組織，在操作中，要應用到較多工件。其中低溫回火的相關部件硬度較高、耐磨性突出且內(nèi)應力較小、脆性偏低。中溫回火要控制在350℃～500℃范圍內(nèi)，基于中溫回火的相關部件能獲取屈氏體組織，硬度范圍處于HRC35-50。在熱作模具以及彈簧高效化處理中應用較多，基于中文回火部件其整體韌度較高，對應的屈服強度、彈性極限偏高。在淬火處理之后，基于高溫回火也稱之為調(diào)制處理操作。當前主要是應用在連桿、齒輪等重要器械中。

2.2 表面熱處理

當前為了保障金屬部件表面具備良好的力學性能，要注重對其表面實施針對性加熱處理操作，其屬于表面熱處理操作。其中在表面熱處理技術工藝中，要注重對金屬部件表面實施加熱，為了促使部件內(nèi)部不會過多接受熱量傳導，要注重對各類熱源合理選取。

在生產(chǎn)加工階段，要注重選取電子束、感應電流、激光、氧乙炔火焰作為熱源。此類熱源對應能量密度較高，在較短時間內(nèi)能獲取較多傳遞熱量，促使溫度快速上升。表面熱處理中，要注重做好火焰加熱表面淬火處理、電接觸加熱表面淬火處理、感應加熱表面淬火處理。

2.3 化學熱處理

現(xiàn)階段為了保障各類金屬工件硬度、抗疲勞強度全面提升，對其抗氧化、抗腐蝕、耐磨性等集中優(yōu)化。要注重選取部分金屬工件放置在含有化學元素的化學介質(zhì)中，對其展開有效加熱與保溫操作。

通過化學熱處理操作之后，部分金屬工件表層對應的化學成分會產(chǎn)生一定變化，其組織結(jié)構與各項性能會不斷改善。在化學處理中，化學介質(zhì)選取主要是含有合金元素以及碳、氮等元素的氣體、液體等。

3 機械制造中金屬的熱處理工藝

3.1 真空熱處理

真空熱處理操作就是在低于大氣壓的環(huán)境中實施的熱處理技術工藝，其和熱處理技術、真空技術有效結(jié)合能組成新型熱處理技術。這樣能對常規(guī)熱處理技術工藝有效優(yōu)化，促使熱效果全面提升。真空熱處理中，常見真空度主要是在10-1至10-2Pa,在真空介質(zhì)中，要注重將工件加熱到所需要的溫度，之后再在不同介質(zhì)中通過多樣化的冷卻速率進行冷卻熱處理。技術人員要對真空度合理選取，真空度并非是越高越好，要注重基于金屬工件、熱處理完整體系進行綜合判定。通過真空熱處理有助于實現(xiàn)無滲碳、無脫碳、無氧化作用，還能有效控制金屬工件表層磷屑。具備良好的光亮凈化作用，所以近年來實際應用范圍較廣。

3.2 復合板容器熱處理

當前要注重對復合板容器焊后實施有效處理，從處理原則層面來看，對比基層應用材料，在焊后熱處理中，要注重對復合板制造的容器實施焊后熱處理。對于尚未熱處理操作，要注重提前判定熱處理對各類材料力學相關影響情況。相關人員還要對耐腐蝕性進行判定，掌握受熱處理影響程度。當各類壓力容器是通過不銹鋼復合板材制作產(chǎn)生，在熱處理以后，對復層材料以及焊接接頭會產(chǎn)生較大影響。導致材料出現(xiàn)碳化情況，此類情況較為嚴重將會對復層性能產(chǎn)生一定損害，對耐腐蝕性以及整體力學性能產(chǎn)生較大危害。所以，當容器是選取不銹鋼材料制作，要注重對焊接之后的熱處理情況集中處理，對材料各項標準要求進行分析。綜合判定各類材料耐腐蝕性能以及受影響程度，在特殊情況中，要注重選取最規(guī)范化的復層材料。

3.3 形變熱處理

形變熱處理技術工藝屬于新型熱處理技術工藝，在形變強化以及熱處理強化基礎上全面發(fā)展延伸的。高溫形變淬火技術工藝運用中，對材料進行加熱，促使材料奧氏體從穩(wěn)定區(qū)域逐步展開形變，之后通過淬火獲取對應的馬氏體組織。其中高溫形變淬火之后進行規(guī)范化的溫度回火，能獲取良好的強韌性，對應強度、塑性能有效提升，沖擊韌度也會不斷增長，抗脆斷能力有效提升。在相變中針對相關變熱處理，可以選取等溫形變處理、形變熱處理等。促使金屬加工工件產(chǎn)生形變，在加工中保障奧氏體不斷硬化，鋼材獲取良好強化成效。

4 結(jié)語

綜合上述，當前在機械制造行業(yè)領域發(fā)展中要注重突出金屬熱處理技術工藝應用價值。在機械制造業(yè)快速發(fā)展中，要想全面發(fā)揮金屬熱處理操作價值，要注重合理選取金屬材料，全面掌握各類成型的熱處理技術工藝。對多項技術全面探究、應用、實踐，促使金屬熱處理技術工藝能服務于機械制造行業(yè)建設發(fā)展。