机械制造过程中的热处理工艺分析

摘 要：机械制造过程中最关键的是零件的质量、性能与寿命。常规的机械制造方式在一定程度上并不能够满足机械制造中对部分零件的质量、性能与寿命的要求，但是机械制造过程中结合热处理方式可以进一步改进部分零件的质量、性能与寿命。热处理一般是人类为了获得金属材料所需性能，让金属材料在固体状态下，通过冷却、保温或者加热的方式，改变金属材料内部或表面的化学成分或者组织结构的一种金属材料热加工工艺。热处理在机械制造过程中越来越重要，地位越来越高。

关键词：机械制造;热处理;工艺配合

一、 热处理工艺概述

为改善金属的切削加工性能，提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，消除内应力，如时效处理、调质处理等问题，在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序一般安排在机械加工前进行。位置的安排如下：如正火、退火、调质等。一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序。例如切削加工中，由于金属材料的硬度过高，给加工带来了困难。造成了刀具的磨损和粗糙度高的问题。因此，将硬度加以控制，减少道具的表面的磨损和划伤，就需要采用热处理工艺，影响金属内部组织，降低硬度。高碳钢中，由于含有大量的铁素体，因此使用寿命较低，粗糙度较高。可以采用正火工艺进行钢的切削性的改善。中碳钢的碳含量采用正火的热处理工艺之后，含碳量明显调整到能够进行加工的水平，得到了很好的表面粗糙度的治理效果。经过热处理，金属材料的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度发生了改变，随着硬度的降低，疲劳强度增加了，使得材料能够满足切削加工的工艺要求。

二、 机械制造过程中的热处理工艺

（一）钢淬火工艺

淬火处理可视为是体化转变过程，通过奥斯体化作用之后，钢转变为冷却状态，而后开始贝式体抑或马氏体转化。借助淬火將增加钢的硬度，从而契合生产标准。淬火适用范围较宽，在较多操作中均可体现最佳效用，如模具，经由淬火处理，可增加硬度，改善耐磨性。淬火期间，作业人员需选取适宜的淬火冷却介质与温度，从而保证淬火质量及效果。在对钢件实施淬火处理时，作业人员应先明确其关键成分，在此基础上设置最佳淬火温度;淬火介质通常对钢件实施冷却处理，类型多元，囊括盐水、水等，淬火期间，淬火介质至关重要。作业人员对淬火冷却介质选择期间，需对介质冷却速度加以思考，保证其为处在慢冷却状态，若为快冷却状态，则钢件内部将被较强内应力干扰而具有变形、开裂等情况，使得钢件淬火质量不佳。实践期间，大多数机械制造企业往往以水为淬火介质，因其具备较好冷却性、成本不高，并存在极大的热容量;位于高温区内，矿物油匮乏较好冷却性，而位于低温区，其冷却性能极强，较多企业基于此特征在合金钢淬火期间以矿物油为主要冷却介质。

（二）钢回火工艺

在作业人员对钢件实施淬火处理以后，便能进行回火工序。就回火工艺而言，表示淬火结束后，其碳化物、马氏体分解物出现聚集效应并扩散。淬火期间，在冷却速度略快时，钢件内部将滋生较大内应力，此时利用回火工艺的关键即稳定钢件内部组织，避免其形状改变抑或具有分裂现象滋生。具体实践时，回火温度往往被区分为如下几种，即高温、中温与低温。不同温度环境下，钢件将发生不同反应，如高温回火能对钢件内应力进行消除，中温回火能对钢件较好的塑性、韧性加以保护，低温回火则能缩减钢件内应力，改善其硬度。

（三）钢件表面处理

机械制造过程中，机器内的多个部件均需基于动载荷、摩擦环境运行，在此情形下，相应部件便需拥有一定的耐磨性与硬度，且心部还应存在一定的强度，如此方可承载各种载荷与摩擦应力，为生产的顺利实施予以支撑。具体实践时，钢的淬火与回火工艺无法契合相应部件所提生产需求，怎样选择行之有效的热处理工艺改善部件性能、增加强度，就变为作业人员必须思考与解决的问题。在此背景下，钢件表面处理工艺顺时而生，此工艺具体用于处理钢件表面，经由对钢件组织结构的改变，改善其性能与强度，加强其对各大载荷的承受力。

三、 机械制造中热处理工艺的应用

磨削加工期间，辅以热处理工艺的流程：借助高精度尺寸适用于磨削加工，选择淬火回火工艺，磨削期间若有裂纹，那么平面磨削时可能因磨砂端面齿平面过于粗糙影响加工。对此，便需选取适宜的砂轮粒度与高效冷却剂实施热处理。热处理期间，车轮硬度为300～400HB应选择调质工艺，齿轮进行淬火处理后，公法线长度发生变化，对开裂性较大的粗活产品实施冷加工时，需把公法线限定于中、下差，确保热处理以后的公差范围契合标准。就热处理路线以及加工供需处理而言，需确保在淬火产品实施热处理以前基本成型;就易开裂产品，应选择全场中频淬火工艺。

就大模数齿坯的调质而言，受被淬透层深度影响，需选择先开齿后调质的方式以确保齿根部充分淬透。要与设计标准中的硬度，疲劳、弯曲疲劳强度要求相一致，可选择如下方式：第一，大模数齿轮选择齿部开槽调质，先开槽再冷却，经由此对齿部冷却条件加以改善;第二，基于钢材淬透性进行选择，以淬透性低的合金元素为主，缩减成本。

四、 结语

随着社会的发展和现代工业技术的发展与进步，热处理工艺在机械制造中的应用越来越重要，同时，生产制造中对金属零件的热处理工艺以及质量要求也相应提高。例如，进行切削加工配合热处理工艺，能够对表面粗糙度进行有效的处理，降低调质的硬度，合理解决制造工艺过程中机械加工和热处理的配合问题，使得机械制造企业的制造能力提升到更高的水平。

参考文献：

[1]徐刚.钻杆焊区热处理工艺简述与分析[J].石油和化工设备，2017，20（6）：50-51，54.

作者简介：

孙圣东，辽宁省瓦房店市。