机械加工零件的热处理加工技术

＊柴志雅

（晋能控股煤业集团马脊梁矿 山西 037027）

1.热处理加工技术概述

在机械零件加工过程中，热处理加工技术具有多个种类，此时以加热、冷却等方式来使钢组织性能出现一定范围的改变，并在此基础上将热处理技术分为三大类，分别是普通热处理技术、表面热处理技术和他热处理技术，不同技术具有不同的应用范围，而普通热处理技术在机械零件加工中得到广泛应用，下面对其给予全面阐述。

图1 热处理加工技术概述

(1)热处理中的退火技术

在进行机械零件加工时，退火技术主要是指借助相关操作来加热钢到设定温度后保温，并给予缓慢冷却处理。将其应用到机械加工零件中，不仅可以有效提高钢材性能，而且还可以改变钢材硬度，进而降低切削加工难度。同时，退火技术的应用还可以使钢材内部应力得到消除，进而避免零件加工过程中出现变形现象。通常情况下，镁合金退火方法常见的有高温完全退火、均匀化退火和去应力退火。大量的研究表明，在对AZ系镁合金进行均匀化退火处理时，分布在镁合金晶界粗大的低熔点共晶化合物Mg17Al12相将会在基体中逐渐溶解，如图2所示，并有效提高了工件的强度和塑性。

图2 AZ31铸造镁合金均匀化退火前(a)、后(b)的显微组织

(2)热处理中的正火技术

在进行机械零件加工时，正火技术是指借助相关操作来加热钢到设定温度后给予空冷处理，在该过程中不同材质对应着不同的加热温度，如表1所示。通过对机械加工零件进行正火处理后，不仅可以消除过共析钢中所产生的网状二次渗碳体，而且还可以改善切削性能。

表1 不同材质对应的加热温度

(3)热处理中的淬火技术

在热处理加工技术中，淬火技术得到了广泛应用，其可以获得马氏体组织，进而有效提升钢性能。对于亚共析钢而言，最好按照要求将淬火温度设定在Ac3+30-50℃，而共析钢和过共析钢需控制在Ac1+30-50℃。在机械零件加工过程中，单液淬火法、分级淬火法、双液淬火法、等温淬火法是比较常用的淬火方法。其中，单液淬火法一般是指将加热零件在一种介质中连续冷却到室温的一种方法，其具有操作简单、自动化方便等优点。

双液淬火法一般是指将零件投入到具备较强冷却能力的介质中给予冷却处理，一段时间后在冷却能力弱的介质中继续进行马氏体转变，虽然该过程可以达到预期的冷却效果，然而操作难度比较大，只是在大型合金钢件或复杂形状的碳钢件零件加工中得到应用。分级淬火法主要是将需要加工的零件放置具有一定温度的盐浴或碱浴中给予淬火处理，如果内外温度满足设定要求后就可以取出缓冷，使零件内应力降低，该方法在小尺寸零件加工中得到应用。等温淬火法一般是指在稍高于Ms盐浴或碱浴中将加工零件进行保温处理，以此来获得贝氏体组织，有效提升零件的综合力学性能，在形状复杂及要求较高的小型零件加工中得到应用。

(4)热处理中的回火技术

在热处理加工技术中，回火技术一般是指将淬火钢通过一系列的手段加热到某一温度后冷却。通过回火处理后，不仅可以降低或消除淬火内应力，而且还可以避免出现开裂、变形现象。同时，还可以调整零件的硬度、韧性，进而达到预期的力学性能。在机械零件加工过程中，回火技术的应用可以使零件材质演变成平衡或接近平衡的组织，以免出现变形问题。随着温度的升高，在回火处理阶段，将会使加工零件的力学性能发生改变，进而改变加工零件的硬度。在热处理过程中，可以结合回火温度的大小将其划分为三大类，即高温回火（500-650℃）、中温回火（350-500℃）、低温回火（15-250℃），其中高温回火适合于轴、齿轮等零件加工。中温回火在弹簧热处理中得到应用。低温回火在高碳钢、渗碳件等零件加工中得到应用，只要对其进行合理运用，就可以有效提高机械加工零件的整体性能。

2.热处理加工技术在机械加工零件中的应用

(1)预热环节处理

在机械零件加工过程中，为了提高零件的切削精准度、切削性能，降低形变概率的发生，需要采取措施严格把控各预环节的零件尺寸和零件质量。在切削性能中，各类机械材料具备相应的结构组织和硬度限制，例如，亚共析钢材料具有非常细小的晶粒，组织相对均匀，通过对其切削手段进行调整和优化，不仅可以提高零件加工的精准性，而且还可以提高零件加工质量。在机械零件加工时，相关人员还需要严格把控零件整体预热各阶段的质量，进而有效发挥热处理加工技术的优势，提高机械零件加工的整体质量。

(2)机械加工过程预热处理

在进行机械零件加工阶段，不同零件自身存在不同的性能要求，从而使零件具有不同的几何形状。对于经热处理加工的零件，需要进行应力重新排序，进而出现或多或少的质量问题。在机械零件加工时，通过淬火处理可以产生相对较大的热应力以及组织应力，使零件具有比较复杂的变形规律。在零件加工处理过程中，相关技术人员需要结合实际情况严格选择工艺参数、零件材料等内容，并制定完善的零件加工方案，以此来降低工作人员的劳动强度，降低错误的发生率，进而有效提高机械零件加工效率。例如，在液压支架加工过程中，缸筒属于其中比较关键的组成部分，其性能的高低将会直接决定油缸使用寿命，此时可以通过对其进行热处理，使缸筒满足如下技术要求：屈服强度以σs≥835MPa、抗拉强度σb≥980MPa、断面收缩率ψ≥40%、断后延伸率δ≥12%、冲击值αk≥39J。

3.在机械加工零件热处理技术的要点

(1)材料选择要点

在机械加工零件生产过程中，要想有效提高其生产进度和质量，则需要相关人员结合实际情况合理选择加工材料，主要是由于零件的材料质量和类型将会影响热处理加工效果，进而使零件的整体质量和使用寿命受到影响。因此，在选择加工材料过程中，相关人员需要对下述几个要点给予重视：①从热处理性能方面，最好选择低合金钢，其效果要好于碳素钢，可以避免加工阶段发生零部件变形和开裂等现象；②在模具类型选择过程中，要综合考量模具的综合使用性能，以此来达到预期的使用效果；③在上述基础上，来对热处理加工工艺进行选择，这样不仅可以有效提升热处理加工效果，还可以提升机械加工零件的性能。

(2)热处理加工过程要点

在机械零件加工过程中，要想更好的发挥热处理技术的优势，则需要对淬火温度给予控制，一般需要控制在 30℃-50℃。同时，通过对淬火温度的大小进行调整，来使加工机械零件的使用性能发生改变，这样一来既能够提高零件的使用强度，还可以改善其自身的柔韧性，进而在加工阶段避免出现材料变形问题。在热处理加工过程中，由于各方面因素的影响，不可避免的会出现各种各样的缺陷，此时为了使该问题得到有效避免和解决，则需要相关技术人员结合实际情况采取有效措施来对热处理加工过程进行控制，并对发现的问题及时采取有效措施给予解决。例如，在热处理加工阶段，机械零件可能会产生一定的内应力，此时技术人员可以借助回火处理技术，来对内应力变化给予控制，只有这样才可以确保机械零件热处理加工的顺利进行，而且还可以提高机械加工零件的整体性能和使用寿命。

4.结束语

综上所述，热处理加工技术在机械加工零件中得到了广泛应用，其会对零件加工的整体质量和性能产生决定性的影响。因此，在机械加工零件中，要合理选择零件加工参数、规格，并设计合理的热处理加工方案，以此来提高机械加工零件的实际效率。