机械制造中金属的热处理工艺刍议

2021-12-04朱宇娟

世界有色金属 2021年22期

朱宇娟

（兰州现代职业学院理工学院，甘肃兰州 730000）

目前在汽车、航天、农机、矿山、化工等诸多领域运用的金属零部件，在机械制造中均是通过热处理来优化改善组织性能，以此来最大程度适应各个行业发展性能要求。金属零部件主要是基于热处理来优化材料内部组织，对其表面化学组成成分、综合性能等集中优化。目前在钢、铜、铁、镁等诸多合金部件中，应用较多的金属元素就是钢铁元素。所以，本文要注重以钢铁为例展开分析，对金属热处理技术工艺进行应用探究。

1 金属的热处理工序概述

1.1 加热

在金属热处理中，要注重对金属实施有效加热。比如基于A1为临界点，当加热处于临界点之下，其内部组织不会产生改变。如果获取奥氏体组织，此阶段加热要注重达到临界点之上。由于较多工件在加热中处于暴露的空气环境中，为了保障通过热处理的部件自身性能不会受到加热阶段氧化、脱碳现状影响，要注重选取针对性保护措施实施加热，比如选取真空、熔融盐加热操作等。相关加工企业要注重基于自身各项需求选取相应热源实施有效加热，或是基于各类介质实施间接加热操作[1]。

1.2 保温

当前在机械制造加工中，诸多部件在加热阶段暴露在空气环境中会产生氧化、脱碳反应。其次，当部件整体规格较大，在加热中要注重保障加热均匀，对其实施有效保温。有部分部件材料选取中，要注重参照尺寸大小、保温介质、保温时间长短进行选取。正常情况下，部件尺寸较大对应的热能传导性就较差，所以要通过较长时间实施保温，保障部件能充分热透[2]。

1.3 冷却

在金属热处理操作中冷却是相对重要的环节，通过冷却操作处理之后的组织性能受到冷却速率、冷却技术工艺、冷却方法影响较大。所以当前要注重对各类冷却操作方法工艺集中管控，规范化控制冷却速率。在正常情况下，退火冷却速率要小于正火冷却速率、淬火冷却速度[3]。

2 金属热处理分类分析

2.1 整体热处理

现阶段要先对部件整体实施全面加热，之后基于相对稳定的速率实施有效冷却管控，这样能对其整体性能集中优化，其属于热处理操作。在各类常见的钢铁材料热处理中，要注重选取退火、正火、淬火、回火处理。在退火操作中，即是将各类待加工金属部件加热到一定温度以后，基于金属材料差异性以及各类尺寸大小展开保温处理操作，之后实施有效冷却。通过退火处理的部件其内部组织处于相对平衡的状态，在材料硬度不断降低基础上要注重适度提升材料整体可塑性，便于加工处理操作。在各项工艺技术应用中，要注重对各项工序实施组织准备。其中各类机械部件综合性能差异性突出，要选取各项工艺技术来满足其各项要求。

正火是将金属部件有效加热到一定温度之后进行保温，之后将其放置在空气环境中实施冷却处理。金属部件基于正火能全面提升力学性能，对各类组织缺陷有效控制。更有助于机械加工活动进行，还能为后续各项工艺操作执行奠定基础。在正火时，要注重对各类部件实施最终热处理，与退火相比，通过正火处理的部件内部组织结构更为精细。在淬火处理中，要注重将金属部件加热到一定温度之后实施保温处理，之后将其放置在粹冷介质中实施快速冷却。当前常用的淬冷介质主要是水、油、无机盐等，不同金属部件对淬冷介质的选取存有一定差异。高效化淬火能有效获取马氏体、贝氏体组织，为后续各项组织操作提供保障。

在回火中，钢件通过淬火处理之后，其整体脆性不断提升。为了对脆性有效控制，要注重做好加热管控。其中正常情况下，温度要高于室温，低于650℃之间的某一温度。通过长期保温之后，要注重展开冷却操作。经过回火的钢件，要注重具备淬火的硬度、强度、耐磨属性，其整体塑性、硬度会不断提升。

在常用的回火技术工艺中，要注重做好中高温回火。低温回火速率要注重控制在150℃～250℃范围中，基于低温回火的部件能获取回火马氏体组织，在操作中，要应用到较多工件。其中低温回火的相关部件硬度较高、耐磨性突出且内应力较小、脆性偏低。中温回火要控制在350℃～500℃范围内，基于中温回火的相关部件能获取屈氏体组织，硬度范围处于HRC35-50。在热作模具以及弹簧高效化处理中应用较多，基于中文回火部件其整体韧度较高，对应的屈服强度、弹性极限偏高。在淬火处理之后，基于高温回火也称之为调制处理操作。当前主要是应用在连杆、齿轮等重要器械中。

2.2 表面热处理

当前为了保障金属部件表面具备良好的力学性能，要注重对其表面实施针对性加热处理操作，其属于表面热处理操作。其中在表面热处理技术工艺中，要注重对金属部件表面实施加热，为了促使部件内部不会过多接受热量传导，要注重对各类热源合理选取。

在生产加工阶段，要注重选取电子束、感应电流、激光、氧乙炔火焰作为热源。此类热源对应能量密度较高，在较短时间内能获取较多传递热量，促使温度快速上升。表面热处理中，要注重做好火焰加热表面淬火处理、电接触加热表面淬火处理、感应加热表面淬火处理。

2.3 化学热处理

现阶段为了保障各类金属工件硬度、抗疲劳强度全面提升，对其抗氧化、抗腐蚀、耐磨性等集中优化。要注重选取部分金属工件放置在含有化学元素的化学介质中，对其展开有效加热与保温操作。

通过化学热处理操作之后，部分金属工件表层对应的化学成分会产生一定变化，其组织结构与各项性能会不断改善。在化学处理中，化学介质选取主要是含有合金元素以及碳、氮等元素的气体、液体等。

3 机械制造中金属的热处理工艺

3.1 真空热处理

真空热处理操作就是在低于大气压的环境中实施的热处理技术工艺，其和热处理技术、真空技术有效结合能组成新型热处理技术。这样能对常规热处理技术工艺有效优化，促使热效果全面提升。真空热处理中，常见真空度主要是在10-1至10-2Pa,在真空介质中，要注重将工件加热到所需要的温度，之后再在不同介质中通过多样化的冷却速率进行冷却热处理。技术人员要对真空度合理选取，真空度并非是越高越好，要注重基于金属工件、热处理完整体系进行综合判定。通过真空热处理有助于实现无渗碳、无脱碳、无氧化作用，还能有效控制金属工件表层磷屑。具备良好的光亮净化作用，所以近年来实际应用范围较广。

3.2 复合板容器热处理

当前要注重对复合板容器焊后实施有效处理，从处理原则层面来看，对比基层应用材料，在焊后热处理中，要注重对复合板制造的容器实施焊后热处理。对于尚未热处理操作，要注重提前判定热处理对各类材料力学相关影响情况。相关人员还要对耐腐蚀性进行判定，掌握受热处理影响程度。当各类压力容器是通过不锈钢复合板材制作产生，在热处理以后，对复层材料以及焊接接头会产生较大影响。导致材料出现碳化情况，此类情况较为严重将会对复层性能产生一定损害，对耐腐蚀性以及整体力学性能产生较大危害。所以，当容器是选取不锈钢材料制作，要注重对焊接之后的热处理情况集中处理，对材料各项标准要求进行分析。综合判定各类材料耐腐蚀性能以及受影响程度，在特殊情况中，要注重选取最规范化的复层材料。

3.3 形变热处理

形变热处理技术工艺属于新型热处理技术工艺，在形变强化以及热处理强化基础上全面发展延伸的。高温形变淬火技术工艺运用中，对材料进行加热，促使材料奥氏体从稳定区域逐步展开形变，之后通过淬火获取对应的马氏体组织。其中高温形变淬火之后进行规范化的温度回火，能获取良好的强韧性，对应强度、塑性能有效提升，冲击韧度也会不断增长，抗脆断能力有效提升。在相变中针对相关变热处理，可以选取等温形变处理、形变热处理等。促使金属加工工件产生形变，在加工中保障奥氏体不断硬化，钢材获取良好强化成效。