張明坤
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金屬材料的熱處理工藝和技術(shù)與產(chǎn)品的質(zhì)量有關(guān),必須改進(jìn)熱處理技術(shù),使熱處理工藝更加節(jié)能。目前,我國(guó)目前的熱處理設(shè)備和工藝更換非常緩慢,難免會(huì)出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤,導(dǎo)致工件加工出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象,脫碳和氧化。同時(shí),即使在同一生產(chǎn)車間加工的工件由于滲碳過(guò)程不充分而導(dǎo)致使用壽命縮短,金屬材料的熱處理過(guò)程也是落后的。通常,目前的熱處理技術(shù)存在自動(dòng)化程度低和專業(yè)化的問(wèn)題。在新開(kāi)發(fā)的工藝和技術(shù)中,液體和氣體燃料的應(yīng)用,可以間接加熱漂浮顆粒,不僅大大降低了企業(yè)的能源消耗,而且達(dá)到了要求的目的。
金屬熱處理工藝一般包括加熱,保溫和冷卻三個(gè)階段,一些熱處理工藝沒(méi)有保溫階段,每個(gè)階段相互呼應(yīng),不能中斷。早在700多年前,古人就在社會(huì)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)金屬材料的性能受溫度和外壓的影響很大,熱處理的發(fā)展變得更加復(fù)雜和豐富。金屬有許多熱處理方法。早期使用木炭和煤炭作為熱源。在19世紀(jì)和20世紀(jì),由于第一次工業(yè)革命和石油燃料的發(fā)現(xiàn),人們極大地促進(jìn)了金屬性質(zhì)的探索,并且熱源逐漸發(fā)展起來(lái)。它是一種液體和氣體燃料,但這種加熱方法帶來(lái)了不可避免的污染和能源浪費(fèi)。電力的發(fā)展再次為人們提供了一個(gè)新的大陸。這種加熱方法易于控制且無(wú)污染。金屬可以通過(guò)熱源直接加熱,或通過(guò)間接加熱(熔化的鹽或金屬,漂浮顆粒)金屬間接加熱。對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的需求也需要熱處理。加熱的溫度,保持的熱量,以及哪種冷卻方法會(huì)對(duì)金屬的微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響,從而影響金屬材料的機(jī)械設(shè)計(jì)選擇。這是一個(gè)多彩的過(guò)程,不同的操作過(guò)程會(huì)帶來(lái)不同的結(jié)果。由于需要機(jī)械,現(xiàn)在運(yùn)行不同的熱處理方法。冶金熱處理工藝通常不會(huì)改變金屬的化學(xué)和物理因素,而是通過(guò)改變金屬的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)或表面的化學(xué)成分來(lái)間接改變金屬的性能。這種變化對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的。
正火:正火通常是中碳鋼和高碳鋼的中間熱處理工藝。它被用來(lái)為最終的熱處理鋪平道路。該工藝的目的是使金屬結(jié)構(gòu)均勻化并細(xì)化晶粒以使金屬材料的加工性能更高。優(yōu)化,這用于標(biāo)準(zhǔn)化操作,并且可以單獨(dú)進(jìn)行正火熱處理,而不是金屬機(jī)器的退火和淬火和回火處理。大多數(shù)金屬機(jī)械和設(shè)備必須在粗加工探傷和處理之前進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化治療;工具鋼首先經(jīng)過(guò)正火熱處理以進(jìn)行淬火和回火。正火后的金屬易于切削,加工過(guò)程中刀具的磨損最小化,間接延長(zhǎng)了刀具的使用壽命。
退火:退火工藝是金屬熱處理過(guò)程中最易于加工的金屬性能工具之一,是后熱處理的重要基礎(chǔ)。退火在生產(chǎn)過(guò)程中具有廣泛的應(yīng)用。退火方法因不同目的而不同。退火熱處理的類型通常包括:完全退火,球化退火和消除應(yīng)力退火。一般目的是降低材料的硬度。提高切削性能,消除殘余應(yīng)力,減少機(jī)器的變形和裂紋產(chǎn)生,細(xì)化晶粒,使材料均勻。退火金屬機(jī)械設(shè)備的性能可以通過(guò)拉伸或硬度測(cè)試來(lái)測(cè)試。退火熱處理僅是加工的輔助工藝,相當(dāng)于化學(xué)中的催化劑。
淬火:金屬淬火熱處理的發(fā)現(xiàn)是金屬加工歷史上的重大突破。淬火是指將金屬機(jī)械工件加熱到合適的溫度一段時(shí)間,然后將其通過(guò)冷介質(zhì)(鹽水,水,油等)金屬熱處理過(guò)程,當(dāng)溫度突然降至室溫時(shí),淬火后金屬的硬度和耐磨性大大提高。這就是為什么古代鐵匠在鍛造武器時(shí)用來(lái)淬火的原因。在今天的淬火中,它主要用于各種用途。加工耐磨器具的部件,齒輪需要通過(guò)齒頂淬火,軸承需要通過(guò)球淬火,淬火熱處理可以與其他處理方法相結(jié)合,以優(yōu)化物理性能在操作過(guò)程中,改善了機(jī)械部件的強(qiáng)度和疲勞。延長(zhǎng)其使用壽命。淬火過(guò)程通常主要用于鋼部件。淬火后,金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。馬氏體結(jié)構(gòu)在金屬結(jié)構(gòu)中非常硬,這是淬火后金屬材料硬度增加的微觀解釋。淬火熱處理也帶來(lái)一些危害,因?yàn)樗鼤?huì)使金屬更快地冷卻并產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)部應(yīng)力在機(jī)械設(shè)計(jì)中非常有害,導(dǎo)致機(jī)械部件的物理形狀變形甚至導(dǎo)致其開(kāi)裂,因此在淬火熱處理期間需要采取適當(dāng)?shù)睦鋮s方法。
回火:回火是基于淬火后的熱處理方法。它通常與淬火熱處理相結(jié)合?;鼗馃崽幚砉に囃ǔJ侵冈诘陀谂R界溫度,保溫和冷卻的合適溫度下處理金屬。熱處理可以減少淬火后金屬的危害,減少或消除其內(nèi)應(yīng)力,并實(shí)現(xiàn)金屬機(jī)械部件的機(jī)械性能?;鼗疬^(guò)程可分為多次回火,并逐步優(yōu)化金屬的力學(xué)性能。該結(jié)構(gòu)的金屬可以在回火,回火馬氏體,回火索氏體,回火龜之后獲得?;鼗鸷蠼饘俚挠绊懯艿交鼗疬^(guò)程中的時(shí)間和溫度的影響。必須說(shuō)回火是金屬熱處理過(guò)程中的最后潤(rùn)色。
在金屬材料機(jī)械部件的設(shè)計(jì)中,淬火溫度通常保持在約30-50℃。通過(guò)改變淬火溫度,加工后的鋼可以具有不同的性能,這樣不僅可以有效地提高強(qiáng)度,而且可以改善和優(yōu)化材料的柔韌性和可塑性,以最小化淬火過(guò)程中的開(kāi)裂和變形。在加工和生產(chǎn)零件的過(guò)程中,往往存在許多缺陷,這些缺陷基本上是由于工藝設(shè)計(jì)缺乏合理性和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員操作不當(dāng)造成的。因此,如果要有效地提高零件加工質(zhì)量,就需要集中精力控制和集中上述兩個(gè)問(wèn)題,以便通過(guò)回火減少或消除零件加工和熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。如果設(shè)計(jì)過(guò)程不合理,通??梢酝ㄟ^(guò)增加組合結(jié)構(gòu),加工孔或線切割方法來(lái)操作,從而避免由不合理的施工過(guò)程引起的不利影響并提供機(jī)械部件的加工質(zhì)量保證。
在各種金屬機(jī)械設(shè)備的加工和生產(chǎn)過(guò)程中,熱處理工藝可以實(shí)現(xiàn)金屬機(jī)械工件所需的機(jī)械,物理和化學(xué)性能。與其他金屬加工工藝相比,熱處理不會(huì)改變工件的形狀和成分。它可以通過(guò)改變工件內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)??梢酝ㄟ^(guò)肉眼區(qū)分該過(guò)程。不同的熱處理在機(jī)械材料的設(shè)計(jì)和選擇中起著決定性的作用。這兩者之間可以說(shuō)是密切相關(guān)的。