金屬材料熱處理工藝在機(jī)械制造中的應(yīng)用

金屬材料熱處理工藝在機(jī)械制造中的應(yīng)用

Summary:21世紀(jì)是人類社會(huì)文明和國(guó)家經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展的嶄新時(shí)代，機(jī)械工業(yè)也是支撐經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的一大支柱，在全世界國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中都發(fā)揮著其重大作用。機(jī)械制造業(yè)幾乎占據(jù)到了世界國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)總生產(chǎn)力規(guī)模的60%，所以機(jī)械制造在經(jīng)濟(jì)上占比還是很重要的，我們?nèi)绾斡眠x用金屬材料決定了在機(jī)械的制造技術(shù)中的作用，金屬材料本身的熱處理才是其中關(guān)鍵，首先要學(xué)會(huì)做好金屬熱處理方法在現(xiàn)代機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用。Keys:金屬材質(zhì)；機(jī)械制造；應(yīng)用隨著當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)本身的生產(chǎn)發(fā)展速度也將越來越快，對(duì)各種機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整體需求也會(huì)得到提高，要充分利用各種有限數(shù)量的機(jī)械資源，又要兼顧到整體機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作的健康可持續(xù)發(fā)展。機(jī)械工業(yè)未來的可持續(xù)發(fā)展關(guān)鍵在于材料的選擇。以合金為基礎(chǔ)，開發(fā)出一種新的金屬材料，比如目前國(guó)內(nèi)正在開發(fā)的磁性致冷劑，可以利用材料的磁熱致冷效果，替代氟里昂制冷；又比如目前機(jī)械制造業(yè)中常用的記憶合金，可以通過外部力量改變合金的形狀，并將其加熱，使其還原成原本的模樣。1機(jī)械設(shè)計(jì)中選擇金屬材質(zhì)的基本原理1.1物料的經(jīng)濟(jì)性能公司以經(jīng)濟(jì)效益為主要目的，機(jī)械制造業(yè)也是一樣，選擇合適的材料，可以大大減少企業(yè)的生產(chǎn)成本。在全面掌握材料供給的基礎(chǔ)上，要考慮到材料本身的價(jià)格、加工的難度以及對(duì)有用材料的轉(zhuǎn)化，所以我們要選擇性比價(jià)較高的材料，從而為企業(yè)從根本上節(jié)約成本。1.2負(fù)載的尺寸和特性在機(jī)械設(shè)計(jì)中，所謂的負(fù)載與特性，就是要考慮到所選擇的材料的承載能力，保證其可塑性，同時(shí)也要注意到它的功能，以及它的性質(zhì)，保證它的功能和性質(zhì)。1.3零配件的大小和質(zhì)量在生產(chǎn)過程中，很多時(shí)候，由于選擇的材料不夠科學(xué)，造成了機(jī)械零件的尺寸和質(zhì)量不符合要求，從而給企業(yè)帶來了不良的影響。這些零件，可以用在精密儀器上，也可以用在大型機(jī)械上，也正如此，機(jī)械制造使用的零配件按要求才會(huì)如此之高。零件的大小及質(zhì)量是機(jī)械組裝的基本依據(jù)，它直接影響到整個(gè)生產(chǎn)或裝備的使用價(jià)值，因此，在選用金屬材質(zhì)、零件的大小和質(zhì)量時(shí)，一定要慎重。1.4零配件作業(yè)環(huán)境在各種情況下，使用的機(jī)械零件應(yīng)具有適應(yīng)各種情況的能力。比如，在濕度大的情況下，零件需要有一定的耐蝕性，這就需要對(duì)零件進(jìn)行防腐處理，而對(duì)于在高溫下工作的零件，則需要選擇耐高溫的金屬材料來進(jìn)行加工，而在某些特定的情況下，零件必須要有良好的力學(xué)性能，而最關(guān)鍵的，就是要選擇合適的金屬。2金屬材料的熱處理技術(shù)2.1正火正火處理是為了處理鋼本身的高韌性鋼的一種金屬熱加工技術(shù)方法，通常又將熱處理其過程作為是一種熱處理技術(shù)過程。采用正火技術(shù)可以大幅提高金屬材料熱處理的各項(xiàng)技術(shù)性能，從而達(dá)到理想的強(qiáng)度要求。正火的用途主要有:(1)對(duì)低碳鋼的使用，經(jīng)正火處理的低碳鋼具有更高的韌性和硬度，該技術(shù)可用于切削加工前處理。(2)在中碳鋼的最終熱處理工序中使用。(3)對(duì)于工具鋼，滲碳鋼等，正火法處理后，工具鋼中和滲碳鋼組織中析出的有機(jī)碳化物含量可以明顯得降低。(4)鑄造鋼材，采用正火技術(shù)可以提高鑄鋼的鑄態(tài)結(jié)構(gòu)，提高其切削加工性能。(5)可在大鍛件的后期熱處理中使用，以防止大塊鍛件產(chǎn)生裂紋。從上述第5個(gè)方面分析可以大致看到，正火技術(shù)要可以用于預(yù)熱處理、淬火準(zhǔn)備和最后一步熱處理。2.2淬火淬火是指在超過臨界溫度的情況下，進(jìn)行淬火。應(yīng)指出，在冷卻期間，可以使用冷卻介質(zhì)使金屬材料迅速降低到常溫。這一技術(shù)在很久以前就被采用了，隨著時(shí)代的進(jìn)步，在各種齒輪、軸承等耐磨設(shè)備的制造中，也逐步得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)淬火的基本定義，淬火通常包括加熱、淬火保溫和冷卻。在切削加工中各個(gè)零件制造等工序熱處理操作中，首先做到根據(jù)實(shí)際使用各種金屬材料和各自特點(diǎn)的材料力學(xué)性質(zhì)，適當(dāng)?shù)氐倪x取上述各項(xiàng)基本技術(shù)參數(shù)條件之一。但也可以先根據(jù)被選用各種金屬材料熱處理本身特有的一些特性，對(duì)其基本熱處理特性進(jìn)行形式上的淬火。在此方法原理基礎(chǔ)上，淬火法也可以改善單一奧氏體合金表面介質(zhì)的熱淬透硬度，但也存在著一些缺陷，例如，在淬火過程中，由于溫度太高，導(dǎo)致了內(nèi)部的應(yīng)力。而軸承內(nèi)部殘余應(yīng)力也對(duì)其機(jī)械結(jié)構(gòu)壽命的可靠性影響也很大，不僅使其力學(xué)性能發(fā)生扭曲和變形，而且還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的斷裂。因此，在實(shí)際使用中，需要對(duì)淬火的方法進(jìn)行靈活的選擇。3機(jī)械加工中熱處理的應(yīng)用3.1滲碳處理采用這種方法可以提高金屬材料的含碳量，從而提高其塑性和延展性。采用這種方法，可以將不符合設(shè)計(jì)規(guī)范的金屬材料進(jìn)行處理，從而達(dá)到加工和使用的目的。然而，在機(jī)械進(jìn)行滲碳時(shí)，應(yīng)先綜合考慮出其自身特殊的技術(shù)條件，以及相應(yīng)機(jī)械零件產(chǎn)品的安全使用及性能、尺寸偏差等諸因素，來綜合確定其滲碳層的深度要求和濃度。另外，滲碳法是另一種收費(fèi)比較昂貴的脫硫方法，所以企業(yè)在做滲碳設(shè)計(jì)的時(shí)候，要先根據(jù)環(huán)保節(jié)能的角度出發(fā)來設(shè)計(jì)滲碳液的脫硫深度值和脫硫濃度，然后再進(jìn)行滲碳，這樣就不會(huì)浪費(fèi)水了。3.2淬火技術(shù)淬火是一種較為簡(jiǎn)單的金屬熱處理方法，它可以提高零件的表面耐磨性能和劈來強(qiáng)度。但也要根據(jù)設(shè)計(jì)工作的需要，充分考慮到金屬零件的剩余拉應(yīng)力，避免在齒根處或軸向過扁的部位產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。對(duì)于零件間的連接部分，若殘余拉應(yīng)力作用減小，則會(huì)造成機(jī)械零件的損傷，特別是細(xì)軸和薄板零件的損傷。這就要求在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)表面硬化過程中所引起的應(yīng)力均衡問題進(jìn)行研究，例如可以采用雙面結(jié)構(gòu)來避免在淬火時(shí)發(fā)生工件的變形。4金屬材料熱處理在機(jī)械制造中要注意環(huán)保使用傳統(tǒng)的金屬加工技術(shù)，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒、有害的氣體，對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的金屬?gòu)U料，不但浪費(fèi)了資源，而且制造出來的零件也達(dá)不到質(zhì)量上的水平。所以，要改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)，必須從原材料入手，采用新的金屬材料取代傳統(tǒng)的金屬，既減少了大氣的污染，又能滿足工程上的要求，又能使有限的資源得到最大限度的發(fā)揮。機(jī)械制造要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，除了要從金屬材料入手，還要從技術(shù)和方法上加以考慮。1)盡量采用熱軋、冷軋技術(shù)，以改善機(jī)械零件的性能，延長(zhǎng)其使用壽命，減少環(huán)境污染，降低能耗。2)由于不同的金屬材料在機(jī)械加工中的性能不同，因此，在進(jìn)行加工時(shí)，可以接受的技術(shù)步驟也是不同的，因此，要選擇熱處理技術(shù)較短的金屬。在建工環(huán)節(jié)少的情況下，可以降低能耗的過度消耗，達(dá)到節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的目的。3)在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選用碳素鋼作為基本材料，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪兀瑥浹a(bǔ)了低韌性和低強(qiáng)度的缺點(diǎn)，并能改善耐蝕性和耐熱磨損性能?？偨Y(jié)機(jī)械制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，我們要為了機(jī)械制造有效確保和使其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的穩(wěn)定地發(fā)展，在積極引進(jìn)發(fā)展新型基礎(chǔ)鋼和利用先進(jìn)的應(yīng)用類金屬材料設(shè)計(jì)生產(chǎn)相應(yīng)的應(yīng)用產(chǎn)品同時(shí)，還能按照客戶需要專門設(shè)計(jì)并開發(fā)并試制設(shè)計(jì)出符合其他制造的一些比較適用新技術(shù)特點(diǎn)的應(yīng)用特殊加工金屬材料，如高溫特種不銹鋼、特種耐磨高溫鋁合金、特種耐磨高強(qiáng)度及耐腐蝕的高溫合金、特種工模具鋼料件等，并將同時(shí)在不斷努力探索并完善新材料力學(xué)、金屬材料超聲探傷法技術(shù)等應(yīng)用特殊材料金屬表面缺陷加工的檢測(cè)技術(shù)。Reference：[1]李春艷.