浅谈热处理在金属制造中的作用

浅谈热处理在金属制造中的作用

肖阳强

重庆水泵厂有限责任公司重庆400033

摘要：在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果。

关键词：热处理；金属；制造

1热处理的工艺类型的划分

1.1正火

热处理工艺中正火，可以细化晶粒，释放内应力，同时改善结构的均匀性。正火的过程，还可以有效恢复一定塑性，提高金属的韧性。因此，正火的工艺形式，主要用于改进切削加工的性能，同时降低部分切削加工而导致的变形问题。对于正火来讲，其目的性主要是在奥氏体化的整个程序中，尽最大努力溶解全部的渗碳体，进而获得最小自由铁素体；小晶粒细珠光体；自由渗碳体，大幅的提升低碳钢力学性能，改善切削加工性能，消除组织的缺陷，为后续的热处理提供一定的条件。

1.2淬火

淬火的工艺，主要包含贝氏体等温淬火；局部淬火；盐浴淬火；表面淬火；马氏体分级淬火等。淬火具体讲，就是将加热钢件到下临界点温度以上的一种温度后，保持一定的时间，使用合适的冷却速度，进而得到马氏体组织、贝氏体的一种工艺程序。淬火的目的性，主要是保证钢件得到需要的马氏体组织，进而提高零件的耐磨性、硬度以及强度，为后续的热处理创造基础。

1.3退火

金属进行退火的工艺，主要是为了降低硬度，提高金属零件的可塑性。运用退火工艺，当退火完全时，可以显著的降低低碳钢的强度、硬度，降低切削过程中的阻力。现今，对于高碳钢、合金钢，改变切削性能、加工工艺，也多运用退火工艺，进而细化晶粒，改变应力，提高材料整体的结构均匀性，降低金属的硬度、强度，进而便于实施加工操作。

1.4回火

回火工艺，主要包括高温回火；低温回火；中温回火；多次回火等。回火具体讲，就是指钢件在进行淬硬之后，实行再次加热的过程。当保温一定时间之后，进行室温冷却的工艺程序。金属回火，主要的目的就是在钢件淬火过程中，有效的消除产生应力，进而具备较高的硬度、耐磨性能，同时具有较好的塑性以及韧性的过程。

1.5保温

部件在加热过程中暴露在空气里会发生氧化反应以及脱碳等情况，另外部件较大的情况下要保证部件加热均匀，此时就需要进行保温。部件的材料选择与其尺寸的大小直接影响到保温时间的长短与保温介质的选择。通常来说，部件尺寸越大其热能的传导性就越差，此时就需要较长的时间来进行保温，以保证部件能够热透。

1.6冷却

冷却是金属的热处理过程中最为重要的一个步骤也是最后一个步骤。由于金属在热处理中，经冷却之后的组织性能受冷却方法、工艺及冷却速度的影响较大，因此我们必须熟练掌握不同冷却方法的工艺过程，并严格控制好冷却速度。

2热处理工艺的主要作用

2.1热处理工艺能够提高金属材料的断裂韧性

在金属进行工艺处理过程中，金属零件最容易出现断裂现象，根据金属的断裂力学理论进行研究，金属断裂的现象是普遍存在的。任何材质的金属都会存在不同数量、不同尺寸的金属裂纹。根据每种金属的属性特点，金属的断裂韧性也有着很大的差别。所谓金属的断裂韧性就是指金属的裂纹在受到不同程度的外力作用时会产生抵抗裂纹的反作用力，这种抵抗裂纹扩展的性能就是金属的断裂韧性。日常生活中，在对金属进行裂纹韧性的测试时发现，对金属进行热处理可以让金属的组织发生变化，如果金属再次接受热处理，只有当应力和温度达到一定标准时，金属才有可能发生动态结晶。对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。

2.2热处理工艺能够提高金属材料切削功能和切削强度

随着社会的不断发展，对金属零件的性能要求变得越来越高，传统的工艺技术已经不能满足现代社会的需要。在进行金属零件加工的过程中，要求金属零件要具备较高的切削功能和切削强度。为了满足这一要求，在进行加工的过程中需要做好金属材料切削和热处理工艺之间的沟通，使其能配合得较为默契，从而完成对金属材料的热处理，这样不仅能减少切削过程中的缺陷，提高金属零件加工的性能，同时还能提高金属零件制造的效率。

2.3热处理金属材料的应力腐蚀开裂作用

众所周知，金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。

2.3科学、合理的金属热处理工艺的设计

金属材料的种类多种多样，其性能、用途也是不尽相同，有时同种材料经过不同的热处理工艺，都会得到截然不同的性能。因此在金属零件的制造工艺中，进行科学、合理的金属热处理工艺的设计，就变得十分重要了。具体操作过程中，设计人员应依据金属材料的具体成分，仔细、精确的进行金属材料、热处理工艺两者之间的处理，有效的、合理的设计金属热处理工艺的流程，进而提高金属零件的制造水平。通常情况下，金属热处理的工艺流程，都包括加热；保温；冷却的过程，而且这些程序之间应有序衔接，不可中断。热处理的加热环节，为了防止氧化情况的发生，应在密闭的环境中进行，加热温度也应依据热处理的目的、被处理的金属材料的不同而有所区别。同样的对于金属材料的冷却处理，也应依据金属的特性进行冷却速度的控制。

参考文献

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