金属材料热处理工艺在机械制造中的应用

金属材料热处理工艺在机械制造中的应用

Summary:21世纪是人类社会文明和国家经济全面发展的崭新时代，机械工业也是支撑经济进步的一大支柱，在全世界国民经济增长中都发挥着其重大作用。机械制造业几乎占据到了世界国民经济社会总生产力规模的60%，所以机械制造在经济上占比还是很重要的，我们如何用选用金属材料决定了在机械的制造技术中的作用，金属材料本身的热处理才是其中关键，首先要学会做好金属热处理方法在现代机械制造领域中的应用。Keys:金属材质；机械制造；应用随着当今我国经济一体化的发展，机械工业本身的生产发展速度也将越来越快，对各种机械产品设计的整体需求也会得到提高，要充分利用各种有限数量的机械资源，又要兼顾到整体机械产品设计工作的健康可持续发展。机械工业未来的可持续发展关键在于材料的选择。以合金为基础，开发出一种新的金属材料，比如目前国内正在开发的磁性致冷剂，可以利用材料的磁热致冷效果，替代氟里昂制冷；又比如目前机械制造业中常用的记忆合金，可以通过外部力量改变合金的形状，并将其加热，使其还原成原本的模样。1机械设计中选择金属材质的基本原理1.1物料的经济性能公司以经济效益为主要目的，机械制造业也是一样，选择合适的材料，可以大大减少企业的生产成本。在全面掌握材料供给的基础上，要考虑到材料本身的价格、加工的难度以及对有用材料的转化，所以我们要选择性比价较高的材料，从而为企业从根本上节约成本。1.2负载的尺寸和特性在机械设计中，所谓的负载与特性，就是要考虑到所选择的材料的承载能力，保证其可塑性，同时也要注意到它的功能，以及它的性质，保证它的功能和性质。1.3零配件的大小和质量在生产过程中，很多时候，由于选择的材料不够科学，造成了机械零件的尺寸和质量不符合要求，从而给企业带来了不良的影响。这些零件，可以用在精密仪器上，也可以用在大型机械上，也正如此，机械制造使用的零配件按要求才会如此之高。零件的大小及质量是机械组装的基本依据，它直接影响到整个生产或装备的使用价值，因此，在选用金属材质、零件的大小和质量时，一定要慎重。1.4零配件作业环境在各种情况下，使用的机械零件应具有适应各种情况的能力。比如，在湿度大的情况下，零件需要有一定的耐蚀性，这就需要对零件进行防腐处理，而对于在高温下工作的零件，则需要选择耐高温的金属材料来进行加工，而在某些特定的情况下，零件必须要有良好的力学性能，而最关键的，就是要选择合适的金属。2金属材料的热处理技术2.1正火正火处理是为了处理钢本身的高韧性钢的一种金属热加工技术方法，通常又将热处理其过程作为是一种热处理技术过程。采用正火技术可以大幅提高金属材料热处理的各项技术性能，从而达到理想的强度要求。正火的用途主要有:(1)对低碳钢的使用，经正火处理的低碳钢具有更高的韧性和硬度，该技术可用于切削加工前处理。(2)在中碳钢的最终热处理工序中使用。(3)对于工具钢，渗碳钢等，正火法处理后，工具钢中和渗碳钢组织中析出的有机碳化物含量可以明显得降低。(4)铸造钢材，采用正火技术可以提高铸钢的铸态结构，提高其切削加工性能。(5)可在大锻件的后期热处理中使用，以防止大块锻件产生裂纹。从上述第5个方面分析可以大致看到，正火技术要可以用于预热处理、淬火准备和最后一步热处理。2.2淬火淬火是指在超过临界温度的情况下，进行淬火。应指出，在冷却期间，可以使用冷却介质使金属材料迅速降低到常温。这一技术在很久以前就被采用了，随着时代的进步，在各种齿轮、轴承等耐磨设备的制造中，也逐步得到了广泛的应用。根据淬火的基本定义，淬火通常包括加热、淬火保温和冷却。在切削加工中各个零件制造等工序热处理操作中，首先做到根据实际使用各种金属材料和各自特点的材料力学性质，适当地的选取上述各项基本技术参数条件之一。但也可以先根据被选用各种金属材料热处理本身特有的一些特性，对其基本热处理特性进行形式上的淬火。在此方法原理基础上，淬火法也可以改善单一奥氏体合金表面介质的热淬透硬度，但也存在着一些缺陷，例如，在淬火过程中，由于温度太高，导致了内部的应力。而轴承内部残余应力也对其机械结构寿命的可靠性影响也很大，不仅使其力学性能发生扭曲和变形，而且还可能导致结构的断裂。因此，在实际使用中，需要对淬火的方法进行灵活的选择。3机械加工中热处理的应用3.1渗碳处理采用这种方法可以提高金属材料的含碳量，从而提高其塑性和延展性。采用这种方法，可以将不符合设计规范的金属材料进行处理，从而达到加工和使用的目的。然而，在机械进行渗碳时，应先综合考虑出其自身特殊的技术条件，以及相应机械零件产品的安全使用及性能、尺寸偏差等诸因素，来综合确定其渗碳层的深度要求和浓度。另外，渗碳法是另一种收费比较昂贵的脱硫方法，所以企业在做渗碳设计的时候，要先根据环保节能的角度出发来设计渗碳液的脱硫深度值和脱硫浓度，然后再进行渗碳，这样就不会浪费水了。3.2淬火技术淬火是一种较为简单的金属热处理方法，它可以提高零件的表面耐磨性能和劈来强度。但也要根据设计工作的需要，充分考虑到金属零件的剩余拉应力，避免在齿根处或轴向过扁的部位产生残余拉应力。对于零件间的连接部分，若残余拉应力作用减小，则会造成机械零件的损伤，特别是细轴和薄板零件的损伤。这就要求在机械设计时，对表面硬化过程中所引起的应力均衡问题进行研究，例如可以采用双面结构来避免在淬火时发生工件的变形。4金属材料热处理在机械制造中要注意环保使用传统的金属加工技术，会产生大量的有毒、有害的气体，对环境的污染，同时也会产生大量的金属废料，不但浪费了资源，而且制造出来的零件也达不到质量上的水平。所以，要改变传统的生产技术，必须从原材料入手，采用新的金属材料取代传统的金属，既减少了大气的污染，又能满足工程上的要求，又能使有限的资源得到最大限度的发挥。机械制造要想实现可持续发展，除了要从金属材料入手，还要从技术和方法上加以考虑。1)尽量采用热轧、冷轧技术，以改善机械零件的性能，延长其使用寿命，减少环境污染，降低能耗。2)由于不同的金属材料在机械加工中的性能不同，因此，在进行加工时，可以接受的技术步骤也是不同的，因此，要选择热处理技术较短的金属。在建工环节少的情况下，可以降低能耗的过度消耗，达到节约和环境保护的目的。3)在机械结构设计中，选用碳素钢作为基本材料，添加适当的合金元素，弥补了低韧性和低强度的缺点，并能改善耐蚀性和耐热磨损性能。总结机械制造技术的持续发展，我们要为了机械制造有效确保和使其实现长期的稳定地发展，在积极引进发展新型基础钢和利用先进的应用类金属材料设计生产相应的应用产品同时，还能按照客户需要专门设计并开发并试制设计出符合其他制造的一些比较适用新技术特点的应用特殊加工金属材料，如高温特种不锈钢、特种耐磨高温铝合金、特种耐磨高强度及耐腐蚀的高温合金、特种工模具钢料件等，并将同时在不断努力探索并完善新材料力学、金属材料超声探伤法技术等应用特殊材料金属表面缺陷加工的检测技术。Reference：[1]李春艳.