金属材料热处理工艺及技术

金属材料热处理工艺及技术

颜义

522401198809268270  贵州石博士科技股份有限公司

摘要：随着科技的不断发展，将金属进行热处理锻造有助于扩大其应用范围。特别是在进行热能动力工程的过程中，易出现能源利用不合理、热能使用效率低下等问题，而将金属热处理技术引入其中，可以通过温度调整改良金属内部组织形态，从而实现对其性能的有效管控。同时，热处理技术还可以通过添加其他元素改变金属表面的化学成分，使其具备更良好的使用性能，可见金属热处理在热能动力工程中具有很高的应用价值。

关键词：金属材料；热处理工艺；技术

引言

热处理是金属工件加工过程中的一道重要工序，其和常规的加工工艺有差异，具体实施过程不会使材料的外形发生改变，其能使材料内部组织结构发生一定变化，改善工件的性能，进而更好的达到使用标准，延长使用寿命。但实际中多种因素会影响材料的热处理效果，容易出现变形与开裂问题，应分析问题成因，制定相关解决方案，以降低后续加工及金属产品制造环节中相关问题发生的风险。             

1金属材料热处理的工艺的概述

1.1定义

金属材料的热处理及采用加热、保温、冷却等一系列工法，使其获得设计所需的组织结构与性能。通过对材料执行热处理工序，能减少或规避加工环节由于材料内部各处组织有差异而带来的不合理问题，进而使材料生产加工效率与质量均能得到更大的保障。对金属材料进行终极热处理时，要全面分析其现实投用期间在力学性能方面提出的需求，为设定适宜度更高的热处理参数创造便利，进而提升材料的综合应用性能。热处理工艺最大的优点体现在其能减少材料网状碳化物及其他类型杂质含量，改善材料的品质与性能指标。

1.2热处理工艺的分类

淬火、退火、回火是当前金属材料常用的热处理工艺类型。淬火工艺应用时最基本的要求是确保淬选用最合理的火冷却介质，借此方式使类型冷却介质的配合效率与成效得到保障。退火工艺还可以细分成完全、等温、球化以及去应力退火等类型，现实中应结合材料本体属性与现实加工需求科学应用工艺，提升材料加工前期的退火处理效果，同步满足材料后续执行热处理与加工工序的现实需求，相应质量也会有所提升。回火工艺最大的功能作用是消解掉材料的内应力，使其性能更具稳定性，进而规避材料后续加工中易出现的质量缺陷、加工水平低等现实问题。

2金属材料的主要性能

2.1金属材料的强度性能

金属材料在外力作用有抵抗断裂或者永久变形的能力，不同形式的附加力下具有不同的强度，具体表现为断裂强度、抗拉强度、屈服强度、扭转强度、弯曲强度、抗压强度等。在零件和一些机械设备的设计计算选材过程是重要的依据，一些金属制品的几何外形、表面光洁度和工作的环境也会影响疲劳强度。

2.2金属材料的塑性和韧性性能

金属材料受到外载荷的力，内部会产生一定的变化，金属材料会发生永久性变形但不会被破坏。不同的材料具有不同的塑性，塑性变形不可恢复，产生塑性变形的原因是金属原子的产生晶粒间滑移和转动。而金属材料在短暂的力的作用下具有抵抗冲击载荷的能力，使其不受到破坏，韧性越好的金属材料越不容易发生脆性断裂。在机械加工过程中一些压力加工成型的零件如冲压用钢板需要用对材料塑性要求较高。

2.3金属材料的疲劳及耐久性能

通常一些零件及机械设备工作时会承受交变载荷，即使载荷作用下产生应力比屈服极限低，但金属材料在受到长时间循环应力的作用下，也会突然发生脆性断裂。在不同的使用环境下，金属材料会受到一定的腐蚀，金属材料在经受环境的作用下保持其性能也就是抗腐蚀性的研究至关重要，在各类工程中都会用到各种金属材料，海边盐雾地带更是加剧钢材的腐蚀，金属的腐蚀主要来源于电化学的作用，金属的耐久性越好，抗腐蚀性能越强。

3影响金属材料变形和开裂的相关因素

3.1金属钢的化学组成

钢材质是金属工件的主要构成。低碳钢在淬火工序时自身体积会出现改变，以致淬火性较以及低碳钢淬透性均较差。而淬火加工中碳钢时，其体积改变幅度比低碳钢更大，尽管淬透性很低，但其MS点却较高，故而常选用中碳钢生产制造小尺寸零件，热处理工序中一定要重点分析相变应力带来的影响。若金属工件尺寸渐进式增加，那么材料硬度层的深度程度将会降低，内部相变应力变形将会发生改变，最后转变成热应力变形。

3.2钢的淬透性

若金属材料是钢材质，那么热处理期间技术人员要重视其淬透性、依照业内现行的热处理规范，已经明确材料硬度的具体分布特性和淬硬深度的具体表现。淬火环节中为了高效率执行完材料热处理工作，提升零部件的综合性能，则技术人员应结合碳钢型号的差异和淬火介质特性科学调控冷却时间，以确保工件的力学性能达标。

4金属材料的热处理工艺及技术的具体应用

4.1化学薄膜表面渗透技术的使用

将适当化学元素以薄膜形式渗透于金属表层，这种技术对金属的表面性能起到一定的改善作用，使工件的亮度以及光洁度得到明显优化，增强金属材料的耐磨性，同时使金属的韧性与强度性能均得以提升。这项薄膜渗透技术的实际操作时，用多种合金元素组成的化学材料作为介质，将待加工金属工件放置于此介质中并加热处理，多种元素能更快更好地融入金属表层，从而达到改善性能的目的，有效控制材料的加工费用。薄膜渗透技术是一种常见的热处理工艺，具有操作工艺简单、耗费材料成本低、节能环保等优点，实际应用较多。

4.2CAD热处理工艺技术的使用

该技术属于应用计算机与热处理工艺研发而成的一种先进技术，通过计算机仿真模拟试验待热处理工件的热处理过程，用虚拟的模拟工程对可能存在的问题进行预判，并及时调整热处理工艺参数，使用相应的措施改善工件的性能，减少材料的浪费和失效。计算机CAD模拟技术能直观的体现热处理过程需要注意的方面，模拟多种工艺条件下的形态，为实际操作节约了很多的时间和资源，是一项现代化必不可少的热处理工艺。

4.3真空热处理技术

真空热处理技术的应用实现了热处理技术与真空技术的有机结合。该项技术属于气氛控制热处理范畴，在应用过程中可以营造出低于大气压的真空环境，并根据金属材料加工的实际需求对超真空、低真空等环境进行有效设置。真空热处理技术的应用要求处于完全真空的环境下，真正意义上呈现出无脱碳、无氧化以及无渗碳的效果。采用该技术进行金属材料处理，需要先通过中介煤质进行无氧化处理，避免材料出现氧化；同时提升渗碳材料温度至规定数值，尽可能减少气体排放量，以实现热能动力工程生产效率的提升。正是由于这样的操作要求，真空热处理技术的应用不需要安装点燃器及排气装置等，省去不必要的步骤也可以简化加工过程，起到提升生产效率、减少生产成本投入的作用。

结语

随着国家工业的发展，金属材料的应用非常广泛，在化工行业，金属设备的安全性和稳定性更是至关重要，对产品生产效率有直接的影响。为了延长材料使用寿命，在机械加工过程中研究热处理工艺，制定合理的工艺规程，不断完善金属热处理工艺方法。只有不断深入钻研热处理工艺及技术并全面掌握原理，才能充分发挥金属材料的性能，更好地保证材料质量，制造出性能优异的金属材料，延长设备的使用寿命，为企业获得良好的效益和发展，为社会的进步作出更多的贡献。

参考文献

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