金屬材料熱處理變形問題及開裂問題的解決措施研究

Summary：近年來,我國航空航天、武器裝備等領域對產品輕量化設計、高強度高硬度新材料的應用及智能制造技術要求越來越高,與之密切相關的熱處理技術已經成為機械加工中一個必不可少的工藝方法,但工藝技術人員在應用熱處理方法與安排熱處理工序在工藝路線中的位置時感到迷惑,甚至無從下手,主要原因是相關工作者缺乏解決實際生產矛盾的經驗及對熱處理知識的匱乏,而從工藝路線角度劃分熱處理方法具有重要的指導意義,便于理解、掌握與應用。“選對、應用好熱處理方法,充分發揮熱處理技術在制造全過程中的作用,提升制造技術,保證產品質量,提高加工效率”是機械制造業永恒的主題。Keys：金屬材料；熱處理；變形問題；開裂問題；解決措施引言由于影響金屬材料熱處理效率和影響加工生產的外部因素，金屬材料的熱處理可能會產生問題。因此，有必要加強對金屬材料熱處理的技術研究，并制定解決金屬材料熱處理引起的變形和裂紋問題的辦法，以確保金屬材料的完整性和良好的綜合機械性能，在這種情況下。1金屬材料的概念、類型與性能金屬材料指的是光澤性、導電性、延展性以及傳熱性良好的材料，主要包括黑色金屬、有色金屬以及特種金屬這三種類型。其中，黑色金屬主要指鋼鐵等材料，例如碳含量在0.0218%以內的工業純鐵、雜質總含量在0.2%以內的工業純鐵、含碳量大于2.11%的鑄鐵等。從廣義角度來看，黑色金屬也包括鉻、錳、合金等材料。有色金屬材料指的是除黑色金屬外的金屬及合金，包括諸多類型，例如重金屬、貴金屬、半金屬、輕金屬等，其強度及硬度都更高一些。特種金屬材料指的是功能金屬材料、結構金屬材料等，常見的有非晶態金屬材料等。金屬材料的性能有很多，例如，疲勞性、塑性、耐久性等。金屬的疲勞性指的是在承受交變載荷的狀態下，即使金屬材料的屈服極限高于應力水平，但在長期受到應力影響后，金屬也會出現脆性斷裂的情況。相比于其他材料，金屬的疲勞性較為獨特，例如，其載荷應力是交變的；交變載荷作用的時間相對較長；當金屬材料承受不住載荷后會瞬間斷裂；無論是脆性金屬材料還是塑性金屬材料，在疲勞斷裂區中都存在脆性特點。金屬材料的塑性指的是，材料在載荷外力作用的影響下出現塑性變形的情況，主要利用了金屬材料的斷面收縮率及長度延伸率衡量材料的塑性。金屬材料的耐久性具有均勻腐蝕、電偶腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕等特點。技術人員需要根據金屬材料的類型以及性能對其進行熱處理，從而優化材料性能。2熱處理變形開裂的原因2.1熱處理原因一般來說，目前公司對金屬材料進行的熱處理會選擇冷卻和加熱模式，并伴隨著連續的熱處理，因為熱膨脹和收縮的表現直接決定金屬材料的體積調整。強調從金屬零件的角度來看，如果加工過程達到震動溫度條件，盡管零件強度繼續下降，但對于金屬零件強度而言，當內部應力大于內部應力時，塑性處于相反的狀態-會引發塑性變形的危險。2.2殘余應力引起在正常條件下對金屬材料進行熱處理不會引起變形和裂紋問題，但在熱處理過程中，如果金屬材料的總應力超過臨界值，則殼應力可能導致變形或裂紋。此外，金屬材料可能受到工作環境、工作環境等因素的影響。從而降低了金屬材料的耐蝕性和抗裂性，甚至降低了金屬材料表面控制裂紋保護膜的斷裂性，導致金屬材料變形或局部裂紋，從而影響了金屬材料的壽命和質量。3金屬熱處理變形與開裂的解決方案3.1金屬鋼材的選用在新的發展背景下，為了避免機械制造企業加工過程中出現金屬材料的熱加工變形和裂紋問題，工作人員必須首先對加工現場條件的各個方面進行全面調查，選擇不同類型的金屬零件這就要求工作人員制定單獨的處理計劃。對于高滲透性合金鋼，如果存在大型截面或復雜形狀零件的生產標準等，工作人員可以選擇這種材料。面對要求非常高標準的復雜形狀制造任務，工作人員可以選擇微變形鋼制造金屬部件；最后，它是一種合金鋼，主要用于易開裂和變形的零件，如Cr12MnV等。3.2減少金屬材料熱處理過程中產生的應力如果控制金屬材料熱處理過程中的溫度變化，則還可以通過熱處理消除金屬材料熱處理產生的應力。例如，金屬材料的溫度在一定的溫度下加熱，然后保持在恒定的溫度下，在該溫度下應力消失得越慢，溫度越高，應力消失得越快，最后冷卻。金屬材料也可以連續冷卻、加熱、冷卻和加熱，熱/冷交替產生的應力可由原始應力抵消，以減少殘馀應力。除熱處理外，還可以通過沖擊和頻率傳輸等方法消除應力，但這些方法各有優缺點，沖擊負荷大，沖擊效率低，頻率傳輸成本高。根據金屬材料和生產條件，可以選擇適當的加工方法來減少和消除由此產生的應力。3.3做好熱處理前的準備工作金屬材料熱加工變形和裂紋的主要原因是正火和抖動。在正火和抖動過程中，由于熱處理溫度較高，金屬材料的內部變形可能會出現明顯問題。對于這類問題，工作人員必須采取有效措施，在熱處理前控制熱處理溫度，以避免由于嚴重的溫度誤差而降低金屬材料的性能和使用質量。使用正火后，可以使用同等溫度的軟火來確保金屬材料的內部結構統一，從而有效控制金屬材料的內部變形。此外，為了提高正火效率，工作人員必須根據金屬材料的內部結構選擇最佳退火方法，穩定不同溫度階段的金屬材料結構，以控制金屬材料熱處理引起的變形問題。3.4熱處理在整個工藝路線中的順序設計熱處理在整個工藝路線中的順序是制造產品的首要任務與關鍵點之一,依據產品圖樣上的材料和技術要求安排熱處理在工藝路線中的順序是制定工藝方案的原則,此外,為避免機械加工與熱處理加工間的工藝脫節,在制定工藝方案和組織生產準備時,各專業的技術人員應互相溝通,處理好熱處理與前后工序間的關系,共同解決工藝上的難點。在保證質量的前提下,結合生產條件,對技術路線進行全面分析論證,以最小的加工余量、最優的工藝方法、最優的工藝路線完成工藝設計,保證產品精度。在生產實際中,往往會遇到結構復雜的零部件,全工藝流程長且涉及包括熱處理在內的多個工種,在工藝設計時應兼顧每個工種的實際加工能力全盤考慮,合理安排工序,使產生變形大的工種分散開,并在相鄰的后續工序中安排去應力及機械加工等工序,使工種間的精度有效地結合,達到多工種工藝協調的最優化,一般以熱處理工序為界劃分不同的加工階段。3.5保證零部件配置的合理性金屬零部件的結構也是導致變形的原因。金屬材料因為厚度不同，冷卻的速度也不同，所以，工作人員在進行金屬零件熱處理時，采取有效措施減少材料薄厚的誤差，將變形和開裂問題集中在可控制范圍內，從而保證金屬零部件表面的均勻狀態。在金屬零部件設計階段，要盡量避免棱角和溝槽的出現，這樣才能最大限度降低金屬零部件熱處理產生的變形和開裂問題。結束語靈活應用熱處理工藝與技術有利于優化金屬材料的性能，提高產品質量。為此，需要綜合分析熱處理工藝對金屬材料抗疲勞性、耐久性以及切割效果的影響，根據實際情況優化熱處理工藝與技術，充分發揮退火、正火等一般熱處理工藝的作用以及激光熱處理、熱處理CAD技術等特殊熱處理技術的作用。同時，應加大對金屬材料熱處理工藝與技術的研究力度，不斷探索新工藝與新技術，進一步優化金屬材料的熱處理效果。Reference[1]戚玉軒.金屬材料熱處理過程變形及開裂問題分析[J].冶金與材料,2020,40(05):168-169.[2]張均紅.淺析金屬材料熱處理過程變形及開裂問題[J].中國金屬通報,2020(09):172-173.[3]劉婷.熱處理過程中影