金屬材料熱處理工藝在機械制造中的應用

Summary:21世紀是人類社會文明和國家經濟全面發展的嶄新時代，機械工業也是支撐經濟進步的一大支柱，在全世界國民經濟增長中都發揮著其重大作用。機械制造業幾乎占據到了世界國民經濟社會總生產力規模的60%，所以機械制造在經濟上占比還是很重要的，我們如何用選用金屬材料決定了在機械的制造技術中的作用，金屬材料本身的熱處理才是其中關鍵，首先要學會做好金屬熱處理方法在現代機械制造領域中的應用。Keys:金屬材質；機械制造；應用隨著當今我國經濟一體化的發展，機械工業本身的生產發展速度也將越來越快，對各種機械產品設計的整體需求也會得到提高，要充分利用各種有限數量的機械資源，又要兼顧到整體機械產品設計工作的健康可持續發展。機械工業未來的可持續發展關鍵在于材料的選擇。以合金為基礎，開發出一種新的金屬材料，比如目前國內正在開發的磁性致冷劑，可以利用材料的磁熱致冷效果，替代氟里昂制冷；又比如目前機械制造業中常用的記憶合金，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機械設計中選擇金屬材質的基本原理1.1物料的經濟性能公司以經濟效益為主要目的，機械制造業也是一樣，選擇合適的材料，可以大大減少企業的生產成本。在全面掌握材料供給的基礎上，要考慮到材料本身的價格、加工的難度以及對有用材料的轉化，所以我們要選擇性比價較高的材料，從而為企業從根本上節約成本。1.2負載的尺寸和特性在機械設計中，所謂的負載與特性，就是要考慮到所選擇的材料的承載能力，保證其可塑性，同時也要注意到它的功能，以及它的性質，保證它的功能和性質。1.3零配件的大小和質量在生產過程中，很多時候，由于選擇的材料不夠科學，造成了機械零件的尺寸和質量不符合要求，從而給企業帶來了不良的影響。這些零件，可以用在精密儀器上，也可以用在大型機械上，也正如此，機械制造使用的零配件按要求才會如此之高。零件的大小及質量是機械組裝的基本依據，它直接影響到整個生產或裝備的使用價值，因此，在選用金屬材質、零件的大小和質量時，一定要慎重。1.4零配件作業環境在各種情況下，使用的機械零件應具有適應各種情況的能力。比如，在濕度大的情況下，零件需要有一定的耐蝕性，這就需要對零件進行防腐處理，而對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行加工，而在某些特定的情況下，零件必須要有良好的力學性能，而最關鍵的，就是要選擇合適的金屬。2金屬材料的熱處理技術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方法，通常又將熱處理其過程作為是一種熱處理技術過程。采用正火技術可以大幅提高金屬材料熱處理的各項技術性能，從而達到理想的強度要求。正火的用途主要有:(1)對低碳鋼的使用，經正火處理的低碳鋼具有更高的韌性和硬度，該技術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碳化物含量可以明顯得降低。(4)鑄造鋼材，采用正火技術可以提高鑄鋼的鑄態結構，提高其切削加工性能。(5)可在大鍛件的后期熱處理中使用，以防止大塊鍛件產生裂紋。從上述第5個方面分析可以大致看到，正火技術要可以用于預熱處理、淬火準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，進行淬火。應指出，在冷卻期間，可以使用冷卻介質使金屬材料迅速降低到常溫。這一技術在很久以前就被采用了，隨著時代的進步，在各種齒輪、軸承等耐磨設備的制造中，也逐步得到了廣泛的應用。根據淬火的基本定義，淬火通常包括加熱、淬火保溫和冷卻。在切削加工中各個零件制造等工序熱處理操作中，首先做到根據實際使用各種金屬材料和各自特點的材料力學性質，適當地的選取上述各項基本技術參數條件之一。但也可以先根據被選用各種金屬材料熱處理本身特有的一些特性，對其基本熱處理特性進行形式上的淬火。在此方法原理基礎上，淬火法也可以改善單一奧氏體合金表面介質的熱淬透硬度，但也存在著一些缺陷，例如，在淬火過程中，由于溫度太高，導致了內部的應力。而軸承內部殘余應力也對其機械結構壽命的可靠性影響也很大，不僅使其力學性能發生扭曲和變形，而且還可能導致結構的斷裂。因此，在實際使用中，需要對淬火的方法進行靈活的選擇。3機械加工中熱處理的應用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，可以將不符合設計規范的金屬材料進行處理，從而達到加工和使用的目的。然而，在機械進行滲碳時，應先綜合考慮出其自身特殊的技術條件，以及相應機械零件產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比較昂貴的脫硫方法，所以企業在做滲碳設計的時候，要先根據環保節能的角度出發來設計滲碳液的脫硫深度值和脫硫濃度，然后再進行滲碳，這樣就不會浪費水了。3.2淬火技術淬火是一種較為簡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度。但也要根據設計工作的需要，充分考慮到金屬零件的剩余拉應力，避免在齒根處或軸向過扁的部位產生殘余拉應力。對于零件間的連接部分，若殘余拉應力作用減小，則會造成機械零件的損傷，特別是細軸和薄板零件的損傷。這就要求在機械設計時，對表面硬化過程中所引起的應力均衡問題進行研究，例如可以采用雙面結構來避免在淬火時發生工件的變形。4金屬材料熱處理在機械制造中要注意環保使用傳統的金屬加工技術，會產生大量的有毒、有害的氣體，對環境的污染，同時也會產生大量的金屬廢料，不但浪費了資源，而且制造出來的零件也達不到質量上的水平。所以，要改變傳統的生產技術，必須從原材料入手，采用新的金屬材料取代傳統的金屬，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揮。機械制造要想實現可持續發展，除了要從金屬材料入手，還要從技術和方法上加以考慮。1)盡量采用熱軋、冷軋技術，以改善機械零件的性能，延長其使用壽命，減少環境污染，降低能耗。2)由于不同的金屬材料在機械加工中的性能不同，因此，在進行加工時，可以接受的技術步驟也是不同的，因此，要選擇熱處理技術較短的金屬。在建工環節少的情況下，可以降低能耗的過度消耗，達到節約和環境保護的目的。3)在機械結構設計中，選用碳素鋼作為基本材料，添加適當的合金元素，彌補了低韌性和低強度的缺點，并能改善耐蝕性和耐熱磨損性能?？偨Y機械制造技術的持續發展，我們要為了機械制造有效確保和使其實現長期的穩定地發展，在積極引進發展新型基礎鋼和利用先進的應用類金屬材料設計生產相應的應用產品同時，還能按照客戶需要專門設計并開發并試制設計出符合其他制造的一些比較適用新技術特點的應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、特種耐磨高強度及耐腐蝕的高溫合金、特種工模具鋼料件等，并將同時在不斷努力探索并完善新材料力學、金屬材料超聲探傷法技術等應用特殊材料金屬表面缺陷加工的檢測技術。Reference：[1]李春艷.