金屬材料與熱處理工藝關(guān)系探索分析

林清

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)中，為了最大限度地發(fā)揮金屬材料的性能和功能。在設(shè)計(jì)工作中就要對(duì)熱處理工藝和金屬材料之間的關(guān)系進(jìn)行分析。如果熱處理?xiàng)l件不合理對(duì)于體基礎(chǔ)材料的機(jī)械性能的提升是不利的，因此設(shè)計(jì)人員要根據(jù)熱處理工藝的要求和金屬材料的成分進(jìn)行相應(yīng)的關(guān)系的論證，從而合理安排工藝流程，才能得到較好的效果。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理工藝;關(guān)系探索

目前在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)中，金屬材料中多包括鐵鋁銅面鋅錳等等。金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除了金屬原子之間的結(jié)合，還有原子在空間排列方式，無(wú)論是排列方式還是原子之間的結(jié)合，都會(huì)產(chǎn)生密切的關(guān)系。由于排列方式和結(jié)合方式的不同，使得基礎(chǔ)的性能也會(huì)不同。因此進(jìn)行金屬材料熱處理的時(shí)候，要根據(jù)金屬的性能進(jìn)行論證。例如金屬工件在放在一定的介質(zhì)中，或者加熱到一定的溫度的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生不同的介質(zhì)速度，不同介質(zhì)冷卻的速度也會(huì)對(duì)金屬材料表面的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。此時(shí)采用相應(yīng)的熱處理工藝，不僅能夠改變金屬的原子排列，還能改變其機(jī)械性能和組織結(jié)構(gòu)。要根據(jù)工程技術(shù)的需要，進(jìn)行相應(yīng)的熱處理?xiàng)l件的設(shè)置和分析。根據(jù)金屬材料的性能，以及其與熱處理工藝的關(guān)系，來(lái)判定使用哪一種熱處理，工藝更為適宜，以此提高材料的機(jī)械性能。

1 金屬材料與熱處理關(guān)系

金屬材料在與熱處理工藝之間進(jìn)行加工的時(shí)候，切削工藝的施工好壞對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大關(guān)系。在切削過(guò)程中切削的刀具切削的條件，被切削的材料，都各自會(huì)有不同的變化，環(huán)境條件的不同還會(huì)產(chǎn)生不同程度的金屬變形以及光潔度。如果進(jìn)行預(yù)先熱處理的話，對(duì)于半成品或者是各種鑄鍛焊工件的毛坯，進(jìn)行冶金熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以進(jìn)行消除，就可能會(huì)產(chǎn)生很好的組織狀態(tài)。因此通過(guò)提高零件的切削性能，保證材料的切削精度，從而使得最佳切削性能能夠體現(xiàn)出熱處理工藝的水平。[1]

對(duì)于材料進(jìn)行切削加工，如果硬度偏低，還會(huì)產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，對(duì)于被加工零件的表面光潔度也會(huì)產(chǎn)生降低。此時(shí)如果對(duì)金屬材料進(jìn)行不完全淬火處理，還會(huì)形成粘合的傾向性減少的問(wèn)題。因此應(yīng)該經(jīng)過(guò)先強(qiáng)化處理，然后再切削加工。這種方式，得到的晶力均勻性較強(qiáng)，切削性能能夠得到改善，機(jī)械加工精度會(huì)不斷提高，形成最終的熱處理效果。

2 金屬材料的切邊衡量和熱處理溫度關(guān)系

需要對(duì)材料在減輕應(yīng)力作用下的力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行分析。例如在變形比例極限范圍內(nèi)，計(jì)算出機(jī)應(yīng)力和切應(yīng)變的比值這些比值可以表現(xiàn)出材料的剛性，墻模量大的特性，經(jīng)過(guò)熱處理，材料本身的物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。結(jié)合實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的伸長(zhǎng)量和彈簧的實(shí)際生產(chǎn)量會(huì)有一定的誤差。因此在工業(yè)生產(chǎn)中，分析了金屬材料切邊模量變化和熱處理的關(guān)系之后，使用材料的切分磨料和彈簧磨料進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算，對(duì)加工后的成品談話，進(jìn)行熱繞成形工藝的實(shí)施。對(duì)于影響原子間結(jié)合力的因素，應(yīng)結(jié)合原子間結(jié)合力的數(shù)值，根據(jù)材料彈性模量的大小進(jìn)行相應(yīng)的形變。[2]

溫度和組織的設(shè)計(jì)，保證經(jīng)過(guò)熱處理后即便是材料溫度即使發(fā)生了變化，材料彈性模量也不會(huì)發(fā)生太大的變化。

3 金屬材料的斷裂韌性和熱處理溫度的關(guān)系

為了提高基礎(chǔ)鍛煉韌性，任何材料都應(yīng)該對(duì)于裂紋和數(shù)量進(jìn)行斷裂力學(xué)的分析。為了防止在外力條件下鍛煉韌性不斷降低，應(yīng)該對(duì)于金屬晶體中基礎(chǔ)組織的細(xì)細(xì)化以及材料的強(qiáng)韌性進(jìn)行論證，得到的結(jié)果能夠作為熱處理后再結(jié)晶獲得的參考。在一定的應(yīng)力和變形溫度條件下，當(dāng)冷變形金屬加熱到足夠高的溫度之后，不同溫度對(duì)基礎(chǔ)的再結(jié)晶效果好壞，會(huì)導(dǎo)致發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在鋼坯料上進(jìn)行小圓柱的切割，經(jīng)過(guò)加工之后，選擇700度、800度、900度、1000度不等，不同溫度達(dá)到之后，此時(shí)熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上金屬材料的壓縮變形也會(huì)發(fā)生不同百分比。在壓縮后的式樣經(jīng)過(guò)沿軸線切割拋開(kāi)之后，用化學(xué)物質(zhì)顯示晶體變形的過(guò)程，可以開(kāi)始向等軸晶粒的形狀進(jìn)行變化。此時(shí)晶粒突然變得細(xì)小，幾乎全部成為等軸晶體，晶體度可以達(dá)到Y(jié)B12級(jí)，再接近晶核的形成與長(zhǎng)大，需要進(jìn)行原子的擴(kuò)散，此時(shí)將變形金屬進(jìn)行加熱，使原子發(fā)生激活并且遷移，通過(guò)對(duì)熱處理的控制，提高了基礎(chǔ)材料的斷裂韌性。

4 金屬材料抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂與熱處理應(yīng)力關(guān)系

金屬在加熱的時(shí)候，由于特定的腐蝕環(huán)境和拉伸應(yīng)力共同作用下，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。為了改變材料內(nèi)部的組織和性能，可以進(jìn)行相應(yīng)的金屬熱處理中的參與應(yīng)力，和形成裂紋之間的關(guān)系分析。通過(guò)對(duì)材料內(nèi)部的組織和性能的處理，改變金屬熱應(yīng)力和相應(yīng)盈利。在熱應(yīng)力的作用下，收縮表面，使得受拉應(yīng)力在熱處理過(guò)程中產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以看到金屬熱處理中淬火冷卻速度能夠影響淬火質(zhì)量，并且最終決定殘余應(yīng)力。[3]

為了達(dá)到淬火的目的，加快淬火冷卻速度，抑制重力效果，這樣做能夠增加組織應(yīng)力作用下的熱應(yīng)力值，減少工件表面上的熱應(yīng)力，盡量減小截面溫差和潔面中心部位金屬的收縮，從而達(dá)到抑制脆裂和減小應(yīng)力值的目標(biāo)。上表就是抗蝕耐熱鎳基合金的化學(xué)成分，從上表可以看到相應(yīng)的鐵、鈷等強(qiáng)化鎳基合金的元素。[4]

5 軸承蓋真空熱處理工藝

以軸承蓋環(huán)行結(jié)構(gòu)的熱處理工藝為例，在進(jìn)行檢查的時(shí)候，首先進(jìn)行了零件的標(biāo)識(shí)、材料、外觀、數(shù)量等的檢查，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)存在質(zhì)量問(wèn)題，用清洗劑將零件清洗干凈后，裝入爐中，淬火。溫度速率很快升高到600攝氏度，此時(shí)進(jìn)行了200分鐘的保溫，降低油溫之后，進(jìn)行了零件的清洗和防護(hù)，干燥后涂上了防銹劑。進(jìn)行相應(yīng)的硬度值的記錄，形成了成品零件的原始記錄。

在熱處理過(guò)程中，由于淬火的速度過(guò)快，發(fā)生了高溫段內(nèi)的冷卻，就殘余應(yīng)力而言，這是抵消了組織應(yīng)力之后產(chǎn)生的熱應(yīng)力值導(dǎo)致的結(jié)果，因此減少工件表面的拉應(yīng)力，達(dá)到了抑制縱裂的目的。并且對(duì)截面溫度進(jìn)行了相應(yīng)的金屬收縮，之后，產(chǎn)生了抑制淬裂的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)和金屬加工，為了保障產(chǎn)品質(zhì)量，就必須要對(duì)金屬材料和熱處理工藝路線進(jìn)行熟練地掌控，遵循企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量第一的原則，保證企業(yè)的產(chǎn)品能夠產(chǎn)生效益，從而體現(xiàn)企業(yè)的價(jià)值。因此進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候，必須遵循國(guó)家有關(guān)規(guī)定，把握好金屬材料的性能和熱處理工藝的之間的關(guān)系，從而保證機(jī)械臨界制造占有重要地位，提高金屬零件的制造水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春雷.熱處理工藝中溫度及應(yīng)力與金屬材料的關(guān)系探討[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2018，（3）：110，112.

[2]劉亞光.對(duì)金屬材料與熱處理工藝關(guān)系的研究[J].知識(shí)文庫(kù)，2017，（18）.

[3]鄭倩.淺談金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，（15）：130.

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[5]張佳.有關(guān)熱處理對(duì)金屬材料機(jī)械性能影響的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（24）：4048.

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