機(jī)械制造過程中的熱處理工藝分析

摘 要：機(jī)械制造過程中最關(guān)鍵的是零件的質(zhì)量、性能與壽命。常規(guī)的機(jī)械制造方式在一定程度上并不能夠滿足機(jī)械制造中對部分零件的質(zhì)量、性能與壽命的要求，但是機(jī)械制造過程中結(jié)合熱處理方式可以進(jìn)一步改進(jìn)部分零件的質(zhì)量、性能與壽命。熱處理一般是人類為了獲得金屬材料所需性能，讓金屬材料在固體狀態(tài)下，通過冷卻、保溫或者加熱的方式，改變金屬材料內(nèi)部或表面的化學(xué)成分或者組織結(jié)構(gòu)的一種金屬材料熱加工工藝。熱處理在機(jī)械制造過程中越來越重要，地位越來越高。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造;熱處理;工藝配合

一、 熱處理工藝概述

為改善金屬的切削加工性能，提高零件的機(jī)械性能，如滲碳、淬火、回火等，消除內(nèi)應(yīng)力，如時效處理、調(diào)質(zhì)處理等問題，在機(jī)械加工工藝路線中，常安排有熱處理工序。熱處理工序一般安排在機(jī)械加工前進(jìn)行。位置的安排如下：如正火、退火、調(diào)質(zhì)等。一般安排在機(jī)械加工之后進(jìn)行。如熱處理后有較大的變形，還須安排最終加工工序。例如切削加工中，由于金屬材料的硬度過高，給加工帶來了困難。造成了刀具的磨損和粗糙度高的問題。因此，將硬度加以控制，減少道具的表面的磨損和劃傷，就需要采用熱處理工藝，影響金屬內(nèi)部組織，降低硬度。高碳鋼中，由于含有大量的鐵素體，因此使用壽命較低，粗糙度較高。可以采用正火工藝進(jìn)行鋼的切削性的改善。中碳鋼的碳含量采用正火的熱處理工藝之后，含碳量明顯調(diào)整到能夠進(jìn)行加工的水平，得到了很好的表面粗糙度的治理效果。經(jīng)過熱處理，金屬材料的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度發(fā)生了改變，隨著硬度的降低，疲勞強(qiáng)度增加了，使得材料能夠滿足切削加工的工藝要求。

二、 機(jī)械制造過程中的熱處理工藝

（一）鋼淬火工藝

淬火處理可視為是體化轉(zhuǎn)變過程，通過奧斯體化作用之后，鋼轉(zhuǎn)變?yōu)槔鋮s狀態(tài)，而后開始貝式體抑或馬氏體轉(zhuǎn)化。借助淬火將增加鋼的硬度，從而契合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。淬火適用范圍較寬，在較多操作中均可體現(xiàn)最佳效用，如模具，經(jīng)由淬火處理，可增加硬度，改善耐磨性。淬火期間，作業(yè)人員需選取適宜的淬火冷卻介質(zhì)與溫度，從而保證淬火質(zhì)量及效果。在對鋼件實施淬火處理時，作業(yè)人員應(yīng)先明確其關(guān)鍵成分，在此基礎(chǔ)上設(shè)置最佳淬火溫度;淬火介質(zhì)通常對鋼件實施冷卻處理，類型多元，囊括鹽水、水等，淬火期間，淬火介質(zhì)至關(guān)重要。作業(yè)人員對淬火冷卻介質(zhì)選擇期間，需對介質(zhì)冷卻速度加以思考，保證其為處在慢冷卻狀態(tài)，若為快冷卻狀態(tài)，則鋼件內(nèi)部將被較強(qiáng)內(nèi)應(yīng)力干擾而具有變形、開裂等情況，使得鋼件淬火質(zhì)量不佳。實踐期間，大多數(shù)機(jī)械制造企業(yè)往往以水為淬火介質(zhì)，因其具備較好冷卻性、成本不高，并存在極大的熱容量;位于高溫區(qū)內(nèi)，礦物油匱乏較好冷卻性，而位于低溫區(qū)，其冷卻性能極強(qiáng)，較多企業(yè)基于此特征在合金鋼淬火期間以礦物油為主要冷卻介質(zhì)。

（二）鋼回火工藝

在作業(yè)人員對鋼件實施淬火處理以后，便能進(jìn)行回火工序。就回火工藝而言，表示淬火結(jié)束后，其碳化物、馬氏體分解物出現(xiàn)聚集效應(yīng)并擴(kuò)散。淬火期間，在冷卻速度略快時，鋼件內(nèi)部將滋生較大內(nèi)應(yīng)力，此時利用回火工藝的關(guān)鍵即穩(wěn)定鋼件內(nèi)部組織，避免其形狀改變抑或具有分裂現(xiàn)象滋生。具體實踐時，回火溫度往往被區(qū)分為如下幾種，即高溫、中溫與低溫。不同溫度環(huán)境下，鋼件將發(fā)生不同反應(yīng)，如高溫回火能對鋼件內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行消除，中溫回火能對鋼件較好的塑性、韌性加以保護(hù)，低溫回火則能縮減鋼件內(nèi)應(yīng)力，改善其硬度。

（三）鋼件表面處理

機(jī)械制造過程中，機(jī)器內(nèi)的多個部件均需基于動載荷、摩擦環(huán)境運行，在此情形下，相應(yīng)部件便需擁有一定的耐磨性與硬度，且心部還應(yīng)存在一定的強(qiáng)度，如此方可承載各種載荷與摩擦應(yīng)力，為生產(chǎn)的順利實施予以支撐。具體實踐時，鋼的淬火與回火工藝無法契合相應(yīng)部件所提生產(chǎn)需求，怎樣選擇行之有效的熱處理工藝改善部件性能、增加強(qiáng)度，就變?yōu)樽鳂I(yè)人員必須思考與解決的問題。在此背景下，鋼件表面處理工藝順時而生，此工藝具體用于處理鋼件表面，經(jīng)由對鋼件組織結(jié)構(gòu)的改變，改善其性能與強(qiáng)度，加強(qiáng)其對各大載荷的承受力。

三、 機(jī)械制造中熱處理工藝的應(yīng)用

磨削加工期間，輔以熱處理工藝的流程：借助高精度尺寸適用于磨削加工，選擇淬火回火工藝，磨削期間若有裂紋，那么平面磨削時可能因磨砂端面齒平面過于粗糙影響加工。對此，便需選取適宜的砂輪粒度與高效冷卻劑實施熱處理。熱處理期間，車輪硬度為300～400HB應(yīng)選擇調(diào)質(zhì)工藝，齒輪進(jìn)行淬火處理后，公法線長度發(fā)生變化，對開裂性較大的粗活產(chǎn)品實施冷加工時，需把公法線限定于中、下差，確保熱處理以后的公差范圍契合標(biāo)準(zhǔn)。就熱處理路線以及加工供需處理而言，需確保在淬火產(chǎn)品實施熱處理以前基本成型;就易開裂產(chǎn)品，應(yīng)選擇全場中頻淬火工藝。

就大模數(shù)齒坯的調(diào)質(zhì)而言，受被淬透層深度影響，需選擇先開齒后調(diào)質(zhì)的方式以確保齒根部充分淬透。要與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的硬度，疲勞、彎曲疲勞強(qiáng)度要求相一致，可選擇如下方式：第一，大模數(shù)齒輪選擇齒部開槽調(diào)質(zhì)，先開槽再冷卻，經(jīng)由此對齒部冷卻條件加以改善;第二，基于鋼材淬透性進(jìn)行選擇，以淬透性低的合金元素為主，縮減成本。

四、 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，熱處理工藝在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來越重要，同時，生產(chǎn)制造中對金屬零件的熱處理工藝以及質(zhì)量要求也相應(yīng)提高。例如，進(jìn)行切削加工配合熱處理工藝，能夠?qū)Ρ砻娲植诙冗M(jìn)行有效的處理，降低調(diào)質(zhì)的硬度，合理解決制造工藝過程中機(jī)械加工和熱處理的配合問題，使得機(jī)械制造企業(yè)的制造能力提升到更高的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐剛.鉆桿焊區(qū)熱處理工藝簡述與分析[J].石油和化工設(shè)備，2017，20（6）：50-51，54.

作者簡介：

孫圣東，遼寧省瓦房店市。