機械制造中金屬的熱處理工藝芻議

朱宇娟

（蘭州現代職業學院理工學院，甘肅 蘭州 730000）

目前在汽車、航天、農機、礦山、化工等諸多領域運用的金屬零部件，在機械制造中均是通過熱處理來優化改善組織性能，以此來最大程度適應各個行業發展性能要求。金屬零部件主要是基于熱處理來優化材料內部組織，對其表面化學組成成分、綜合性能等集中優化。目前在鋼、銅、鐵、鎂等諸多合金部件中，應用較多的金屬元素就是鋼鐵元素。所以，本文要注重以鋼鐵為例展開分析，對金屬熱處理技術工藝進行應用探究。

1 金屬的熱處理工序概述

1.1 加熱

在金屬熱處理中，要注重對金屬實施有效加熱。比如基于A1為臨界點，當加熱處于臨界點之下，其內部組織不會產生改變。如果獲取奧氏體組織，此階段加熱要注重達到臨界點之上。由于較多工件在加熱中處于暴露的空氣環境中，為了保障通過熱處理的部件自身性能不會受到加熱階段氧化、脫碳現狀影響，要注重選取針對性保護措施實施加熱，比如選取真空、熔融鹽加熱操作等。相關加工企業要注重基于自身各項需求選取相應熱源實施有效加熱，或是基于各類介質實施間接加熱操作[1]。

1.2 保溫

當前在機械制造加工中，諸多部件在加熱階段暴露在空氣環境中會產生氧化、脫碳反應。其次，當部件整體規格較大，在加熱中要注重保障加熱均勻，對其實施有效保溫。有部分部件材料選取中，要注重參照尺寸大小、保溫介質、保溫時間長短進行選取。正常情況下，部件尺寸較大對應的熱能傳導性就較差，所以要通過較長時間實施保溫，保障部件能充分熱透[2]。

1.3 冷卻

在金屬熱處理操作中冷卻是相對重要的環節，通過冷卻操作處理之后的組織性能受到冷卻速率、冷卻技術工藝、冷卻方法影響較大。所以當前要注重對各類冷卻操作方法工藝集中管控，規范化控制冷卻速率。在正常情況下，退火冷卻速率要小于正火冷卻速率、淬火冷卻速度[3]。

2 金屬熱處理分類分析

2.1 整體熱處理

現階段要先對部件整體實施全面加熱，之后基于相對穩定的速率實施有效冷卻管控，這樣能對其整體性能集中優化，其屬于熱處理操作。在各類常見的鋼鐵材料熱處理中，要注重選取退火、正火、淬火、回火處理。在退火操作中，即是將各類待加工金屬部件加熱到一定溫度以后，基于金屬材料差異性以及各類尺寸大小展開保溫處理操作，之后實施有效冷卻。通過退火處理的部件其內部組織處于相對平衡的狀態，在材料硬度不斷降低基礎上要注重適度提升材料整體可塑性，便于加工處理操作。在各項工藝技術應用中，要注重對各項工序實施組織準備。其中各類機械部件綜合性能差異性突出，要選取各項工藝技術來滿足其各項要求。

正火是將金屬部件有效加熱到一定溫度之后進行保溫，之后將其放置在空氣環境中實施冷卻處理。金屬部件基于正火能全面提升力學性能，對各類組織缺陷有效控制。更有助于機械加工活動進行，還能為后續各項工藝操作執行奠定基礎。在正火時，要注重對各類部件實施最終熱處理，與退火相比，通過正火處理的部件內部組織結構更為精細。在淬火處理中，要注重將金屬部件加熱到一定溫度之后實施保溫處理，之后將其放置在粹冷介質中實施快速冷卻。當前常用的淬冷介質主要是水、油、無機鹽等，不同金屬部件對淬冷介質的選取存有一定差異。高效化淬火能有效獲取馬氏體、貝氏體組織，為后續各項組織操作提供保障。

在回火中，鋼件通過淬火處理之后，其整體脆性不斷提升。為了對脆性有效控制，要注重做好加熱管控。其中正常情況下，溫度要高于室溫，低于650℃之間的某一溫度。通過長期保溫之后，要注重展開冷卻操作。經過回火的鋼件，要注重具備淬火的硬度、強度、耐磨屬性，其整體塑性、硬度會不斷提升。

在常用的回火技術工藝中，要注重做好中高溫回火。低溫回火速率要注重控制在150℃～250℃范圍中，基于低溫回火的部件能獲取回火馬氏體組織，在操作中，要應用到較多工件。其中低溫回火的相關部件硬度較高、耐磨性突出且內應力較小、脆性偏低。中溫回火要控制在350℃～500℃范圍內，基于中溫回火的相關部件能獲取屈氏體組織，硬度范圍處于HRC35-50。在熱作模具以及彈簧高效化處理中應用較多，基于中文回火部件其整體韌度較高，對應的屈服強度、彈性極限偏高。在淬火處理之后，基于高溫回火也稱之為調制處理操作。當前主要是應用在連桿、齒輪等重要器械中。

2.2 表面熱處理

當前為了保障金屬部件表面具備良好的力學性能，要注重對其表面實施針對性加熱處理操作，其屬于表面熱處理操作。其中在表面熱處理技術工藝中，要注重對金屬部件表面實施加熱，為了促使部件內部不會過多接受熱量傳導，要注重對各類熱源合理選取。

在生產加工階段，要注重選取電子束、感應電流、激光、氧乙炔火焰作為熱源。此類熱源對應能量密度較高，在較短時間內能獲取較多傳遞熱量，促使溫度快速上升。表面熱處理中，要注重做好火焰加熱表面淬火處理、電接觸加熱表面淬火處理、感應加熱表面淬火處理。

2.3 化學熱處理

現階段為了保障各類金屬工件硬度、抗疲勞強度全面提升，對其抗氧化、抗腐蝕、耐磨性等集中優化。要注重選取部分金屬工件放置在含有化學元素的化學介質中，對其展開有效加熱與保溫操作。

通過化學熱處理操作之后，部分金屬工件表層對應的化學成分會產生一定變化，其組織結構與各項性能會不斷改善。在化學處理中，化學介質選取主要是含有合金元素以及碳、氮等元素的氣體、液體等。

3 機械制造中金屬的熱處理工藝

3.1 真空熱處理

真空熱處理操作就是在低于大氣壓的環境中實施的熱處理技術工藝，其和熱處理技術、真空技術有效結合能組成新型熱處理技術。這樣能對常規熱處理技術工藝有效優化，促使熱效果全面提升。真空熱處理中，常見真空度主要是在10-1至10-2Pa,在真空介質中，要注重將工件加熱到所需要的溫度，之后再在不同介質中通過多樣化的冷卻速率進行冷卻熱處理。技術人員要對真空度合理選取，真空度并非是越高越好，要注重基于金屬工件、熱處理完整體系進行綜合判定。通過真空熱處理有助于實現無滲碳、無脫碳、無氧化作用，還能有效控制金屬工件表層磷屑。具備良好的光亮凈化作用，所以近年來實際應用范圍較廣。

3.2 復合板容器熱處理

當前要注重對復合板容器焊后實施有效處理，從處理原則層面來看，對比基層應用材料，在焊后熱處理中，要注重對復合板制造的容器實施焊后熱處理。對于尚未熱處理操作，要注重提前判定熱處理對各類材料力學相關影響情況。相關人員還要對耐腐蝕性進行判定，掌握受熱處理影響程度。當各類壓力容器是通過不銹鋼復合板材制作產生，在熱處理以后，對復層材料以及焊接接頭會產生較大影響。導致材料出現碳化情況，此類情況較為嚴重將會對復層性能產生一定損害，對耐腐蝕性以及整體力學性能產生較大危害。所以，當容器是選取不銹鋼材料制作，要注重對焊接之后的熱處理情況集中處理，對材料各項標準要求進行分析。綜合判定各類材料耐腐蝕性能以及受影響程度，在特殊情況中，要注重選取最規范化的復層材料。

3.3 形變熱處理

形變熱處理技術工藝屬于新型熱處理技術工藝，在形變強化以及熱處理強化基礎上全面發展延伸的。高溫形變淬火技術工藝運用中，對材料進行加熱，促使材料奧氏體從穩定區域逐步展開形變，之后通過淬火獲取對應的馬氏體組織。其中高溫形變淬火之后進行規范化的溫度回火，能獲取良好的強韌性，對應強度、塑性能有效提升，沖擊韌度也會不斷增長，抗脆斷能力有效提升。在相變中針對相關變熱處理，可以選取等溫形變處理、形變熱處理等。促使金屬加工工件產生形變，在加工中保障奧氏體不斷硬化，鋼材獲取良好強化成效。

4 結語

綜合上述，當前在機械制造行業領域發展中要注重突出金屬熱處理技術工藝應用價值。在機械制造業快速發展中，要想全面發揮金屬熱處理操作價值，要注重合理選取金屬材料，全面掌握各類成型的熱處理技術工藝。對多項技術全面探究、應用、實踐，促使金屬熱處理技術工藝能服務于機械制造行業建設發展。