探析热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用的论文.doc

滕刚岳

[摘 要]热处理工艺是确保金属零件质量的关键性技术，在金属零件制造的过程中具有重要作用，能提高金属零件的材料组织性能和机械制造水平。本文结合热处理工艺在金属零件制造过程中的实际应用情况，着重研究了热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用，以供参考。

[关键词]金属零件；热处理工艺；机械制造

中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0031-01

在机械制造过程中，金属零部件都需要通过进行热处理来改善其组织性能，从而满足各行各业对其特殊性能的需求。热处理改变了金属零部件材料的内部组织、表面的化学成分或使用性能等。同时，热处理通过改变相应的参数指标，例如金属零件的加热温度、保温时间、冷却方式等，改变金属零件的加工过程，从而实现节能降耗、缩短生产周期。热处理技术在金属工艺制造过程中是一种值得推广的、对提高金属工艺水平有帮助的金属加工工艺。

一、热处理工艺的概念与工序

（一）热处理工艺的概念

金属材料热处理过程是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能的一种工艺。通常可分为三种类型，即整体热处理、表面热处理及化学热处理。正确的热处理工艺能够提高某些金属材料的机械性能，而不合理的热处理条件，会降低金属材料的性能。因此，在热处理技术使用的过程中，必须根据金属材料与成分，合理分析该种金属材料与热处理工艺之间的关系。提前制订合理的处理工艺，科学安排工艺流程，这样才能实现提高金属零件制造水平的目标。

（二）热处理工艺的工序

1、加热。在热处理过程中，首先要进行的是对金属的加热。以钢铁威力，将A1作为临界点，当加热在临界点以下时，其内部组织不会改变，若要获得奥氏体组织时，此时的加热就务必要在临界点以上。由此可以看出，温度是加热过程中的一个重要参数。若要使热处理的质量得以保证就必须对加热的温度进行良好的控制。由于工件在加热过程中常常是暴露在空气中的，为了保证经热处理的部件表面性能不受加热过程中氧化、脱碳情况的影响，通常会采取一些保护措施对其保护加热。如真空或是熔融盐加热等。加热过程中热源的选择从最初的木炭和煤发展到气、液等燃料，之后由于电力的发展，加之电力加热有绿色环保，易于控制等优点，以电作为热源加热越来越被推广。企业可以通过自身需求选择适合的热源来进行直接加热，或是借助于某些介質进行间接的加热。

2、保温。部件在加热过程中暴露在空气里会发生氧化反应以及脱碳等情况，另外部件较大的情况下要保证部件加热均匀，此时就需要进行保温。部件的材料选择与其尺寸的大小直接影响到保温时间的长短与保温介质的选择。通常来说，部件尺寸越大其热能的传导性就越差，此时就需要较长的时间来进行保温，以保证部件能够热透。

3、冷却。冷却是金属的热处理过程中最为重要的一个步骤也是最后一个步骤。由于金属在热处理中，经冷却之后的组织性能受冷却方法、工艺及冷却速度的影响较大，因此我们必须熟练掌握不同冷却方法的工艺过程，并严格控制好冷却速度。通常情况下退火的冷却速度<正火的冷却速度<淬火的冷却速度。

二、热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用

（一）热处理工艺能够提高金属材料切削功能和切削强度

随着社会的不断发展，对金属零件的性能要求变得越来越高，传统的工艺技术已经不能满足现代社会的需要。在进行金属零件加工的过程中，要求金属零件要具备较高的切削功能和切削强度。为了满足这一要求，在进行加工的过程中需要做好金属材料切削和热处理工艺之间的沟通，使其能配合得较为默契，从而完成对金属材料的热处理，这样不仅能减少切削过程中的缺陷，提高金属零件加工的性能，同时还能提高金属零件制造的效率。例如：在对齿坯类金属材料进行切削处理时，第一步就是要进行热处理，可以采用正火和不完全淬火的热处理方式。经过热处理后的齿坯类金属材料在切削时比较碎裂，从而使得金属材料切削粘刀的概率大大降低。此外，经过热处理后的齿坯类金属材料的硬度也会变大，这对于减少切削粘刀现象的发生也有很大的帮助。在进行铝合金类的金属材料切削时，采用固溶热处理工艺，可以使得金属材料内部的组织结构变得更加均匀，从而使得切屑加工的精度变得更高。

（二）热处理工艺能够提高金属材料的断裂韧性

在金属进行工艺处理过程中，金属零件最容易出现断裂现象，根据金属的断裂力学理论进行研究，金属断裂的现象是普遍存在的。任何材质的金属都会存在不同数量、不同尺寸的金属裂纹。根据每种金属的属性特点，金属的断裂韧性也有着很大的差别。所谓金属的断裂韧性就是指金属的裂纹在受到不同程度的外力作用时会产生抵抗裂纹的反作用力，这种抵抗裂纹扩展的性能就是金属的断裂韧性。日常生活中，在对金属进行裂纹韧性的测试时发现，对金属进行热处理可以让金属的组织发生变化，如果金属再次接受热处理，只有当应力和温度达到一定标准时，金属才有可能发生动态结晶。对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。

（三）热处理工艺能够减少金属应力腐蚀开裂

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。应力腐蚀开裂在金属零件制造过程中是一种常见的延迟断裂的现象。金属应力的大小和金属材料的断裂时间以及金属介质有很大关系，不同的开裂时间和金属介质会导致金属应力的不同，通常来说金属材料的应力可能是几分钟，也可能是几年。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是金属在焊接过程中产生的残余应力。热处理工艺能够帮助金属材料实现在以后制造和使用过程中减少腐蚀开裂，延长使用寿命的目标。例如：在对金属进行焊接前要控制金属材料整体温差，只有当温差较小时才能对金属进行焊接。在对金属进行焊接时，金属材料要进行持续的热处理，这样不仅能够减少焊接过程中金属材料的温度变化，使其温度呈现平稳的变化趋势，还可以有效避免金属焊接过程中因受热不均而出现的裂缝，使金属焊接的应力处于一个较小的状态。在金属材料焊接之后进行热处理，会使得金属材料的拉应力值大幅度下降，从而使得金属表面钝化膜破坏的速度变缓，进而使得应力腐蚀速率大幅度下降，这样就可以降低应力腐蚀开裂的概率。此外，在金属材料焊接之后进行热处理，残余应力消除的效果会随着温度的升高而愈加明显，金属材料的抗应力腐蚀能力也会有明显地提高。

三、结语

综上所述，金属的热处理工艺是机械制造行业中重要的一项工艺，其通过改变其内部组织结构或表面的学成分等，能有效改善金属零部件的物理性能、化学性能、力学性能、机械性能等。同时，还能保证机械部件的形状外观、整体的化学成分不发生改变，实现节能降耗的，缩短生产周期，提高企业效益。因此，在金属制造的过程中，除合理选择金属材料外，还要熟练掌握各种成型的热处理工艺，并加强技术创新，以充分发挥金属热处理工艺的积极作用。

参考文献

[1] 付崇涛.在提高金属零件的制造水平中热处理工艺的作用[J].黑龙江科技信息，2013，（35）：127.

[2] 李晓华.探析热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用[J].中国科技投资，2012，（24）：66.