关于金属热处理的机械原理工艺研究

关于金属热处理的机械原理工艺研究

杨昌荣

贵州凯星液力传动机械有限公司，贵州遵义， 563003

摘要：金属加工处理有多种多样的方式。目前，我国在热处理方面的工艺水平得到了比较大的提高，为我国机械业的发展提供了技术支持。但是，我国在金属热处理方面还有较大的提升，因此，本文通过探究金属热处理在机械加工制造中的应用，为提升我国金属热处理技术提供了思路。

关键词：金属；加工；热处理

我国金属行业在国内经济快速发展的带动下也得到了快速发展，但是，怎样让金属行业保持稳定持续的发展是金属加工业需要考虑的问题。金属加工也离不开对金属材料的使用，质量好性能高的金属材料所生产出来的金属品才最能被客户所接纳。所以，就必须选择合适的材料和工艺技术手段进行加工处理。

1. 金属热处理的原理和类型

（一）原理

金属热处理是通过在金属元件中添加一定的介质，并通过保温，加热，冷却等过程来改变金属表面或者内部结构，以控制改变其性能的一种工艺手段。

2. 类型

热处理的类型

1.普通热处理，是最经常用到的一种，包含有退火，正火，淬火，回火。

2.表面热处理，是对表面进行处理，包含利用感应，火焰，电接触加热，渗碳碳化和碳氮共渗等对零件表面进行加热。

3.其他处理手段，包括利用可控气氛，真空和形变等。

热处理的手段还有预备热处理和最终热处理。其中，预备热处理是存在在中间的一道工序，为之后的加工或下一步骤的处理做准备；最终热处理是金属件加工的最后一步，它的目的是保证成型了的工艺可以达到客户要求的形状和尺寸并能使零件达到所需的使用标准。

二、金属热处理的基本程序

（一）加热

对金属零件热处理离不开对其进行加热，其中，加热的方法是有很多的，但是最早期的时候采用的助燃材料是木炭和煤，进而采用了液体和气体的燃料。考量其工艺水平的参照之一就是看其能否熟练地掌握加热的温度，尤其是在选择和控制加热温度上，这是保证金属材料质量好坏的关键点。在加热时，金属零件要加热好离不开可控气氛，保护气氛，熔融盐，真空或者使用涂料和包装等的保护，这样做是为了保护金属零件的表面性能不被破坏掉。

（二）保温

由于在加热过程中金属零件会发生氧化反应和脱碳，因此，保温工作必不可少。零件材料和尺寸大小会影响保温时间的长短和材料的选择，一般来说，金属零件的尺寸越大，就需要长时间保温以保证金属零件内部也能够热。

（三）冷却

金属热处理离不开冷却这一重要步骤，由于冷却能对金属零件的组织性能产生影响，因此，在进行冷时，应当相当熟练地进行并且控制好冷却的速度。正常来说，淬火的冷却速度大于正火的冷却速度大于退火的冷却速度。

三、金属热处理的方式

（一）整体热处理

整体热处理就是对金属部件处理惯常使用的手段，它是对金属部件的整体做一个加热处理，然后冷却的手段。整体热处理包含有退火，正火，淬火，回火。

1. 退火，是指对金属零件进行加热，到规定温度后再进行保温，最后缓慢冷却。退火后的金属零件，它的内部组织可以处于一种平衡的状态，能够降低零件的硬度，但同时也提高了材料的可塑造性，以便于后续的加工。但是不同的机械对零件的性能有不同的需求，这时就需要运用不同的退火工艺。

2.正火，是指在对金属零件进行一系列加热保温操作后，然后将零件放在静止的空气中进行冷却的方法。在使用过正火的工艺后，可以使零部件的力学性能得到提升，并且能够减少零件组织内的缺陷，方便机械进行加工创造。相比其他而言，正火对零部件内部组织的处理得更细。

3.淬火，是指在对金属零部件加热并保温后，将零部件放置在淬冷的介质中进行快速冷却的工艺。因为不同的零部件对淬冷介质的选择是不同的，因此要根据具体的零部件进行选择。经过淬火后的金属零部件，它的内部组织硬度得到了提升，强度和耐磨性也得到了增强，但是，淬火后的金属零部件它本身的脆度也跟着变大了。

4.回火，是因为金属零件通过淬火后变得更加脆了，为了降低它的脆度，对其第二次进行加热，然后经过长时间的保温后冷却。这时，回火后的金属零件就得到了较强的硬度，强度和耐磨性，它的可塑造性和韧性也得到了提升。回火的工艺类型有低温，中温，高温回火。低温回火后的金属部件能够具有高的硬度，高的耐磨性，低的内应力，低的脆度。中温回火后的零部件，它的韧性反而增强弹性的极限和屈服强度也变高了。但是经过高温回火的金属部件，它的综合性能比较好，因此，高温回火在汽车和机床等重要金属部件的加工中用得比较多。

（二）、表面热处理

金属零部件的表面的力学性能在经过热处理之后会发生一定的变化。因为这种工艺只需要加热个体的表面，所以为了不让金属部件的表面将更多的有过多的热透过去，在选用何种的热源上是有要求的。感应电流，电子束，氧乙炔火焰，以及激光等表面热处理工艺是大家很容易就会选择到的热源。因为其他物体的能量密度比他们的低，所以可以在短的时间获得更多的热量给零部件，让其温度能够瞬间的升高。

（三）化学热处理

通过将化学零部件放置在含有化学元素的介质中，以使金属零部件表面的硬度和抗疲劳性得到提高的同时能够提高其抗氧化，抗腐蚀和耐磨的性能。在进行了化学热处理后，金属部件的表面化学成分就会有所改变，导致其组织结构和性能也跟着改变。通常会用到的化学介质有碳、氮、硼或者有合金元素的气体，液体和固体。

总结

金属热处理的发展给了机械制造业健康长久发展的机会，与其他传统金属处理工艺相比，这项工艺能够在不改变物体的外观和内部的化学成分下，就可以实现物理性能、化学性能、力学性能和机械性能的变化，而这仅仅是改变了部件的内部构造和成分。但是，实现这些需求的前提是能够熟练地掌握和运用热处理的工艺。另外，我们还应该不断创新发展新的技术，确保金属热处理工艺能够源源不断的为机械制造业助力。

参考文献

1. 严冬，田刚，冉庆华，等.金属热处理的机械原理工艺研究[J].中国金属通报，2019(11).

2. 张翔.关于影响金属材料热处理变形的因素分析及减小措施探讨口.南方农机，2019（1）

3. 张文莉，宋群玲，蔡川雄，等.高职院校金属热处理生产工艺精品课程建设教学改革探讨[J].昆明冶金高等专科学校学报，2014(5).

作者信息：杨昌荣，男（1984.4.8），侗族，贵州遵义人，本科

研究方向：金属热处理