金属材料热处理工艺在机械制造中的应用
姜家强
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姜家强,. 金属材料热处理工艺在机械制造中的应用[J]. 新材料,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.158154.
摘要:
目前我国科技水平和各行业的快速发展,相较于其他机械制造材料而言,金属材料具备良好的耐久性和硬度,同时抗疲劳能力相对较强,应用金属材料制造生产的机械,在正常的工作环境下并不会发生腐蚀、老化的问题。但不同的金属材料其硬度存在一定程度的差异,所以在热处理加工的过程中可能会受到外部因素、内部应力的影响而出现内部结构断裂甚至整体结构断裂问题。
关键词: 金属材料;热处理;机械制造
DOI:10.12721/ccn.2022.158154
基金资助:

引言

如果想要提高金属材料的利用率,那么对热处理工艺的应用就是不可或缺的,因为如果对热处理工艺进行了应用,那么金属材料的使用、防腐以及防蚀性能就都会得到全方位的提升。鉴于此,对相关企业来说,对金属材料热处理工艺技术加以重视就很有必要了。除此之外,如果想要大幅提高企业的生产效率,那么就必须要对金属材料的热处理工艺进行深入的研究。因此,对相关企业来说,对金属材料热处理工艺的发展趋势进行分析就势在必行了。与此同时,最重要的还是要全方位地优化金属材料的使用性能与适用范围,因为只有这样才能让企业的经济效益达到最大化。

1金属材料热处理工艺的优势

1.1使金属材料的性能得到优化

结合机械制造领域中金属材料热处理工艺的应用,分别对各项热处理技术的应用优势进行分析,具体内容如表1所示。对相关的企业来说,虽然金属材料的切削作业在传统的工业模式下也能完成,并且他们对所需的部件以及工业产品的加工所耗费的时间也非常少,但是也有一个缺陷,就是不能保证金属材料的性能以及质量会造成非常多的问题。

1.2降低金属材料的切削难度

从金属材料的传统加工工艺的角度来看,在产品的实际生产过程中,金属材料本身的硬度系数会造成不利的影响,比如说,在实际的切削作业中,难度过大以及作业效率不高等问题都时常出现,而之所以会产生这些问题,原因之一就是金属材料拥有很高的硬度系数。但如果对金属材料进行热处理后,那么金属材料的性能就会得到一定的优化,这样就能有效解决问题。与此同时,这样不仅能保证金属材料的加工质量,而且还能大幅提高生产过程中的切削效率。

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2金属材料与热处理加工工艺之间的关系

2.1材料切割与热处理预热

一般情况下机械制造过程中生产区域需要对大量的金属材料进行切割,那么在这一工艺流程中相关工作人员选择合适的切割工具,并对金属材料进行热处理预热,则能够在一定程度上缩短金属材料切割的时间,降低金属材料切割工序对切割工具的损耗。此外,在整个金属材料切割工作环境中不同的金属材料所呈现出的特性存在一定的差异,所以为了降低金属材料切割的难度,提升金属材料切割的速度,进行热处理预热可将金属材料的属性保持在活性区间之内,从而在降低金属材料硬度的基础上促进材料切割工序的顺利开展。

2.2金属疲劳与热处理应用

众多实践研究表明,科学合理地应用热处理技术能够提升金属材料的整体性能。但在机械制造生产中,如果金属材料热处理存在金属材料瞬间冷却的现象,那么金属材料的结构应力参数将会迅速增加,如果这一参数突破了材料本身可承受的范围,那么经过热处理后的金属材料将会出现结构断裂问题。这一问题属于金属疲劳的范畴,所以技术人员在对金属材料热处理的过程中,应将金属疲劳性作为一个重点,通过对加工温度的合理控制,降低金属材料疲劳问题发生的概率。

3金属材料热处理工艺及其技术分析

3.1金属材料的化学热处理技术

化学热处理技术就是指金属材料的热处理工艺,但该技术也可以理解为是一种化学薄层渗透技术,因为该技术是通过化学薄层渗透技术来使金属材料中的金属性质得到改善的。对这种化学热处理工艺进行应用,就能使金属材料的强硬度得到有效的提高,而且也不会对材料造成任何负面影响,这样就能实现相关企业的经济效益最大化。与此同时,在对金属材料进行实际的化学热处理过程中,投入的成本也不高,并且这也不会对环境造成较大影响,其主要原因就是如果对化学薄层渗透技术加以应用,那么化学薄层就只会渗透进金属的表面,而不会直接渗透进金属的内层结构。基于此,对很多企业来说,金属材料的化学热处理技术就是一种既便宜又实用的金属热处理工艺。

3.2淬火过程确保合理有效

对于使用热处理技术的金属材料来说,淬火是一个相对重要的环节,它可以直接影响金属材料本身的质量。单介质淬火工艺的冷却处理工艺使用方便,可以用一定的机械设备完成,技术人员需要专门控制淬火速度,这种控制不应容易导致金属材料的变形或开裂;双介质淬火需要根据淬火介质的特点实施快速冷却,使淬火设施温度迅速降至300℃,借助保温技术,2min后将金属材料放入温度适宜的冷却介质中。在实际淬火过程中,技术人员需要科学控制温度,高度整合水和油的温度。对于低碳素钢等淬透能力一般的材料,在水温达到55-65℃,油温达到60-80℃,才能保障金属材料均匀冷却,对于合金钢等高淬透能力的材料,水温可提高10~20℃达到80℃,油温可提高10℃达到90℃,针对不同材料选择不同的淬火冷却介质,在此基础上提高金属材料的质量并强化其性能,这样可以更好地得到组织均匀尺寸稳定的材料。

3.3激光热处理技术

激光,本身就是具有很强的穿透力这个特点。因此,利用这一特征对一些相当坚硬的金属材料进行热处理。即能够直接地利用高温和激光等科学技术手段快速地完成这项任务,并且这些都是能够取得良好的针对性和高温下金属材料的热处理效果。通过激光热处理技术在各种金属材料热处理中的应用广泛,目的主要是为了能够有效地促进和提高各种金属材料在表面的化学硬度和稳定性,而为了有效地促进和提高激光热处理的工作效率和质量,需要先进的技术手段。也就必须需要通过电脑和计算机的技术手段来有效地实现各种相应的温度控制和效果,并且借此技术手段来推动激光热处理的自动化和发展。

结语

通过上述的理论研究可知,在具体的应用中,热处理工艺虽然能够提高金属材料的性能,起到一定的节能环保作用,但热处理过程也会导致金属材料发生变形、开裂,甚至会致使金属材料报废。所以,若想科学地应用热处理工艺,有效避免热处理过程对金属材料结构所产生的不利影响,相关技术人员在具体操作的过程中还应重视对各项工艺参数的测量与控制,并将实践应用作为基础,积累热处理经验,从而使热处理工艺的应用全面助力金属零部件生产质量的提升。

参考文献:

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[2]马飞,强歆,于媛.金属材料热处理工艺与技术分析[J].粘接,2021,46(6):17-20+52.

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