張 慶

（唐山開(kāi)灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司熱處理廠，河北 唐山 063103）

常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝研究

張 慶

（唐山開(kāi)灤鐵拓重型機(jī)械制造有限責(zé)任公司熱處理廠，河北 唐山 063103）

常規(guī)金屬材料的熱處理是一種綜合重要的工藝，也是質(zhì)量管理的重要環(huán)節(jié)。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。文章分析了熱處理工藝分類(lèi)，工藝技術(shù)及熱處理工藝缺陷及控制措施。

常規(guī)金屬；鋼鐵材料；熱處理技術(shù)；工藝分析

概述

現(xiàn)在的社會(huì)中，常規(guī)金屬材料的應(yīng)用比較廣泛，尤其對(duì)鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，在工、農(nóng)業(yè)及交通運(yùn)輸中都離不開(kāi)。但是隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，我們對(duì)常規(guī)金屬材料的性能要求也越來(lái)越高。在這一方面上，我們積極采取了研制新材料和對(duì)常規(guī)金屬材料進(jìn)行熱處理以此來(lái)達(dá)到我們需要的目的。熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。

從一定意義上來(lái)說(shuō)，筆者分析認(rèn)為常規(guī)金屬材料熱處理這種方法還是比較普遍和實(shí)際推廣的。

1 常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝分類(lèi)

根據(jù)筆者所從事工作性質(zhì)來(lái)看，一般地常規(guī)金屬材料的熱處理工藝大體上分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理。

另外在根據(jù)加熱介質(zhì)和加熱溫度和冷卻方法的不同，我們又將它分為若干不同的熱處理工藝。這在具體的要求中可以根據(jù)需要加以處理。

經(jīng)過(guò)筆者的實(shí)踐可以知道，我們?cè)谔幚沓Ｒ?guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理的時(shí)候一般不會(huì)改變加工工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是我們通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分來(lái)滿足我們的需求。但不管是哪一種熱處理，都是將加工工件加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，然后以某種速度冷卻下來(lái)。但是不論怎么樣，在絕大多數(shù)情況下，常規(guī)金屬材料的熱處理總是要加熱到臨界點(diǎn)以上的溫度，得到所要求的組織和性能。

2 常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝分析

我們?cè)诿鞔_常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝時(shí)，首先要知道熱處理的主要目的是什么，筆者認(rèn)為，主要是消除前道工序產(chǎn)生的某些個(gè)缺陷，來(lái)加以改善材料的工藝性能；還有就是不斷提高零件或工模具的使用性能。

筆者認(rèn)為，恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T、鍛、焊件等的某些缺陷，改善其工藝性能。因此，熱處理在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要地位。

下面筆者將其工藝技術(shù)要點(diǎn)做一詳細(xì)分析。

2.1 熱處理中的退火種類(lèi)。這其中又可以分為完全退火和等溫退火等。這需要說(shuō)明的是完全退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，這個(gè)應(yīng)用比較寬泛。

而去應(yīng)力退火則是用來(lái)消除鑄件，熱軋件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間后，或在隨后的切削加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或裂紋。

2.2 淬火工藝的技術(shù)。淬火是金屬材料的最重要強(qiáng)化方法，它的目的是提高強(qiáng)度硬度，耐磨性。將常規(guī)金屬材料加熱到相變溫度以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。在實(shí)際生產(chǎn)中用油作淬火介質(zhì)只適用于過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。筆者將淬火工藝中冷卻速率及對(duì)材料的影響做一比對(duì)，具體如表：

2.3 回火的目的分析。所謂回火它是將經(jīng)過(guò)淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度，保溫一段時(shí)間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理工藝?；?qū)⒋慊鸷蟮暮辖鸸ぜ訜岬竭m當(dāng)溫度，保溫若干時(shí)間，然后緩慢或快速冷卻。這樣做的主要目的是滿足加工工件所要求的機(jī)械性能，獲得穩(wěn)定工件尺寸，降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力。

但是要注意，回火溫度越高，滲碳體質(zhì)點(diǎn)越大，彌散度越小，則鋼的硬度和強(qiáng)度越低，塑性、韌性較高。這時(shí)候的組織主要是回火索氏體，它與回火的溫度之間的關(guān)系如下所示。

2.4 常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝注意事項(xiàng)。不管怎么樣，我們?cè)诔Ｒ?guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝加工時(shí)，加工工件經(jīng)常暴露在空氣中，就會(huì)發(fā)生氧化、脫碳，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而我們務(wù)必把金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。

表1

3 常規(guī)金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝缺陷及控制

我們?cè)趯?shí)際的金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的失誤，導(dǎo)致加工工件質(zhì)量不過(guò)關(guān)。比較常見(jiàn)的現(xiàn)象是過(guò)熱現(xiàn)象，斷口遺傳現(xiàn)象，脫碳和氧化現(xiàn)象等。出現(xiàn)產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭(zhēng)議較多，筆者認(rèn)為曾因加熱溫度過(guò)高導(dǎo)致，而冷卻時(shí)這些夾雜物又會(huì)沿晶接口析出，受沖擊時(shí)易沿粗大奧氏體晶界斷裂。這要求我們必須采取一定措施預(yù)防。

如若在金屬（鋼鐵）材料熱處理時(shí)，出現(xiàn)了氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)時(shí)，出現(xiàn)了氧化等現(xiàn)象，我們要及時(shí)采取把工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護(hù)氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢(shì)）、火焰燃燒爐。

出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象時(shí)候，我們可以通過(guò)除氫處理（如回火、時(shí)效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

[1]熱處理工藝系統(tǒng)研發(fā)[D].電子科技大學(xué)，2012.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.086