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        淺談金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

        2021-01-16 00:27:37施曉秦天林牟宗陽(yáng)濟(jì)南金曰公路工程有限公司
        環(huán)球市場(chǎng) 2021年21期
        關(guān)鍵詞:金屬材料淬火熱處理

        施曉 秦天林 牟宗陽(yáng) 濟(jì)南金曰公路工程有限公司

        隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展,對(duì)金屬材料的需求和要求也越來(lái)越高??茖W(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,金屬熱處理工藝水平不斷提升,使金屬材料的處理也更加理想。金屬材料熱處理工藝與技術(shù),可以最大程度獲得理想的金屬材料。通過(guò)熱處理振動(dòng)技術(shù)、超硬涂層處理技術(shù)、化學(xué)滲透處理技術(shù)、激光熱處理技術(shù)、使金屬材料獲得更高的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、工藝性能從而獲得理想的金屬材料,推動(dòng)工業(yè)信息化發(fā)展。

        一、金屬材料熱處理工藝

        金屬材料由不同的元素組成,具有不穩(wěn)定性。金屬材料熱處理工藝,可以大幅度提高金屬的耐磨性、強(qiáng)度、硬度、抗疲勞性等,滿足對(duì)金屬材料不同的使用要求。金屬材料熱處理工藝,改變金屬的硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)磁性,柔韌性和延展性等屬性,不同的熱處理技術(shù)可以獲得理想的金屬材料,助力工業(yè)化發(fā)展。

        淬火工藝可以提高金屬材料的強(qiáng)硬度和耐磨性,因而在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)應(yīng)用廣泛。淬火工藝是金屬材料熱處理的重要工藝,為了適應(yīng)對(duì)金屬材料的不同需求,孕育而生各種淬火工藝來(lái)滿足需要。例如,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院在焊接某些合金鋼時(shí),熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬,在焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí),造成局部壓力導(dǎo)致性能脆化,導(dǎo)致變形或開(kāi)裂。在淬火鋼回火后,可以調(diào)整和穩(wěn)定金屬的結(jié)晶組織,獲得要求的強(qiáng)度、硬度滿足使用需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和測(cè)試技術(shù)的不斷完善,中碳鋼淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍,應(yīng)對(duì)其采用快速、短時(shí)加熱。在淬火工藝中,馬氏體板條外面包著一層厚100~200朋殘余奧氏體,采用快速淬火,就會(huì)使其強(qiáng)度和耐磨性比其它冷作模的韌性得到大幅度提升。

        二、金屬材料熱處理技術(shù)

        (一)振動(dòng)處理技術(shù)

        顧名思義將振動(dòng)器上獲得的方向和動(dòng)壓力,轉(zhuǎn)嫁到金屬材料中,這種力量可以使金屬材料在振動(dòng)力的作用下使內(nèi)應(yīng)力得到抵消,極大的提高了金屬材料的延展性和柔韌性,使其更加穩(wěn)定。通過(guò)不激烈的加工方式,使金屬受力更加均勻,在不改變金屬結(jié)構(gòu)的前提下,實(shí)現(xiàn)微量變形。振動(dòng)器技術(shù)較傳統(tǒng)熱處理技術(shù)更能增加金屬的柔韌性和延展性,借助外力不激烈加工方式,未改變金屬材料的自身機(jī)體,增加金屬的適應(yīng)力,減小受熱時(shí)斷裂和變形概率。并且該項(xiàng)技術(shù)普及率較高,易于工人操作、生產(chǎn)效果較好、能源消耗低、生產(chǎn)周期短、節(jié)約生產(chǎn)成本。例如,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院將振動(dòng)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)相結(jié)合,通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)編輯,將所需要的產(chǎn)品結(jié)果錄入,計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算精準(zhǔn)的控制振動(dòng)器,又好又快的完成要求任務(wù),提升生產(chǎn)質(zhì)量效率,縮短生產(chǎn)時(shí)間,節(jié)約人力物力[1]。振動(dòng)處理技術(shù)發(fā)展較快、技術(shù)比較成熟、使用成本較低、為企業(yè)減能增效,節(jié)能減排起到了良好的示范和帶頭作用。

        (二)超硬涂層處理技術(shù)

        在金屬表面通過(guò)涂層技術(shù)處理,使金屬增強(qiáng)硬度、耐磨、防腐蝕等能力。涂層技術(shù)降低金屬材料與外界的接觸,且不降低金屬機(jī)體的韌性,通過(guò)降低金屬機(jī)體之間的摩擦提高金屬的使用壽命。例如,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),不同的涂層可以根據(jù)不同的使用環(huán)境靈活運(yùn)用,在刀具的加工中,涂層本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)比金屬基體要低得多,在不改變金屬成分的前提下,涂層技術(shù)能有效增加刀具等金屬的硬度和韌度,減少摩擦中所產(chǎn)生的熱量,從而提高刀具的產(chǎn)品質(zhì)量和性能。同時(shí)超硬涂層技術(shù)的應(yīng)用十分靈活,不受金屬材料的限制,可根據(jù)實(shí)際情況和要求采取不同涂層,滿足金屬材料理想應(yīng)用。結(jié)合計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中涂層含量的控制,提升工作效率,在行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛[2]。

        (三)化學(xué)滲透處理技術(shù)

        化學(xué)薄層滲透技術(shù)是將化學(xué)成分滲透到金屬機(jī)體,從而改變金屬的表層形態(tài),這種技術(shù)較為簡(jiǎn)便,與傳統(tǒng)熱化學(xué)處理模式不同,對(duì)化學(xué)材料的滲透時(shí)間和滲透方法沒(méi)有特定要求,因該技術(shù)對(duì)于改變金屬材料機(jī)體較為迅速。該技術(shù)較簡(jiǎn)單,具有成本低、效果好、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。例如,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院在化學(xué)課上,通過(guò)使用化學(xué)薄層滲透技術(shù)滲透到金屬表層,與金屬發(fā)生反應(yīng),使金屬添加化學(xué)特質(zhì),增加其耐腐蝕性、耐磨、耐老化、耐油、耐水、耐老化等多種特點(diǎn),使金屬的應(yīng)用范圍更廣,應(yīng)對(duì)不同的使用場(chǎng)景。目前該技術(shù)發(fā)展前景廣闊,技術(shù)普及率高,操作簡(jiǎn)便,能提高金屬材料處理時(shí)限和質(zhì)量。

        (四)激光處理技術(shù)

        激光有著集中性、能量性,方向性等優(yōu)勢(shì),十分適用于金屬材料的熱處理。運(yùn)用激光進(jìn)行局部或整體照射,通過(guò)熱傳導(dǎo),改變金屬原有結(jié)構(gòu)。激光熱處理技術(shù),主要運(yùn)用激光穿透性強(qiáng)的特點(diǎn),這種方式比傳統(tǒng)淬火技術(shù)控制的更加精準(zhǔn),且加工出的金屬表面硬度更高,激光熱處理的鑄鐵金屬,其硬度從HB230提高到HB680,使用壽命成倍提升。對(duì)于激光加熱技術(shù),較傳統(tǒng)技術(shù)靈活性更高,操作更簡(jiǎn)單易于控制。當(dāng)激光加熱結(jié)束時(shí),因?yàn)榭焖偌訜釙r(shí)金屬機(jī)體大體積中仍保持較低溫度,故被加熱區(qū)域可以通過(guò)金屬本身迅速冷卻,從而實(shí)現(xiàn)淬火等熱處理效果。例如,臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院將計(jì)算機(jī)與激光熱處理技術(shù)相結(jié)合,研發(fā)出相應(yīng)的軟件對(duì)激光進(jìn)行控制。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)測(cè)算和控制,實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量,降低學(xué)習(xí)和使用成本,提升生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的準(zhǔn)確批量生產(chǎn)。為金屬材料熱處理工藝提供了寶貴的理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

        三、結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,金屬熱處理技術(shù)所處的地位和重要價(jià)值不言而喻,有關(guān)部門(mén)應(yīng)加大對(duì)金屬熱處理技術(shù)的科研力度,要在金屬材料和熱處理工藝技術(shù)間進(jìn)行分析,通過(guò)對(duì)具體技術(shù)的研究,確定優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方法。

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