基體組織熱處理的工藝探析

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1、基體組織熱處理的工藝探析【摘要】自遠(yuǎn)古以來，熱處理的作用漸漸被人們認(rèn)識(shí)和掌握，人們通過實(shí)踐，不斷的改善熱處理的工藝，至今，熱處理工藝已被人們廣泛使用，在實(shí)際生產(chǎn)中一些材料在熱處理過程中存在很多問題，在分析這些問題的同時(shí)也要提出相應(yīng)的熱處理工藝的改進(jìn)措施，通過實(shí)踐檢驗(yàn)改進(jìn)措施的效果?！娟P(guān)鍵詞】熱處理；工藝；組織結(jié)構(gòu)；改進(jìn)1、熱處理工藝概述熱處理工藝就是所謂的熱處理，它是一種金屈熱加工工藝，是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)，通過加熱、保溫、冷卻三重工序進(jìn)行加工處理，其原理是通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)，來控制金屬材料的性能。熱處理工藝的整個(gè)

2、過程分三個(gè)部分，分別是加熱、保溫和冷卻，在整個(gè)過程中，一個(gè)過程緊接著另一個(gè)過程，中間是不能斷開的。熱處理過程中的主要工藝手段是退火、正火、淬火、回火。當(dāng)材料加熱到一定的溫度時(shí)，由于材料的性能不盡相同，需要采取不同的保溫時(shí)間，隨后進(jìn)行冷卻,這個(gè)過程稱之為退火。正火過程類似于退火，只是材料經(jīng)過加工后的內(nèi)部組織更細(xì)，更利于提升材料的切割能力。淬火的過程相對(duì)于Z前的退火和正火復(fù)雜一些，是當(dāng)材料被加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬火介質(zhì)中快速冷卻。淬火后的材料，變得更堅(jiān)硬，也變得更易脆,這時(shí)就需要及時(shí)冋火，降低其脆性。這些是熱處理工藝的

3、過程和基本手段。2、基本組織熱處理過程中存在的問題以某一金屬材料為例（以下稱為材料A）,分析其在熱處理過程屮存在的問題。材料A熱處理的方法是淬火加中溫回火，在淬火的過程中，材料的變形數(shù)量增多，材料開裂的趨勢(shì)也增大。通過分析，得出其變形的原因有：第一，在加熱過程中，熱對(duì)流過多或者過少，或是在空氣中加熱或是在鹽浴中加熱，都會(huì)影響到材料A,以致其產(chǎn)牛變形。第二，在冷卻過程中，由于材料各截面的冷卻速度不同，各截面形成了溫度差，使材料各部分體積收縮的大小不一，以至于形成了熱應(yīng)力。另外在淬火過程中，材料的過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程中，有比容的變化,形成

4、了組織應(yīng)力，造成相變變形。第三，材料A本身的化學(xué)成分、原材料缺陷、原始組、加熱因素、冷卻因素等都有可能使材料在熱處理過程中產(chǎn)生裂紋。山此可見，如何避免或者減少淬火過程中熱處理變形和開裂是基體組織熱處理工藝的一個(gè)難題，也是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。據(jù)調(diào)查，大多數(shù)工廠針對(duì)材料A采用的熱處理工藝是自由淬火加加壓回火。加壓回火的過程屮，平面度因素和硬度因素是此消彼長(zhǎng)的一個(gè)矛盾結(jié)合體。為了轉(zhuǎn)變淬火時(shí)候材料的變形，回火后的平面度要達(dá)到一定要求,為了達(dá)到平面度的要求，就必然使回火溫度有所升高，或者回火次數(shù)有所增加，而這樣做的結(jié)果又勢(shì)必使材料硬度下降?？梢娡ㄟ^自由淬火加

5、加壓回火的方法不僅不能同時(shí)滿足平面度因素和硬度因素的要求，而且會(huì)使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量較差，出現(xiàn)大量廢品，質(zhì)量的品質(zhì)不夠一定等級(jí)。同時(shí)熱處理技術(shù)運(yùn)用的不恰當(dāng)，或者技術(shù)不夠完善，不僅影響工廠的整體生產(chǎn)水平，也影響產(chǎn)品的整體質(zhì)量。3、基體組織熱處理的工藝的改進(jìn)措施第一，淘汰傳統(tǒng)的普通自山淬火技術(shù)，采用壓力淬火技術(shù)。如前面材料A,如果要達(dá)到其使用性能的要求，就必須采用淬火加中溫冋火的熱處理技術(shù)，但運(yùn)用普通自由淬火后，大量材料存在變形的情況，而后在的加壓冋火過程中也是不能夠完全恢復(fù)的，材料的平面度也會(huì)受到影響，就算有少量的材料能恢復(fù)外形，回火溫度也勢(shì)

6、必要升高、回火時(shí)間也要延長(zhǎng)，從而使材料內(nèi)部組織發(fā)生變化，材料硬度也會(huì)降低，一般情況下達(dá)不到預(yù)期的效果。第二，更換加壓淬火設(shè)備，采用更為專業(yè)的設(shè)備，即專門為基體壓力淬火的加壓淬火設(shè)備。壓力淬火分加壓加熱，加壓冷卻的壓力淬火和自由加熱，加壓冷卻的壓力淬火兩種方式，前者壓力淬火設(shè)備不但價(jià)格非常貴,而且設(shè)備構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，大大加大了生產(chǎn)成本，從各方面考慮都不太適合大規(guī)模使用。后者壓力淬火設(shè)備，大的材料和工件適合用它來加壓淬火，因?yàn)楣ぜ募訜嵬瓿鰻t至裝上淬火床，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，相反小的工件就非常不合算了。縱觀國(guó)內(nèi)外的壓力淬火設(shè)備，無論在成本上、技術(shù)上、還

7、是工藝上都達(dá)不到最基體的淬火要求。因此盡快設(shè)計(jì)出一款專門為基體壓力淬火的簡(jiǎn)易加壓淬火設(shè)備是當(dāng)務(wù)Z急，如果新的加壓淬火設(shè)備試驗(yàn)成功并投入運(yùn)行，必然會(huì)提高基體的淬火工藝水平和產(chǎn)品整體品質(zhì)。第三，在熱處理過程中，應(yīng)該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用的淬火夾具，并使用鹽浴爐進(jìn)行加熱。如今大多熱處理都采用自由加熱、加壓淬油冷卻的方式。在熱處理過程中，一般先會(huì)基體低溫預(yù)熱，F(xiàn)I的是減少基體因?yàn)闇囟冗^高造成的變形和內(nèi)應(yīng)力。采用鹽浴爐加熱的目的是減少基體氧化，降低脫碳現(xiàn)象出現(xiàn)的可能，所以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易實(shí)用的淬火夾具對(duì)實(shí)現(xiàn)加壓淬火冷卻有很人幫助。經(jīng)過周密的分析，在夾具設(shè)計(jì)的過程中要著

8、重考量以下幾方面：一方面，夾具要足夠的厚，要有一定的平面度，夾具要做工精細(xì)有一定的加工精度?；w淬火變形主要受夾具的平面度和精度影響，它們是基體淬火變形的主要保證，在使用中，夾具