论文部分内容阅读
摘要:本文主要从热处理技术的发展、普通热处理、热处理工艺注意事项以及热处理变形的控制措施等方面进行了探讨。
关键词：热处理 工艺注意事项 变形控制
中图分类号：TG15文献标识码： A
一、前言
随着科技的不断进步，热处理技术也不断发展，已经被广泛应用，但是在其应用的过程中也存在着很多问题，诸如淬火处理后硬度不足或硬度不均匀、淬裂、变形；渗碳氮时的表面硬度或深度不够、发生龟裂剥离等现象。本文就热处理工艺注意事项及变形控制等方面进行了探讨。
二、热处理技术的发展
众所周知，在整个国民经济中凡涉及机械制造的领域，热处理是广泛应用的重要的基础工艺之一。热处理技术的重要性已愈来愈被人们所认识。自改革开放以来，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距，这种差距是深层次的。我们要实现跨越式发展，按科学发展观进行突围，才有出路。工业现代化生产发展证实，制造技术的先进性是实现工业生产优质、高效、低耗、环保和保持产品竞争能力的保证。热处理技术的先进程度，则是保证机械制造技术先进性和产品质量的关键因素。随着现代工业技术的发展，热处理技术得到了不断更新与改进，以保障当今社会生产及生活中对热处理工件的品质要求。
热处理技术是金属材料改性的常用有效手段，它可以使产品的内在品质更加完美。金属材料只有通过热处理才能真正显示其潜在的性能。随着金属材料与热处理技术的发展，热处理的领域在不断地扩大。在热处理方法上，打破了传统的工艺，出现了离子束表面改性、强烈淬火技术、磨削加热淬火、环己烯渗碳、微波渗碳等新工艺。热处理设备也在不断更新，真空加热高压气淬设备、低压渗碳双室高压气淬炉、带柔性淬火系统的低压离子渗碳炉等正在加以利用，而且还出现了很多热处理新材料、新传感技术。
三、普通热处理
普通热处理的目的在于改善金属组织结构、调整强度、硬度、韧性，改善金属的加工性能，不改变金属的化学成分。主要工艺为退火、正火、淬火及回火。
退火是将钢加热到工艺要求值，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得平衡状态的热处理工艺。退火的目的主要有降低硬度，以利于金属机工性能；细化晶粒，提高塑性及韧性；消除内应力。
正火是将钢加热到Ac3以上30-50℃或Acm 以上30-50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用是将钢加热到奥氏体区，使钢进行重結晶，从而解决钢的晶粒粗大和组织不均匀问题。
淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温后在淬火介质中快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。由于淬火时工件容易产生裂纹或形变，在工艺上还要严格控制淬火加热温度、合理选择淬火介质、正确选择淬火方法，以获得更好的淬火效果。
回火是将淬火钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却使其转变为稳定的回火组织。回火的主要目的是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性能。
普通热处理技术在我国机械工业生产中得到广泛应用，并在设备、工艺方面取得良好的发展。如高压气瓶生产中，经钢板多次冲拔形成的杯形体，每次冲拔后均需进行退火，以细化晶粒、消除内应力，防止后续冲拔作业中产生断裂、变形；经加工成型后的气瓶均需进行淬火加高温回火的调制处理，获得回火索氏体，使钢的强度、塑性、韧性配合恰当，满足使用中发生的撞击、火烧等风险要求。
四、热处理工艺过程注意事项
1.热处理前要对热处理设备及部件进行仔细检查，以避免在热处理过程中突然发生断偶和加热片烧断现象。同时在恒温期间各测点的温度都应在热处理要求温度范围内。
2.在热处理过程中要设置专人对热处理温度进行实时监控，对焊缝热处理温度进行抽测，并与相应的热电偶温度显示器的温度进行对比，如出现异常情况要及时进行处理，以保证整个热处理过程质量合格。
3.严格控制热处理过程，要随时检查加热器、温控柜、热处理温度曲线记录仪等工作是否正常。监控热处理时的升温、保温、降温、记录是否在规定的范围内。
4.如出现保温棉脱离、张开和保温棉外表面温度大于60℃时应及时修补，确保热处理全过程正常进行。
5.要求每个测温热电偶都要在电脑显示器上显示温度，同时也都在记录仪上记录曲线。打印曲线时，为使曲线之间便于分辨，采取使用6 种颜色的记录仪记录曲线。热处理完毕后，要及时在热处理曲线上作好标识，标识内容主要有：曲线对应的通道号、工件编号、热处理操作人、升温速率、保温温度及时间、降温速率、热处理日期、现场监理人员等。
五、热处理变形的控制措施
为了有效地控制和减少热处理变形，保证热处理的过程效果，可以运用统计工具对每个工件热处理过程的变形情况进行测量统计，对整体情况进行分析，将统计数据和工件热处理效果进行比较，寻找热处理过程中产生不合格品的原因，总结出需要改进的方面，从而提升产品的热处理质量。要结合工件发生热处理变形的因素，深入到工件热处理的整个环节与过程，采取相应的措施严格控制变形，进而确保工件的整体质量。基于工件的热处理变形控制涉及到工件设计、原材料选择、切削工艺以及热处理工艺等诸因素，据此，建议采取以下几点改进措施。
1.加强对工件机加工过程的管控，在工件的热处理过程前，要强化产品质量的控制指标，严格以工件技术要求为主要依据，力保几何精度的稳定性为原则，着重热处理的过程控制。在进行切削加工时，要尽量避免设备加工状态的不稳定性对工件产生的影响，选择合适的刀具，严格控制工件的夹力度、刀具的切削用量和切削速度等切削参数，降低切削应力，以减小其对后序热处理变形造成的附加量。
2.改善工件锻件质量 有些工件在锻造过程中工艺稳定性较差，易出现硬度偏差过大组织不均的现象，直接影响工件锻坯的质量。因为锻件的质量不仅影响切削加工性能和精度，增加加工成本，而且最重要的会使热处理变形处于难以控制的境地。尽管采用预先正火处理可以消除一部分影响，但其效果有限，还得有合格的锻件作基础保障。
3.合理选择冷却介质 热处理工艺过程离不开冷却介质，冷却介质是热处理过程中不可或缺的重要组成部分，是实现淬火等热处理工艺过程的一项重要保证。冷却剂的化学指标、物理性能及工作温度等因素对热处理变形量影响很大。若一味地追求冷却剂的冷却速度，无疑会使残余应力增加，导致工件的变形量增大。随着各类冷却介质的研发和推广，冷却剂的选择范围随之宽泛，但选取冷却剂绝不能随意，要必须结合工件的技术要求、原材料的综合性能、切削加工工艺等具体情况，以前期试验作支撑，综合考虑后方可选定。
结束语
热处理技术给机械加工工作带来了前所未有的改善，其应用范围也越来越广，技术含量越来越高，热处理设备也越来越复杂、自动化程度也越来越高，我国热处理技术与国际先进技术还有比较大的差距，加强技术人员及操作人员的知识水平也是十分必要的。
参考文献：
[1]杨夏炜.铝合金大型复杂构件热处理过程的多场耦合模型与变形预报.哈尔滨工业大学.2013年3月，第2期，166-168.
[2]樊东黎.热处理技术进展.金属热处理.2012年4月，第4期,243-247.
[3]廖波;肖福仁.热处理节能与环保技术进展.金属热处理.2013年10月，第9期，110-115.
关键词：热处理 工艺注意事项 变形控制
中图分类号：TG15文献标识码： A
一、前言
随着科技的不断进步，热处理技术也不断发展，已经被广泛应用，但是在其应用的过程中也存在着很多问题，诸如淬火处理后硬度不足或硬度不均匀、淬裂、变形；渗碳氮时的表面硬度或深度不够、发生龟裂剥离等现象。本文就热处理工艺注意事项及变形控制等方面进行了探讨。
二、热处理技术的发展
众所周知，在整个国民经济中凡涉及机械制造的领域，热处理是广泛应用的重要的基础工艺之一。热处理技术的重要性已愈来愈被人们所认识。自改革开放以来，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距，这种差距是深层次的。我们要实现跨越式发展，按科学发展观进行突围，才有出路。工业现代化生产发展证实，制造技术的先进性是实现工业生产优质、高效、低耗、环保和保持产品竞争能力的保证。热处理技术的先进程度，则是保证机械制造技术先进性和产品质量的关键因素。随着现代工业技术的发展，热处理技术得到了不断更新与改进，以保障当今社会生产及生活中对热处理工件的品质要求。
热处理技术是金属材料改性的常用有效手段，它可以使产品的内在品质更加完美。金属材料只有通过热处理才能真正显示其潜在的性能。随着金属材料与热处理技术的发展，热处理的领域在不断地扩大。在热处理方法上，打破了传统的工艺，出现了离子束表面改性、强烈淬火技术、磨削加热淬火、环己烯渗碳、微波渗碳等新工艺。热处理设备也在不断更新，真空加热高压气淬设备、低压渗碳双室高压气淬炉、带柔性淬火系统的低压离子渗碳炉等正在加以利用，而且还出现了很多热处理新材料、新传感技术。
三、普通热处理
普通热处理的目的在于改善金属组织结构、调整强度、硬度、韧性，改善金属的加工性能，不改变金属的化学成分。主要工艺为退火、正火、淬火及回火。
退火是将钢加热到工艺要求值，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得平衡状态的热处理工艺。退火的目的主要有降低硬度，以利于金属机工性能；细化晶粒，提高塑性及韧性；消除内应力。
正火是将钢加热到Ac3以上30-50℃或Acm 以上30-50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用是将钢加热到奥氏体区，使钢进行重結晶，从而解决钢的晶粒粗大和组织不均匀问题。
淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温后在淬火介质中快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。由于淬火时工件容易产生裂纹或形变，在工艺上还要严格控制淬火加热温度、合理选择淬火介质、正确选择淬火方法，以获得更好的淬火效果。
回火是将淬火钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却使其转变为稳定的回火组织。回火的主要目的是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性能。
普通热处理技术在我国机械工业生产中得到广泛应用，并在设备、工艺方面取得良好的发展。如高压气瓶生产中，经钢板多次冲拔形成的杯形体，每次冲拔后均需进行退火，以细化晶粒、消除内应力，防止后续冲拔作业中产生断裂、变形；经加工成型后的气瓶均需进行淬火加高温回火的调制处理，获得回火索氏体，使钢的强度、塑性、韧性配合恰当，满足使用中发生的撞击、火烧等风险要求。
四、热处理工艺过程注意事项
1.热处理前要对热处理设备及部件进行仔细检查，以避免在热处理过程中突然发生断偶和加热片烧断现象。同时在恒温期间各测点的温度都应在热处理要求温度范围内。
2.在热处理过程中要设置专人对热处理温度进行实时监控，对焊缝热处理温度进行抽测，并与相应的热电偶温度显示器的温度进行对比，如出现异常情况要及时进行处理，以保证整个热处理过程质量合格。
3.严格控制热处理过程，要随时检查加热器、温控柜、热处理温度曲线记录仪等工作是否正常。监控热处理时的升温、保温、降温、记录是否在规定的范围内。
4.如出现保温棉脱离、张开和保温棉外表面温度大于60℃时应及时修补，确保热处理全过程正常进行。
5.要求每个测温热电偶都要在电脑显示器上显示温度，同时也都在记录仪上记录曲线。打印曲线时，为使曲线之间便于分辨，采取使用6 种颜色的记录仪记录曲线。热处理完毕后，要及时在热处理曲线上作好标识，标识内容主要有：曲线对应的通道号、工件编号、热处理操作人、升温速率、保温温度及时间、降温速率、热处理日期、现场监理人员等。
五、热处理变形的控制措施
为了有效地控制和减少热处理变形，保证热处理的过程效果，可以运用统计工具对每个工件热处理过程的变形情况进行测量统计，对整体情况进行分析，将统计数据和工件热处理效果进行比较，寻找热处理过程中产生不合格品的原因，总结出需要改进的方面，从而提升产品的热处理质量。要结合工件发生热处理变形的因素，深入到工件热处理的整个环节与过程，采取相应的措施严格控制变形，进而确保工件的整体质量。基于工件的热处理变形控制涉及到工件设计、原材料选择、切削工艺以及热处理工艺等诸因素，据此，建议采取以下几点改进措施。
1.加强对工件机加工过程的管控，在工件的热处理过程前，要强化产品质量的控制指标，严格以工件技术要求为主要依据，力保几何精度的稳定性为原则，着重热处理的过程控制。在进行切削加工时，要尽量避免设备加工状态的不稳定性对工件产生的影响，选择合适的刀具，严格控制工件的夹力度、刀具的切削用量和切削速度等切削参数，降低切削应力，以减小其对后序热处理变形造成的附加量。
2.改善工件锻件质量 有些工件在锻造过程中工艺稳定性较差，易出现硬度偏差过大组织不均的现象，直接影响工件锻坯的质量。因为锻件的质量不仅影响切削加工性能和精度，增加加工成本，而且最重要的会使热处理变形处于难以控制的境地。尽管采用预先正火处理可以消除一部分影响，但其效果有限，还得有合格的锻件作基础保障。
3.合理选择冷却介质 热处理工艺过程离不开冷却介质，冷却介质是热处理过程中不可或缺的重要组成部分，是实现淬火等热处理工艺过程的一项重要保证。冷却剂的化学指标、物理性能及工作温度等因素对热处理变形量影响很大。若一味地追求冷却剂的冷却速度，无疑会使残余应力增加，导致工件的变形量增大。随着各类冷却介质的研发和推广，冷却剂的选择范围随之宽泛，但选取冷却剂绝不能随意，要必须结合工件的技术要求、原材料的综合性能、切削加工工艺等具体情况，以前期试验作支撑，综合考虑后方可选定。
结束语
热处理技术给机械加工工作带来了前所未有的改善，其应用范围也越来越广，技术含量越来越高，热处理设备也越来越复杂、自动化程度也越来越高，我国热处理技术与国际先进技术还有比较大的差距，加强技术人员及操作人员的知识水平也是十分必要的。
参考文献：
[1]杨夏炜.铝合金大型复杂构件热处理过程的多场耦合模型与变形预报.哈尔滨工业大学.2013年3月，第2期，166-168.
[2]樊东黎.热处理技术进展.金属热处理.2012年4月，第4期,243-247.
[3]廖波;肖福仁.热处理节能与环保技术进展.金属热处理.2013年10月，第9期，110-115.