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影響金屬材料熱處理變形的因素及減小措施研究

作者:2017-06-17 17:06文章來源:未知

  在金屬材料加工制造的過程中應用熱處理技術,主要的目的是為了促進材料自身性能的提高,確保金屬材料可以滿足社會經濟發展的實際需求。而熱處理過程在提高金屬材料性能的同時,也不可避免的產生熱處理變形,使工件的尺寸發生偏離,給后續機械加工造成困難,嚴重者甚至會使工件報廢。作為熱處理工藝員,必須采取切實可行的方法將金屬材料熱處理的變形控制在允許的范圍之內。

  1 金屬材料熱處理變形影響因素

  在進行金屬材料的熱處理時,通常會因為材料自身的密度、結構以及外部因素的影響,而出現冷熱分布不均勻的的狀況。一般情況下金屬材料的熱處理主要分為加熱、保溫以及冷卻三部分內容,由于金屬材料受熱及冷卻時,隨著溫度的變化,其內部結構的應力也會隨之發生改變,從而增加了金屬材料變形的幾率。大多數情況下,在進行金屬材料的熱處理時,都會出現因為材料內部應力分布不均勻而造成的變形,也就是通常所說的內應力塑性變形。這種變形最顯著的特點是,不僅其方向性非常顯著,而且發生頻率也相對較高。

  金屬材料內部應力結構會隨著金屬材料熱處理的次數而發生改變,也就是說金屬材料進行熱處理的次數越多,內應力結構的變化也就越明顯,正是因為受到這樣的影響,從而導致了金屬材料的結構與形狀都出現了顯著的變化。但是金屬材料內應力塑性變形并不會影響到金屬材料本身,這種變化只是針對于材料的內部結構。在進行內應力塑性變形實際的分析后發現,導致金屬材料內應力產生的因數有很多種,而不同因素引發的變形方式也不同。

  在金屬材料熱處理過程中比較常見的內應力塑性變形主要有組織應力變形和熱應力變形兩種。金屬材料處于溫度環境下進行加熱冷卻處理時,必須要掌握金屬材料的熱應力變形,否則無法實現金屬材料的組織應力變形,也就是說,金屬材料自身的淬透性、材料形狀以及加熱冷卻方式直接決定著組織應力變形。經過分析內應力塑性變形的種類和特點后發現,雖然在實際的操作過程中,已經掌握了對金屬材料的加熱、保溫以及冷卻等技術和工藝,但是經過實際的操作發現,在金屬材料熱處理的過程中還必須充分的重視正火、淬火、回火以及退火等工藝,才能從根本上保證金屬材料熱處理的質量與水平不斷的提高。在金屬材料熱處理的過程中,必須根據材料種類的不同進行操作流程的調整和變化,同時對材料熱處理過程中的相關信息數據和參數及時的收集和整理。由于目前我國針對金屬材料熱處理工藝的溫度控制與檢測能力還較為薄弱,無法準確的控制材料熱處理過程中溫度檢測的精度,所以造成了金屬材料的結構在熱處理的過程中受到損壞。同時金屬材料內部的不容差異也很大。如果熱處理過程中沒有嚴格的按照要求進行溫度控制的話,也會導致比容變形的出現,并由此增加了金屬材料熱處理發生變形的幾率。

  2 減小金屬材料熱處理變形所遵循的主要原則

  對于金屬材料熱處理而言,采取科學合理的措施和手段才能有效的減小變形量。同時確保金屬材料在熱處理過程中滿足相關的工藝和技術要求,也就是說,在進行金屬材料熱處理的過程中,必須在科學精神、科學手段以及科學理念的指導下,以現有的金屬材料熱處理技術為基礎,減少熱處理過程中變形現象的出現。同時在進行熱處理變形量降低操作時必須嚴格遵守相關的操作規程。一般情況下,金屬材料的熱處理的場地都會選擇城市的近郊作為操作場地,同時其實際操作的環境也較為簡陋,從而無法在熱處理的過程中科學合理的處理整個過程中出現的變形現象,為了徹底改變這一現狀,必須在金屬材料熱處理變形降低方案的應用過程中,最大限度的降低變形量方案的容錯率,并采取科學合理的措施降低外部因素對熱處理變形量造成的影響。從而為金屬材料熱處理工藝水平與質量的有效提升,奠定良好的基礎??茖W合理的進行金屬材料熱處理工藝技術的應用,對于促進企業加工的金屬材料制品品質的提升,以及金屬材料加工工藝的順利實施都有積極的促進作用。

  3 減小金屬材料熱處理變形的有效措施

  控制金屬材料熱處理變形量的過程相對較為復雜,相關操作人員必須對金屬材料變形量產生的因素與熱處理過程中的關系進行科學合理的分析,并以此為基礎,采取科學合理的方式與工藝進行熱處理操作,才能確保在整個處理過程中有效的控制應力對材料變形造成的影響,為金屬材料熱處理質量的提高奠定堅實的基礎。

  3.1 金屬材料熱處理的預處理要科學合理

  實踐發現,經過正火處理的金屬材料,不僅可以促進材料自身結構的完整性與均勻性提高,同時也會降低材料內部應力對金屬材料造成的影響,對降低熱處理過程中變形量有著極為重要的作用。為了提高金屬材料減小熱處理變形的效果,也可以選擇進行退火工藝,最終實現對金屬材料熱處理過程中變形量的有效控制,促進金屬材料熱處理水平的不斷提高。

  3.2 金屬材料熱處理淬火工藝的科學應用

  淬火工藝是金屬材料熱處理工作中最核心的步驟,而且具有極為重要的作用,假如使用的淬火介質不合理的話,就會造成金屬材料內部應力的變化失調,最終造成材料的結構與形狀受到影響。因此必須在進行金屬材料熱處理的過程中,盡可能的減少淬火階段可能出現的失誤,這就要求相關工作人員必須積極的進行淬火工藝的改革和創新。在進行金屬材料淬火冷卻的過程中,必須科學合理的調節冷卻的速度,才能確保金屬材料在淬火的過程中,降低材料變形量的增加。水和油是較為常用的淬火介質。為了確保冷卻的效果以及淬火速度,一般情況下水溫應該控制在55 65℃。如果使用油作為淬火介質的話,油溫一般在60 80℃,必須提高淬火的速度,才能確保最終的冷卻效果??茖W合理的進行金屬材料淬火介質和速度的選擇應用,不僅可以有效的降低金屬熱處理對材料內部應力造成的影響,同時也有效控制了金屬材料的變形量。

  3.3 金屬材料熱處理中冷卻方法的科學選擇

  目前,針對金屬材料熱處理的方式主要有雙液淬火、單液淬火等方式,而所謂的雙液淬火主要是將金屬材料放入冷卻速度相對較高的介質當中,使其溫度可以在短時間內迅速的下降至300℃左右,然后再將其放入冷卻速度低的介質中進一步冷卻。而單液淬火則指的是利用單一的介質進行材料的冷卻處理,雖然這種方式可以促進淬火工作效率的提升,但是卻無法控制淬火的速度。金屬熱處理經淬火后的冷卻環節對金屬變形也有極大的影響。如果金屬在熱處理過程中冷卻速度過快的話,就會造成金屬表面冷卻的不均勻,而這就增加了金屬的拉應力,最終導致工件變形量的增加。必須在確保金屬強度不受影響的情況下,采用預冷以及分級降溫的方式進行金屬材料熱處理的冷卻,才能從根本上降低金屬冷卻不均勻導致的金屬內部應力組織的變化。

  3.4 科學合理的選擇裝夾方式和夾具

  在加熱、冷卻過程中裝夾方式的不同,加工件形狀受到的影響也就不同。必須根據零件的實際情況進行裝夾方式和夾具的選擇,才能降低因為熱應力的不均勻所造成的工件變形。而且在實際應用的過程中可以根據應用的要求和特點對裝夾的方式進行改變。

  3.5 機械加工

  如果金屬材料在加工的過程中進行熱處理,必須要在熱處理前的機械加工過程中,留有一定的加工余量,以確保熱處理過程中材料的變形量余地足夠。熱處理完成之后,進行工件加工時,必須根據其實際的變形規律,促進材料淬火變形合格率的進一步提升。同時在熱處理過程中,所出現的變形值必須要滿足工件的規定和要求,并根據實際的變形量進行加工工序的尺寸確定。

  4 結束語

  深入的研究和探討金屬材料熱處理過程中的變形因素,不僅實現了對金屬材料加工制造過程中變形的科學控制,同時也充分的將熱處理技術應用于實際的生產加工過程中,對于我國金屬材料生產能力以及產品質量的提升具有積極的促進作用,從根本上確保了我國相關產業的健康穩定發展。

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