试论热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用
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热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用
热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用石 琪（SEW-工业减速机（天津）有限公司，天津 300457）摘 要：随着现代工业技术水平的提高，各行各业对金属零件的制作水平及其质量标准的要求日益提升。
热处理工艺是对金属材料进行工艺性能与使用性能提升的重要措施，在加强金属材料的使用时限、提升金属制品质量上有关键作用。
其在金属零件制造中的应用，能有效提升金属零件制造水平，推动制造业的发展。
文章对热处理工艺的含义进行了研究，并分析了热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用。
关键词：热处理工艺；金属零件；作用中图分类号：TG156 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）12-0182-01——————————————作者简介： 石琪（1985—），男，甘肃宁县人，本科，研究方向：材料科学与工程。
1 热处理工艺的含义金属零件的热处理工艺是将零件置于介质内进行加热，并保持一定的温度，再以不同的速度在不同的介质中进行冷却的工作[1]。
热处理工艺能改变金属的表面或内部组织结构，来改变金属零件的性能。
热处理工艺是提升金属材料机械性能的有效方式，保障热处理工艺操作的规范正确性，能避免金属材料性能被降低或破坏。
热处理在实际操作阶段，需严格分析零件的材料与金属成分，并结合金属与热处理工艺的关系，来规划工艺实施措施，编制处理流程，来提升金属零件制造水平的提升[2]。
2 热处理工艺能提升金属零件的切削强度与切削功能国内科技的发展使得各行各业对机械质量和工程质量有着很高的需求，传统的金属零件制造技术难以完全满足当代工业发展的要求。
金属零件的加工制造环节，对金属零件的切削功能与切削强度有较高的需求，利用热处理工艺能减少切削过程的缺陷，提升零件性能，还能增强零件的制作效率与制作水平。
毛坯或半成品金属材料在切削阶段，材料、切削条件与刀具的差异，会导致金属材料有不同的变形程度，其光洁度与加工精度也有差别。
金属材料的切削性能有硬度范围与金相组织要求，热处理能保障被加工材料有相应的组织状态，降低热加工环节的材料缺陷，提升材料的加工精度，降低变形情况[3]。
热处理对于提高金属材料的磁性能的意义
热处理对于提高金属材料的磁性能的意义磁性在现代科技和工业生产中扮演着重要的角色，而金属材料的磁性能则直接影响到电子设备、电动机和磁性材料的性能。
为了提高金属材料的磁性能，热处理技术被广泛应用。
本文将探讨热处理对于提高金属材料的磁性能的意义，从晶格结构和磁畴结构两个方面进行分析。
一、热处理对晶格结构的影响热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变材料的晶格结构，以达到优化磁性能的目的。
热处理常用的方法包括退火、淬火和时效处理等。
1. 退火处理退火处理是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以消除材料中的内应力和晶格缺陷。
研究表明，退火处理可以促使晶格结构重新排列，增加晶界的移动，进而提高金属材料的磁导率和饱和磁化强度。
这是因为退火处理可以消除晶界的位错和晶格缺陷，使磁性原子在晶体内部排列得更加有序，从而提高磁性材料的磁化率。
2. 淬火处理淬火处理是将金属材料加热至临界温度，然后迅速冷却。
淬火处理可以快速冷却金属材料，使其形成固溶体或马氏体结构。
在淬火处理过程中，晶体的晶格结构发生扭转和变形，从而改变了材料的磁性能。
淬火处理可以提高金属材料的韧性和强度，同时也会增加其磁导率和磁饱和感应强度。
3. 时效处理时效处理是将金属材料在高温下保温一定时间后再进行冷却。
通过时效处理，金属材料的晶体结构会进一步演变，形成更加稳定的晶格结构。
研究表明，时效处理可以提高金属材料的导磁率和饱和磁感应强度，改善其磁性能。
这是因为时效处理可以使晶粒重新长大并排列得更加有序，减少晶粒的界面能量，提高材料的磁化率。
二、热处理对磁畴结构的影响热处理还可以通过改变金属材料的磁畴结构，进一步优化其磁性能。
磁畴是由大量磁性原子组成的微观磁区，在没有外界磁场时呈现出自发磁化状态。
金属材料的磁性能与磁畴的大小和排列密度有着密切的关系。
通过热处理，可以改变金属材料中磁畴的尺寸和排列方式。
例如，退火处理可以使金属材料中的磁畴逐渐增大和排列得更加有序，从而提高材料的剩余磁感应强度和矫顽力。
简述热处理的作用
简述热处理的作用热处理是一种通过加热和冷却来改变材料结构和性能的工艺。
它是金属材料加工过程中不可或缺的一步，通过改变材料的晶粒结构和相成分，可以使材料具有更好的力学性能、耐腐蚀性、耐磨性和导热性等特性。
热处理在金属材料的加工和应用中具有重要的作用。
热处理的作用主要有以下几个方面。
首先，热处理可以改善材料的机械性能。
通过控制热处理工艺参数，如加热温度、保温时间和冷却速度等，可以改变材料的晶粒尺寸、形态和组织结构，从而改善材料的机械性能。
例如，通过调整热处理工艺可以使钢材具有优良的强度、韧性和塑性，提高其抗拉强度和硬度。
其次，热处理可以提高材料的耐腐蚀性。
热处理过程中，材料内部的组织结构发生改变，使材料的晶界和位错密度增加，形成更为致密和均匀的结构。
这种结构改变可以有效地提高材料的抗腐蚀性能，减少材料表面的裂纹、孔洞和悬浮质等缺陷，提高材料的耐候性和耐蚀性。
再次，热处理可以提高材料的磨损性能。
热处理可以增加材料的硬度和耐磨性，改善材料的摩擦和磨损特性。
通过热处理，可以使材料的晶粒尺寸变小，晶界结构更为致密，抑制结晶起始和传播，从而提高材料的耐磨性能。
因此，热处理广泛应用于制造工业中的摩擦副、轴承和切削工具等。
此外，热处理还可以改善材料的导热性能。
通过控制热处理工艺可以使材料的晶粒尺寸变小，减少材料内部的组织缺陷和晶界缺陷，从而提高材料的导热性能。
对于具有导热要求的材料，如铜、铝和钛合金等，热处理可以显著提高其导热性能，增强材料的热传导效率。
总之，热处理是一种重要的工艺，通过控制材料的组织结构和相成分，可以显著改善材料的性能，提高材料的力学性能、耐腐蚀性、耐磨性和导热性等特性。
热处理对于金属材料的加工和应用具有重要的作用，广泛应用于制造业、航空航天、汽车工业和冶金工业等领域。
对于提高产品质量、降低生产成本和提高经济效益具有重要的意义。
热处理对铸造件的应用及效果分析
热处理对铸造件的应用及效果分析热处理在金属材料加工中起着重要的作用，尤其对于铸造件来说，它能够改善材料的力学性能和耐磨性。
本文将对热处理在铸造件中的应用以及其效果进行详细分析。
一、热处理在铸造件中的应用热处理在铸造件中的应用十分广泛，主要包括以下方面：1. 退火处理：退火处理是一种常见的热处理方法，它通过加热材料到适当的温度并保持一段时间，然后缓慢冷却，以降低材料的硬度和提高可加工性。
在铸造件中，退火处理可使组织均匀化、消除应力和晶界堆积缺陷，提高材料的强度和韧性。
2. 预热处理：预热处理是指在进行其他热处理之前，将材料加热到适当的温度并保持一段时间。
在铸造件中，预热处理主要用于消除冷宫、调整结构和提高后续热处理的效果。
它能够改善材料的强度和韧性，并减少裂纹和变形的产生。
3. 淬火处理：淬火处理是指快速冷却材料，以增加材料的硬度和耐磨性。
在铸造件中，淬火处理常用于提高零件的硬度和耐磨性，减少磨损和变形。
淬火处理的效果主要取决于冷却介质的选择和冷却速率的控制。
4. 回火处理：回火处理是指将淬火后的材料进行再加热，并保持一段时间后缓慢冷却。
在铸造件中，回火处理主要用于降低材料的脆性和应力，提高材料的韧性和可塑性。
它能够使材料保持合适的硬度和强度，同时减少冲击和断裂的风险。
二、热处理对铸造件的效果分析热处理对铸造件的效果主要体现在以下几个方面：1. 改善材料的力学性能：通过热处理，可以改变材料的组织结构，使其细化并均匀化，从而提高材料的强度、韧性和抗疲劳性。
2. 提高材料的耐磨性：在热处理过程中，通过控制冷却速率和选择合适的淬火介质，可以使铸造件表面形成高硬度的表层，提高材料的耐磨性和抗磨损性。
3. 降低材料的脆性：在铸造件热处理过程中，通过回火等热处理方法可以消除材料内部的应力和缺陷，降低材料的脆性，提高材料的韧性和韧化指数。
4. 减少材料的变形和裂纹：通过合理地控制热处理参数，可有效减少铸造件的变形和裂纹，提高零件的尺寸稳定性和表面质量。
热处理对于提高金属材料的导热性能的影响
热处理对于提高金属材料的导热性能的影响金属材料作为广泛应用于各个领域的重要材料之一，其导热性能对于材料的使用和性能表现起着至关重要的作用。
在金属材料的制备过程中，热处理是一种常用的方法，通过改变材料的晶体结构和微观组织来改善其性能。
本文将会探讨热处理对金属材料导热性能的影响。
1. 热处理的概念及分类热处理是指通过对金属材料进行加热和冷却等热作用来改变其组织结构和性能的工艺方法。
根据热处理工艺的不同，可以将热处理分为固溶处理、时效处理、淬火和回火等。
这些不同的热处理方法可以使金属材料的晶体结构和相变发生变化，从而对导热性能产生影响。
2. 固溶处理对导热性能的影响固溶处理是指将固溶体中的合金元素加热到高温区域使其完全溶解，然后通过快速冷却来保持其中的溶质原子均匀分布的处理方法。
固溶处理可以消除合金中的析出相，从而提高金属材料的均匀性和晶界清晰度，同时提高材料的导热性能。
3. 时效处理对导热性能的影响时效处理是指固溶体在常温下经过一定时间加热和保温处理的方法。
时效处理可以引起合金元素的再溶解和析出相的产生，通过析出相的形成，可以在金属材料中形成细小的稳定相，从而提高材料的强度和导热性能。
4. 淬火和回火对导热性能的影响淬火是指将材料加热到高温区域，迅速冷却到室温的处理方法。
淬火可以使材料中的晶体结构产生相变，并形成马氏体。
马氏体具有较高的硬度和强度，但导热性能较低。
而通过回火处理，可以将马氏体转变为相对柔软的余晖体，从而提高材料的导热性能。
5. 热处理工艺参数对导热性能的影响除了不同类型的热处理方法，热处理的工艺参数也会对金属材料的导热性能产生重要影响。
例如，加热温度、保温时间、冷却速率等参数的变化都会导致材料微观组织和晶体结构的变化，从而改变导热性能。
综上所述，热处理对金属材料的导热性能具有显著的影响。
通过固溶处理和时效处理可以改善材料的导热性能，而淬火和回火处理可以在提高强度的同时适度提高导热性能。
浅谈热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用
叶州
ห้องสมุดไป่ตู้
百 家 论 坛
李淑 敏
河北科技学院 河北保定 ０ ７ １ ０ ０ ０
浅谈热处理工艺在提高金属零件制造 水平 中的作用
摘要 ： 随着科 学技 术的发展与社会 的进 步， 现代 工业生产 制造 中， 金属零件的制造是一 个特别重要 的环 节， 如何提 高金 属零件的制造水平是 非常关键的问题 ，而在金属零件的制造 过程 中， 热处理 工作又是提 高其制造水平的重要措施。 本文重 点研 究了热处理工艺在提 高金属零件制造水平 中的作用。 关键词 ： 金 属 零 件 的 制造 热 处 理 工 艺 提 高
性。
在现代工业 生产 中， 广泛使用的金属有铁 、 铝、 铜、 铅、 锌、 三、 减 少金属材料的应力腐蚀开裂 镍、 铬、 锰等 ， 但用得更多的是它们的合金。 金属 和合金的内部 金属材料在拉伸应力和特定腐蚀 环境共 同作用下发生 的 结构包含两个方面 ： 其一是金属原子之间的结合方式 ； 其二是 胞 『 生断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分 引起应力腐蚀 开裂 原子在空间的排列方式 。金属的性能和原子在空间的排列配 的应力是 由残余拉应力引起的。残余 应力是金属在焊接过程 置情况有密切的关系 ， 原子排列方式不同 ， 金属 的性能就出现 中产生的。金属在加热时 ， 以及加热后冷却处理时 ， 改变 了材 差异 。 料 内部 的组织和性能 ，同时伴随产生了金属热应力 和相 变应 为 了得到更好的金属性能 ， 满足制造和使用要求 ， 我们将 力 。 金属材料在加热和冷却过程中， 表层 和心部的加热及冷却 金 属工件放在一定的介质 中加热到适 宜的温度 ，并在此温度 速度不一致 ，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生 中保持一定时问后 ， 以不同速度在不同的介质中冷却 ， 通过改 应力 ， 即热应力。在热应力的作用下 ， 由于冷却时金属表层温 变金属材料表面或内部 的显微组织结 构来改变其性能 ，这就 度低于心部 ， 收缩表面大于心部而使心部受拉应力 ， 另一方面 是金属材料热处理过程。热处理是改善金属材料使用性能和 材料在热处理过程中由于组织 的变化即奥氏体向马氏体转变 工艺性 能的一种非常重要 的工艺方法， 是强化金 属材料 ， 提高 时 ， 因比容的增大会伴随材料体积 的膨胀 ， 材料各部位先后相 产品质量和寿命的主要途径之一。 变， 造成体积长大不一致而产生组织应力 。 组织应力变化的最 不 同的热处理方 法会产生不同的材料性能改变 ，下面从 终结果是表层受拉应力 ， 心部受压应力 ， 恰好与拉应 力相反 。 个方 面来说明热处 理工艺在提高金属零件 的制造水平 中的 金属热处理 的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残 作 用。 余应力 ， 正是其存在造成 了应力腐 蚀开裂 。 提高金属材料的切肖 Ⅱ 性能和加工精度 金属热处理 中， 通过控制淬火冷却 速度 ， 可以控制淬火裂 在各类铸 、 锻、 焊工件 的毛坯或半成品金属材料 的切削过 纹 ， 为了达到淬火的 目的， 通常必须加速材料在高温段 内的冷 程中 ， 由于被 加工材料 、 切 削刀具和切削条件的不同 ， 金属的 却速度 ，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马 氏 变形程度也不同 ， 从而产生不同程度 的表面粗糙度 。 各种材料 体组织 。 就残余应力而论 ， 这样做 由于能增加抵消组织应力作 的最佳切削性能都对应有一定的硬度范嗣和金相组织 。为 了 用 的热应力值 ，故能减少工件表面上 的拉应力而达到抑制开 得到最佳切削性能 ， 就要求被加工材料具有合适的组 织状态 。 裂 的 目的 。 这就要用到预先热处 理。 结论 通过预先热处理 ，可 以消除或减少冶金及热加工过程产 金属材料的热处理在机械零件制造 中占有十分重要的地 生的材料缺陷 ，并为以后切削加工及热处 理准备 良好 的组织 位 ， 在金属材料加工的整个工艺流程中 ， 如果将切削加工丁艺 状态， 从而保证材料 的切削性 能 、 加工精度 和减少变形 。 与热处理工艺进行密切配合 ，将有效地提高金属零件 的制造 如齿坯材料在切 削加工 中，当齿坯硬度偏低时会产生粘 水平 。 刀现象 ， 在前倾 面上形成积屑瘤 ， 使被加工零件 的表 面光洁度 参考文献 ： 降低 。而对齿坯材料进行正火＋ 不完全淬火处理 ， 切屑容易碎 【 １ 】 雷声 ， 齿轮热处理 变形 的控 制． 机械 工程 师 ２ ０ ０ ８年 ５ 裂， 形成粘 刀的倾 向性减少 ， 并 随着齿坯硬度的提高 ， 切屑从 期 ． 带状 向挤裂状过渡 ， 从而减少了粘 刀现象 ， 提高 了切削性能 。 【 ２ ］ 王斌武 ， 周 晓艳 ． 浅 谈 金 属 零 件 的设 计 、 切 削 加 工 及 热 铝合金在加工过 程中， 通常都是先经强化处理 ， 这样可 以 处理的关系， 桂林航天工业高等专科学校学报， ２ ０ ０ ６年 ４期 得 到晶粒细小 、 均匀 的组织 ， 比铸态或压力加工状态 的切削性 【 ３ ］ 魏 强、 刘 晓清， 热 处 理 淬 火 变形 的控 制 ． 汽 车 工 艺 与 材 能好 ， 不仅改善 了切削性能 ， 而且同时提高了机械加工精度 。 料． ２ ０ ０ ８年 ７期 ｊ、 ＿ 提 高金属材料的断裂韧性 ［ ４ 】 丁德全主编 《 金属工艺学》 机械 工业出版社 ２ ０ ０ ８年第 金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵 版 抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属 【 ５ 】 李 龙根 主编《 工程材料 与加 工》 机械 工业 出版社 ２ ０ ０ ９ 晶体 中位错 ， 使金属材料中的位错 密度下降 ， 从 而提 高金属强 年 第 一版 度， 而减少金属 晶体中位错 的一种重要方法 ， 就是细 晶强化 ， 作 者简介 ： 李淑敏 。 女。 １ ９ ７ １ 一。 河北 承德 市 。 职称 ： 工 程 其原理是通过细化晶粒使 晶界所 占比例增 高而阻碍位错滑移 师， 研究方向 ： 机械设计与制造 。 单位 ： 河北科技学院。 从而提高材料韧性 。而金属组织的细晶强化的过程 实际上就
ห้องสมุดไป่ตู้
百 家 论 坛
李淑 敏
河北科技学院 河北保定 ０ ７ １ ０ ０ ０
浅谈热处理工艺在提高金属零件制造 水平 中的作用
摘要 ： 随着科 学技 术的发展与社会 的进 步， 现代 工业生产 制造 中， 金属零件的制造是一 个特别重要 的环 节， 如何提 高金 属零件的制造水平是 非常关键的问题 ，而在金属零件的制造 过程 中， 热处理 工作又是提 高其制造水平的重要措施。 本文重 点研 究了热处理工艺在提 高金属零件制造水平 中的作用。 关键词 ： 金 属 零 件 的 制造 热 处 理 工 艺 提 高
性。
在现代工业 生产 中， 广泛使用的金属有铁 、 铝、 铜、 铅、 锌、 三、 减 少金属材料的应力腐蚀开裂 镍、 铬、 锰等 ， 但用得更多的是它们的合金。 金属 和合金的内部 金属材料在拉伸应力和特定腐蚀 环境共 同作用下发生 的 结构包含两个方面 ： 其一是金属原子之间的结合方式 ； 其二是 胞 『 生断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分 引起应力腐蚀 开裂 原子在空间的排列方式 。金属的性能和原子在空间的排列配 的应力是 由残余拉应力引起的。残余 应力是金属在焊接过程 置情况有密切的关系 ， 原子排列方式不同 ， 金属 的性能就出现 中产生的。金属在加热时 ， 以及加热后冷却处理时 ， 改变 了材 差异 。 料 内部 的组织和性能 ，同时伴随产生了金属热应力 和相 变应 为 了得到更好的金属性能 ， 满足制造和使用要求 ， 我们将 力 。 金属材料在加热和冷却过程中， 表层 和心部的加热及冷却 金 属工件放在一定的介质 中加热到适 宜的温度 ，并在此温度 速度不一致 ，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生 中保持一定时问后 ， 以不同速度在不同的介质中冷却 ， 通过改 应力 ， 即热应力。在热应力的作用下 ， 由于冷却时金属表层温 变金属材料表面或内部 的显微组织结 构来改变其性能 ，这就 度低于心部 ， 收缩表面大于心部而使心部受拉应力 ， 另一方面 是金属材料热处理过程。热处理是改善金属材料使用性能和 材料在热处理过程中由于组织 的变化即奥氏体向马氏体转变 工艺性 能的一种非常重要 的工艺方法， 是强化金 属材料 ， 提高 时 ， 因比容的增大会伴随材料体积 的膨胀 ， 材料各部位先后相 产品质量和寿命的主要途径之一。 变， 造成体积长大不一致而产生组织应力 。 组织应力变化的最 不 同的热处理方 法会产生不同的材料性能改变 ，下面从 终结果是表层受拉应力 ， 心部受压应力 ， 恰好与拉应 力相反 。 个方 面来说明热处 理工艺在提高金属零件 的制造水平 中的 金属热处理 的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残 作 用。 余应力 ， 正是其存在造成 了应力腐 蚀开裂 。 提高金属材料的切肖 Ⅱ 性能和加工精度 金属热处理 中， 通过控制淬火冷却 速度 ， 可以控制淬火裂 在各类铸 、 锻、 焊工件 的毛坯或半成品金属材料 的切削过 纹 ， 为了达到淬火的 目的， 通常必须加速材料在高温段 内的冷 程中 ， 由于被 加工材料 、 切 削刀具和切削条件的不同 ， 金属的 却速度 ，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马 氏 变形程度也不同 ， 从而产生不同程度 的表面粗糙度 。 各种材料 体组织 。 就残余应力而论 ， 这样做 由于能增加抵消组织应力作 的最佳切削性能都对应有一定的硬度范嗣和金相组织 。为 了 用 的热应力值 ，故能减少工件表面上 的拉应力而达到抑制开 得到最佳切削性能 ， 就要求被加工材料具有合适的组 织状态 。 裂 的 目的 。 这就要用到预先热处 理。 结论 通过预先热处理 ，可 以消除或减少冶金及热加工过程产 金属材料的热处理在机械零件制造 中占有十分重要的地 生的材料缺陷 ，并为以后切削加工及热处 理准备 良好 的组织 位 ， 在金属材料加工的整个工艺流程中 ， 如果将切削加工丁艺 状态， 从而保证材料 的切削性 能 、 加工精度 和减少变形 。 与热处理工艺进行密切配合 ，将有效地提高金属零件 的制造 如齿坯材料在切 削加工 中，当齿坯硬度偏低时会产生粘 水平 。 刀现象 ， 在前倾 面上形成积屑瘤 ， 使被加工零件 的表 面光洁度 参考文献 ： 降低 。而对齿坯材料进行正火＋ 不完全淬火处理 ， 切屑容易碎 【 １ 】 雷声 ， 齿轮热处理 变形 的控 制． 机械 工程 师 ２ ０ ０ ８年 ５ 裂， 形成粘 刀的倾 向性减少 ， 并 随着齿坯硬度的提高 ， 切屑从 期 ． 带状 向挤裂状过渡 ， 从而减少了粘 刀现象 ， 提高 了切削性能 。 【 ２ ］ 王斌武 ， 周 晓艳 ． 浅 谈 金 属 零 件 的设 计 、 切 削 加 工 及 热 铝合金在加工过 程中， 通常都是先经强化处理 ， 这样可 以 处理的关系， 桂林航天工业高等专科学校学报， ２ ０ ０ ６年 ４期 得 到晶粒细小 、 均匀 的组织 ， 比铸态或压力加工状态 的切削性 【 ３ ］ 魏 强、 刘 晓清， 热 处 理 淬 火 变形 的控 制 ． 汽 车 工 艺 与 材 能好 ， 不仅改善 了切削性能 ， 而且同时提高了机械加工精度 。 料． ２ ０ ０ ８年 ７期 ｊ、 ＿ 提 高金属材料的断裂韧性 ［ ４ 】 丁德全主编 《 金属工艺学》 机械 工业出版社 ２ ０ ０ ８年第 金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵 版 抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属 【 ５ 】 李 龙根 主编《 工程材料 与加 工》 机械 工业 出版社 ２ ０ ０ ９ 晶体 中位错 ， 使金属材料中的位错 密度下降 ， 从 而提 高金属强 年 第 一版 度， 而减少金属 晶体中位错 的一种重要方法 ， 就是细 晶强化 ， 作 者简介 ： 李淑敏 。 女。 １ ９ ７ １ 一。 河北 承德 市 。 职称 ： 工 程 其原理是通过细化晶粒使 晶界所 占比例增 高而阻碍位错滑移 师， 研究方向 ： 机械设计与制造 。 单位 ： 河北科技学院。 从而提高材料韧性 。而金属组织的细晶强化的过程 实际上就
热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用
在现代工业生产中， 金属零件的制造是一个重要 的环节 ， 具有举足轻重
的作 用 ，因此提 高金 属零 件 的制造 水平 成 为一项 不 可缺 少 的工作 。而在 金属 零 件 的制 造过 程 中 ， 热处 理工 作又 是提 高其 制造 水 平 的重 要 措施 。在设 计工 作 中， 正确 制定 热处 理工 艺可 以改 变某 些金 属材 料 的机 械性 能 。 而 不合 理 的 热处 理条 件 ，不仅 不会 提高 材料 的机 械性 能 ，反 而会破 坏 材料 原有 的性 能 。 因此 ， 设 计人 员 应根 据金 属材 料成 分 ， 准 确分 析金 属材 料 与热 处理 工艺 的关 系 ，制订合 理 的热 处理 的工 艺 ，合理 安排 工艺 流程 ， 才能 得到 理想 的效 果 ，
℃×６ ｈ Ａ Ｃ（ 空冷 ）的退火处理 ，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研
磨抛 光后 用化 学物 质显 示 晶粒形 貌 。实验现 象 为 ：在 ７ ０ ０ ￣ Ｃ 时 ，扁平 的 晶粒 开 始逐渐 向等轴 晶粒 的形 状变 化 。８ ０ ０ ￣ Ｃ 变形 的 晶粒 中等轴 晶粒 已经 有少 量 出现 ，但仍 然 以变形 拉长 的 晶粒 为主 。在 ９ ０ ０ ￣ Ｃ 变形 开始 ，晶粒 突然 变得 细 小 ，几乎 全 部为 等轴 晶粒 ，晶粒 度达 到 Ｙ Ｂ １ ２级 。在 ９ Ｏ Ｏ ｏ Ｃ 以上 ． 晶粒开 始
为了得到更好的金属性能， 满足制造和使用要求 ， 我们将金属工件放在
一
定 的介质 中加 热 到适 宜的温 度 ， 并在 此温 度 中保持 一定 时 间后 ，又 以不 同
长大。因此，对此种钢来说 ，９ ０ ０ ￣ ２ 左右温度进行热处理 ，可以提高其断裂
韧性 。
热处理工艺对于提高金属零件制造水平的意义分析
直 以来 ， 用 于 加工 的金 属在 现 代 化 工业 生 产 中得 到 了广 泛 的 应用 ， 例如铁 、 铝、 铅、 锌、 铜、 镍、 铬等。但是 ， 使用更 多的为合金 ， 无 论 是金 属 ， 还 是合 金 ， 其 内部 结 构 均 包 括如 下 两 个方 面 ： 一方 面是 金 属 原子 间结 合 的方 式 ； 另一 方 面 即 空 间 中原 子 的排 列 方 式 。对 于 金 属而言 ， 其性能 同空间中原子排列及其配置情况密切 相关 ， 若原子 的排列 方 式 存在 差 异 ， 将 会导 致金 属 性 能 出现 差别 。 因此 ， 为 了进 一 步完善金属的性能 ， 使其能够有效满足制造及其使用过程中的相关 要求 ， 应 将 金 属 零 件 置 于某 介 质 中进 行 加 热 ， 待 温 度 适 宜 后 保 持 一 定时间 ， 并在不 同介质 中按 不同速度进行冷却 ， 以便借助于金属材 料表面及其 内部显微组织结构的改变来实现对其性能进行改变 ， 这 就 是 金 属零 件 的热 处 理过 程 。 热处 理 工艺 可 以有 效 完 善金 属 零件 的 使用及工艺性能 ， 也是提高金属零件制造水平 的主要途径之一 。 １热 处 理工 艺 的 主要 类 型分 析 通常而言 ， 热 处理 工艺 包 括 四种 工 艺 类 型 ， 即退 火 、 淬火 、 正 火
一
理 可 确保 材 料 的切 削 性 能 ， 并 提 高 零 件 的 加工 精 度 ， 减 小 零件 材 料 加 工 变形 的程 度 。 通 过 此 处理 一 定程 度 下 可 以弥 补冶 金 及 热加 工 材 料的缺陷 ， 并为零件的切削加工提供一个 良好的材料状态 。 例如 ， 在 加 工齿 坯 材料 时 ， 因齿 坯硬 度 较 低 ， 因而切 削 过 程 中易 粘 刀 ， 并 导 致 前倾斜面出现积屑瘤 ， 大大降低 了零件 的表面光洁度 ， 因而需要提 升 零 件 的硬度 。可采 用 正 火加 不 完 全 淬火 热 处 理 ＿ Ｔ艺 进 行 处 理 ， 以 大 幅度 减 少切 削 粘 刀现 象 的发 生 。 ２ ． ２提 高 金属 零 件 的断 裂 韧性 为 了切 实提 高 金属 的断 裂韧 性 ， 关 键 要 减少 金 属 零件 晶体 中的 位错 ， 降低位错密度 ， 以便提高金属的强度 。可采取强化细晶 的方 法， 通 过 晶粒 的细 化 使 晶 界 比例 大 幅增 高 ， 从 而 阻碍 位 错 的滑 移 现 象， 并实现材料强韧性的大幅提高。进行金属热处理 的过程中可强 化 细 晶过 程 ， 因此 ， 金 属零 件 加 工 时 ， 热处 理 过 程 采用 不 同 的 温度 可 得 到性 能 不 同的 材 料 ， 因此 ， 断 裂 韧 性 的 提 高可 借 助 于 热 处 理 过 程 中温 度 的控 制 来实 现 。 以及 回火 。 ２ － ３防 止金 属零 件 材 料 出现 应力 腐 蚀 开裂 的情 况 １ ． １对 于退 火 而 言 ， 其 主 要 是为 了增 强 可 塑性 ， 并 降低 硬度 为 了对 高 碳 钢切 削性 能 进 行 改 变也 会 采 用退 火 工 艺 ， 以减 少 其 对于金属材料而言 ， 其在特定腐蚀环境 以及拉伸应力 的共同作 应力 ， 并 对 晶粒 进 行 细化 ， 以便 提 高材 料 整体 结 构 的均 匀性 。 当退 火 用 下 可 出 现脆 性 断裂 破 坏 ， 即所谓 的应 力腐 蚀 开 裂 。应 力 腐 蚀 开 裂 残余应力 主要是焊接金属零件的过 完全时， 可 有 效 降低 普 通 低 碳 钢 的硬 度 与 强度 ， 从 而 减 少 切 削 过 程 的应力多数起源于残余拉应力 ， 的阻力 。 多数高碳钢及合金钢切削及加工性 能可以采用退火工艺来 程 中产 生 的 。 加 热金 属 的 过程 中可 以有 效 改变 材料 内部 的组 织 及 其 进行 改 变 ， 因 为过 高 硬度 及 强 度 不适 宜 进 行 加工 。而 亚共 析钢 的 正 性能， 但是 ， 同时也带来了金属热应力以及相变应力。 加热及冷却金 由于表 层 及 心 部 加 热 、 冷 却 速 度 不 同 而导 致 金 属 材 料 的 确退 火 方 法 如下 ：将 钢缓 缓 加 热 至线 以上 进 行 一段 时 间的保 温后 ， 属材 料 时 ， 确保整个材料 的温度均匀一致 ， 形成一个均匀 的奥 氏体 ， 而后随炉 体 积发 生 膨胀 及 收缩 不 均 ， 并造 成 应 力 的产 生 ， 此 即所 谓 的热 应 力 。 缓慢进行冷却 ， 待粗大的铁素体及珠光体析出后 ， 确保钢处于一个 热应 力 会 导致 心 部产 生 拉应 力 。 此外 ， 材 料 热 处理 时 因组 织 变化 、 比 最软 、 最坚韧以及应变最小的状态下 ， 缓慢进行冷却 。 容增大 ， 因而导致金属材料体积发生膨胀 ， 各部位先后 出现相变 ， 导 １ ． ２ 正 火 可 以对 晶粒 进行 细化 ， 并 对 内 应力 进 行 释 放 ， 从 而 对 致 体积 膨 胀 的不 一 致性 ， 因而 导致 组 织应 力 的产 生 。 例如， 对 金 属零 结 构 的均 匀 性进 行 进一 步 改 善 ， 同时 ， 还 可 以恢 复 一 部分 塑 性 ， 从 而 件 进 行 热处 理 的过 程 中 ， 可 对 淬 火 冷 却 速度 进 行 控 制 ， 从 而 对 淬 火 并实 现 淬火 的 目的 ， 通 常 而言 ， 应 将 高 温段 材 料 的冷 得 到 较高 的韧性 。 因此 ， 此法 常 用来 对 切 削加 工 的性 能 进 行改 进 ， 以 裂 纹进 行 控 制 ， 减 少 应力 ， 并 减少 由于 部 分切 削 加 工所 产 生 的变 形 。正 火 方 法 主要 却速度进行加快方可得到马氏体组织 ，以便 同组织应力相互抵 消 ， 是将 过共 析钢或者 亚析钢 缓慢加 热至 Ａ ｃ ｍ或 Ａ ｅ ３线 上 约 ４ ０ ＇ ： Ｃ ～ 从 而减 少 应 力所 导 致 的工 件 表面 纵 裂 的 出现 。 ３结 束语 ６ ０ ℃， 进行一段时间的保温后即可形 成奥氏体 ， 并置于静止 的空气 随着 现 代化 工 业技 术 的 逐步 发 展 ， 金 属 零 件制 造 水 平 的 高低 将 中进行缓慢冷却。应当注意的是 ， 钢含碳量超出共析成分时应将其 加热至 Ａ ｃ ｍ线以上， 而非退火时的 Ａ ｅ ｌ 线以上 。对于正火而言 ， 其 会 对 工业 各 个 领域 的发展 带 来 十分 重 要 的影 响 ， 如 何 采 用 各种 工 艺 主要 目的即在奥氏体化的整个过程 中尽可能将所有的渗碳体进行 技术提高金属零件的制造水平 已经成为摆在相关领域研究人 员面 溶解 ， 以确保 晶 界上 硬 脆 铁 碳 化 合 物 的尽 可能 降低 ， 并 获得 １ ３由 渗 前 的重大课题。热处理工艺可以有效提高金属零件的制造水平 ， 因 碳体 、 小 晶 粒 细珠 光体 以及 最 小 自由 铁 素 体 ， 从 而 实现 低碳 钢力 学 此 ， 在金 属 零件 制造 过 程 中应 加 强 热处 理 工 艺 同金 属 切 削 工 艺之 间 以实 现金 属零 件 制 造水 平 的 提高 。 性 能 的大 幅提 高 ， 对 切 削 加 工 性 能 进行 进 一 步 改 善 ， 将 组织 缺 陷 消 的相 关结 合 ， 除， 并对 晶粒进 行 细化 ， 从 而 为 后续 的热处 理 奠 定基 础 。 参 考 文献 １ ． ３淬 火 是指 加 热 钢 件 至下 临界 点 温 度 以上 的 某 温 度 ， 维 持 一 『 １ １ 梁凤 尧 ． 热 处 理 工 艺在 金 属 零件 加 工 中 的 作 用 『 Ｊ １ ． 轻 工 科技 ， ２ ０ １ ２ 段时间后 以恰 当的冷却速度获得 贝氏体或者马氏体组织的工艺过 （ ５ ） ： １ ０ １ — １ ０ ４ ． 程。此工艺包括马氏体分级淬火 、 表面淬火 、 盐浴淬火 、 局部淬火以 ｆ ２ １ 刘静 ． 金 热 处 理 工 艺及发 展 现状 研 究 『 Ｊ １ ． 华章 ， ２ ０ １ １ （ ２ ２ ） ： ９ ３ — ９ ５ ． 及贝氏体等温淬火等等 。 淬火主要是 为了确保钢件获得其所需要的 『 ３ １ 齿轮 类零部件 的选材及热加工分析ｌ Ｊ １ ． 电焊机， ２ ０ ０ ５ ， ３ ５ （ １ ０ ） ： ２ ０ — ２ ２ ． 马氏体组织 ， 从而实现零件硬度 、 强度以及耐磨性能的大 幅提高 ， 从 『 ４ ］ 马跃林， 牛文莉． 基于Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的齿轮 热处理工艺与仿真【 Ｊ ］ ． 机械工 而 为后 续 的热 处 理 工艺 奠 定基 础 。 程 师， ２ ０ ０ ７ ， （ ７ ） ： ３ ２ — ３ ３ ． １ ． ４ 同火 指 的是 钢 件 在 淬 硬 之 后再 次加 热 到 某 一 温
热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用
作者： 何麟
作者机构： 哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040
出版物刊名： 科技创新与应用
页码： 40-40页
年卷期： 2012年 第07Z期
主题词： 金属零件的制造 热处理工艺 提高
摘要：本文说明了热处理工艺的金属零件制造中的作用。
金属零件的加工制作是需要高精度高准确率的,其操作流程和手段都依赖于精密的仪器,应当努力提升零件的制作水平,在制造工艺上,有效而主要的方式之一是热处理工艺,这能够显著提升制造的质量,所以,在设计工作中就体现了热处理的存在,通过它能够带来较为强大的性能的提升,但是热处理工作本身应当被良好的控制和使用,不当的使用会带来反面效果。
所以,人员应当根据所掌握的零件性能等准确选择热处理的现行状态。
并通畅工艺工序,严格按照标准来完成工作。
达到最好的效果,提升金属零件的最终状态。
热处理在金属零件制造中的重要性
热处理在金属零件制造中的重要性热处理是一种在金属材料制造过程中广泛应用的工艺技术。
通过控制材料的加热和冷却过程，热处理可以显著改变金属的物理和机械性能，提高其硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。
在金属零件的制造过程中，热处理的重要性不可忽视。
本文将探讨热处理在金属零件制造中的重要性，以及其在不同行业中的应用。
一、热处理对金属零件性能的影响热处理可以通过改变金属的晶体结构和组织来改变其性能。
在加热过程中，金属的晶体结构会发生相变，从而使原本弱化的晶界密度增加，晶格结构更加致密。
这一过程称为再结晶，可以使金属材料的硬度和强度得到显著提高。
另外，热处理还能改变金属的组织。
冷却速率的不同会导致金属内部形成不同的组织结构，如马氏体、奥氏体和珠光体等。
这些组织结构的形成可以进一步改善金属的力学性能。
例如，马氏体的形成可以增加金属的硬度和韧性，奥氏体的形成可以提高金属的强度和耐腐蚀性。
二、热处理的应用领域1. 汽车制造行业热处理在汽车制造行业中起着重要的作用。
汽车零件通常需要具备一定的刚度和抗磨损能力，以应对复杂的工况。
通过热处理，可以显著提高发动机零件、转向零件、制动器零件等的硬度和强度。
同时，热处理还可以改善发动机零件的耐磨性和耐腐蚀性，延长汽车的使用寿命。
2. 机械制造行业机械制造行业对金属零件的性能要求较高。
通过热处理，可以显著提高机械零件的硬度和强度，并增加其耐磨性和耐腐蚀性。
例如，在机床的制造过程中，通过调整机床床身和滚轴的热处理工艺，可以使其表面硬度得到提高，并增加其使用寿命。
3. 能源行业在能源行业中，热处理也扮演着重要的角色。
例如，在核电站的建设中，需要使用具有高温和耐辐射能力的材料。
通过热处理，可以改善材料的抗辐射性能，并使其能够在高温环境下工作。
此外，热处理还可以提高能源设备的耐腐蚀性能，延长其使用寿命。
4. 航空航天行业在航空航天行业中，热处理同样扮演着重要的角色。
航空航天零件需要具备较高的强度、韧性和耐腐蚀性。
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试论热处理工艺在提高金属零件制造水平中的作用
发表时间：2013-08-26T16:42:36.187Z 来源：《中国商界》2013年8期供稿作者：张姝
[导读] 不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从三个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
张姝/河北钢铁集团邯钢公司技术中心
【摘要】在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。
而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。
在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。
而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。
因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。
本文从三个方面论述了热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
【关键词】金属零件的制造；热处理工艺；提高
在工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。
但用得更多的是它们的合金。
金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。
金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。
为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。
不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从三个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。
一、提高金属材料的切削性能和加工精度
在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。
各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。
为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。
通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。
举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。
而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。
并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。
举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理（固溶处理＋时效；时效），这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。
二、提高金属材料的断裂韧性
金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。
提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。
而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。
在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。
再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。
那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。
举例：在SY钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hAC(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。
实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。
800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。
在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到YBl2级。
在900℃以上．晶粒开始长大。
因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。
三、减少金属材料的应力腐蚀开裂
金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。
大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。
残余应力是金属在焊接过程中产生的。
金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。
金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。
在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。
金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。
举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显着地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。
就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。
四、结论
金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。