金屬材料熱處理變形問(wèn)題及開(kāi)裂問(wèn)題的解決措施研究

金屬材料熱處理變形問(wèn)題及開(kāi)裂問(wèn)題的解決措施研究

Summary：近年來(lái),我國(guó)航空航天、武器裝備等領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)、高強(qiáng)度高硬度新材料的應(yīng)用及智能制造技術(shù)要求越來(lái)越高,與之密切相關(guān)的熱處理技術(shù)已經(jīng)成為機(jī)械加工中一個(gè)必不可少的工藝方法,但工藝技術(shù)人員在應(yīng)用熱處理方法與安排熱處理工序在工藝路線中的位置時(shí)感到迷惑,甚至無(wú)從下手,主要原因是相關(guān)工作者缺乏解決實(shí)際生產(chǎn)矛盾的經(jīng)驗(yàn)及對(duì)熱處理知識(shí)的匱乏,而從工藝路線角度劃分熱處理方法具有重要的指導(dǎo)意義,便于理解、掌握與應(yīng)用。“選對(duì)、應(yīng)用好熱處理方法,充分發(fā)揮熱處理技術(shù)在制造全過(guò)程中的作用,提升制造技術(shù),保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高加工效率”是機(jī)械制造業(yè)永恒的主題。Keys：金屬材料；熱處理；變形問(wèn)題；開(kāi)裂問(wèn)題；解決措施引言由于影響金屬材料熱處理效率和影響加工生產(chǎn)的外部因素，金屬材料的熱處理可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理的技術(shù)研究，并制定解決金屬材料熱處理引起的變形和裂紋問(wèn)題的辦法，以確保金屬材料的完整性和良好的綜合機(jī)械性能，在這種情況下。1金屬材料的概念、類(lèi)型與性能金屬材料指的是光澤性、導(dǎo)電性、延展性以及傳熱性良好的材料，主要包括黑色金屬、有色金屬以及特種金屬這三種類(lèi)型。其中，黑色金屬主要指鋼鐵等材料，例如碳含量在0.0218%以?xún)?nèi)的工業(yè)純鐵、雜質(zhì)總含量在0.2%以?xún)?nèi)的工業(yè)純鐵、含碳量大于2.11%的鑄鐵等。從廣義角度來(lái)看，黑色金屬也包括鉻、錳、合金等材料。有色金屬材料指的是除黑色金屬外的金屬及合金，包括諸多類(lèi)型，例如重金屬、貴金屬、半金屬、輕金屬等，其強(qiáng)度及硬度都更高一些。特種金屬材料指的是功能金屬材料、結(jié)構(gòu)金屬材料等，常見(jiàn)的有非晶態(tài)金屬材料等。金屬材料的性能有很多，例如，疲勞性、塑性、耐久性等。金屬的疲勞性指的是在承受交變載荷的狀態(tài)下，即使金屬材料的屈服極限高于應(yīng)力水平，但在長(zhǎng)期受到應(yīng)力影響后，金屬也會(huì)出現(xiàn)脆性斷裂的情況。相比于其他材料，金屬的疲勞性較為獨(dú)特，例如，其載荷應(yīng)力是交變的；交變載荷作用的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)；當(dāng)金屬材料承受不住載荷后會(huì)瞬間斷裂；無(wú)論是脆性金屬材料還是塑性金屬材料，在疲勞斷裂區(qū)中都存在脆性特點(diǎn)。金屬材料的塑性指的是，材料在載荷外力作用的影響下出現(xiàn)塑性變形的情況，主要利用了金屬材料的斷面收縮率及長(zhǎng)度延伸率衡量材料的塑性。金屬材料的耐久性具有均勻腐蝕、電偶腐蝕、孔蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕等特點(diǎn)。技術(shù)人員需要根據(jù)金屬材料的類(lèi)型以及性能對(duì)其進(jìn)行熱處理，從而優(yōu)化材料性能。2熱處理變形開(kāi)裂的原因2.1熱處理原因一般來(lái)說(shuō)，目前公司對(duì)金屬材料進(jìn)行的熱處理會(huì)選擇冷卻和加熱模式，并伴隨著連續(xù)的熱處理，因?yàn)闊崤蛎浐褪湛s的表現(xiàn)直接決定金屬材料的體積調(diào)整。強(qiáng)調(diào)從金屬零件的角度來(lái)看，如果加工過(guò)程達(dá)到震動(dòng)溫度條件，盡管零件強(qiáng)度繼續(xù)下降，但對(duì)于金屬零件強(qiáng)度而言，當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力大于內(nèi)部應(yīng)力時(shí)，塑性處于相反的狀態(tài)-會(huì)引發(fā)塑性變形的危險(xiǎn)。2.2殘余應(yīng)力引起在正常條件下對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理不會(huì)引起變形和裂紋問(wèn)題，但在熱處理過(guò)程中，如果金屬材料的總應(yīng)力超過(guò)臨界值，則殼應(yīng)力可能導(dǎo)致變形或裂紋。此外，金屬材料可能受到工作環(huán)境、工作環(huán)境等因素的影響。從而降低了金屬材料的耐蝕性和抗裂性，甚至降低了金屬材料表面控制裂紋保護(hù)膜的斷裂性，導(dǎo)致金屬材料變形或局部裂紋，從而影響了金屬材料的壽命和質(zhì)量。3金屬熱處理變形與開(kāi)裂的解決方案3.1金屬鋼材的選用在新的發(fā)展背景下，為了避免機(jī)械制造企業(yè)加工過(guò)程中出現(xiàn)金屬材料的熱加工變形和裂紋問(wèn)題，工作人員必須首先對(duì)加工現(xiàn)場(chǎng)條件的各個(gè)方面進(jìn)行全面調(diào)查，選擇不同類(lèi)型的金屬零件這就要求工作人員制定單獨(dú)的處理計(jì)劃。對(duì)于高滲透性合金鋼，如果存在大型截面或復(fù)雜形狀零件的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等，工作人員可以選擇這種材料。面對(duì)要求非常高標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜形狀制造任務(wù)，工作人員可以選擇微變形鋼制造金屬部件；最后，它是一種合金鋼，主要用于易開(kāi)裂和變形的零件，如Cr12MnV等。3.2減少金屬材料熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力如果控制金屬材料熱處理過(guò)程中的溫度變化，則還可以通過(guò)熱處理消除金屬材料熱處理產(chǎn)生的應(yīng)力。例如，金屬材料的溫度在一定的溫度下加熱，然后保持在恒定的溫度下，在該溫度下應(yīng)力消失得越慢，溫度越高，應(yīng)力消失得越快，最后冷卻。金屬材料也可以連續(xù)冷卻、加熱、冷卻和加熱，熱/冷交替產(chǎn)生的應(yīng)力可由原始應(yīng)力抵消，以減少殘馀應(yīng)力。除熱處理外，還可以通過(guò)沖擊和頻率傳輸?shù)确椒ㄏ龖?yīng)力，但這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，沖擊負(fù)荷大，沖擊效率低，頻率傳輸成本高。根據(jù)金屬材料和生產(chǎn)條件，可以選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒▉?lái)減少和消除由此產(chǎn)生的應(yīng)力。3.3做好熱處理前的準(zhǔn)備工作金屬材料熱加工變形和裂紋的主要原因是正火和抖動(dòng)。在正火和抖動(dòng)過(guò)程中，由于熱處理溫度較高，金屬材料的內(nèi)部變形可能會(huì)出現(xiàn)明顯問(wèn)題。對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，工作人員必須采取有效措施，在熱處理前控制熱處理溫度，以避免由于嚴(yán)重的溫度誤差而降低金屬材料的性能和使用質(zhì)量。使用正火后，可以使用同等溫度的軟火來(lái)確保金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，從而有效控制金屬材料的內(nèi)部變形。此外，為了提高正火效率，工作人員必須根據(jù)金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)選擇最佳退火方法，穩(wěn)定不同溫度階段的金屬材料結(jié)構(gòu)，以控制金屬材料熱處理引起的變形問(wèn)題。3.4熱處理在整個(gè)工藝路線中的順序設(shè)計(jì)熱處理在整個(gè)工藝路線中的順序是制造產(chǎn)品的首要任務(wù)與關(guān)鍵點(diǎn)之一,依據(jù)產(chǎn)品圖樣上的材料和技術(shù)要求安排熱處理在工藝路線中的順序是制定工藝方案的原則,此外,為避免機(jī)械加工與熱處理加工間的工藝脫節(jié),在制定工藝方案和組織生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí),各專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)互相溝通,處理好熱處理與前后工序間的關(guān)系,共同解決工藝上的難點(diǎn)。在保證質(zhì)量的前提下,結(jié)合生產(chǎn)條件,對(duì)技術(shù)路線進(jìn)行全面分析論證,以最小的加工余量、最優(yōu)的工藝方法、最優(yōu)的工藝路線完成工藝設(shè)計(jì),保證產(chǎn)品精度。在生產(chǎn)實(shí)際中,往往會(huì)遇到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件,全工藝流程長(zhǎng)且涉及包括熱處理在內(nèi)的多個(gè)工種,在工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧每個(gè)工種的實(shí)際加工能力全盤(pán)考慮,合理安排工序,使產(chǎn)生變形大的工種分散開(kāi),并在相鄰的后續(xù)工序中安排去應(yīng)力及機(jī)械加工等工序,使工種間的精度有效地結(jié)合,達(dá)到多工種工藝協(xié)調(diào)的最優(yōu)化,一般以熱處理工序?yàn)榻鐒澐植煌募庸るA段。3.5保證零部件配置的合理性金屬零部件的結(jié)構(gòu)也是導(dǎo)致變形的原因。金屬材料因?yàn)楹穸炔煌?，冷卻的速度也不同，所以，工作人員在進(jìn)行金屬零件熱處理時(shí)，采取有效措施減少材料薄厚的誤差，將變形和開(kāi)裂問(wèn)題集中在可控制范圍內(nèi)，從而保證金屬零部件表面的均勻狀態(tài)。在金屬零部件設(shè)計(jì)階段，要盡量避免棱角和溝槽的出現(xiàn)，這樣才能最大限度降低金屬零部件熱處理產(chǎn)生的變形和開(kāi)裂問(wèn)題。結(jié)束語(yǔ)靈活應(yīng)用熱處理工藝與技術(shù)有利于優(yōu)化金屬材料的性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量。為此，需要綜合分析熱處理工藝對(duì)金屬材料抗疲勞性、耐久性以及切割效果的影響，根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化熱處理工藝與技術(shù)，充分發(fā)揮退火、正火等一般熱處理工藝的作用以及激光熱處理、熱處理CAD技術(shù)等特殊熱處理技術(shù)的作用。同時(shí)，應(yīng)加大對(duì)金屬材料熱處理工藝與技術(shù)的研究力度，不斷探索新工藝與新技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化金屬材料的熱處理效果。Reference[1]戚玉軒.金屬材料熱處理過(guò)程變形及開(kāi)裂問(wèn)題分析[J].冶金與材料,2020,40(05):168-169.[2]張均紅.淺析金屬材料熱處理過(guò)程變形及開(kāi)裂問(wèn)題[J].中國(guó)金屬通報(bào),2020(09):172-173.[3]劉婷.熱處理過(guò)程中影