怎樣減小金屬熱處理變形

1、<p>　　怎樣減小金屬熱處理變形</p><p>　　摘 要：為了達(dá)到機(jī)器構(gòu)件硬度、強(qiáng)度、耐磨度、韌性等要求，單一的某種金屬一般是不可能具備所有要求的，所以必須對(duì)金屬進(jìn)行熱處理以改善材料的各種性能。在金屬熱處理過程中材料的變形是難以避免的，這在很大程度上會(huì)影響到工件的精度、強(qiáng)度以及壽命，對(duì)于那些強(qiáng)度要求高的零件，就必須減小其變形量，而溫度是影響金屬變形的重要因素。 </p><p&

2、gt;　　關(guān)鍵詞：金屬熱處理 溫度 變形 熱處理畸變 </p><p>　　對(duì)固體金屬或者合金進(jìn)行熱處理時(shí)，必須運(yùn)用合理的方法對(duì)其進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，必要時(shí)還需滿足化學(xué)作用以及機(jī)械作用的要求。金屬熱處理的目標(biāo)是通過改變金屬內(nèi)部的組織與結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善材料的綜合性能的目的，熱處理是各種金屬材料得到優(yōu)良性能的必要途徑之一。在實(shí)際運(yùn)用中選用的材料一般難以直接達(dá)到金屬工件所要求的各項(xiàng)性能標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)熱處理的作用就顯現(xiàn)出來了

3、。 </p><p>　　熱處理工藝雖然對(duì)改善金屬的材料各項(xiàng)性能有明顯的效果，但是在處理途中難免會(huì)造成金屬的變形，為了既滿足改善材料性能的要求，同時(shí)也需滿足盡量減小材料因熱處理產(chǎn)生的變形的要求，運(yùn)用合理的方法使兩者達(dá)到最佳匹配。 </p><p>　　一、溫度是變形的關(guān)鍵因素 </p><p>　　如何減少與控制工件在熱處理過程中產(chǎn)生的變形，一直是展現(xiàn)在人面前的難題

4、，直至如今人們還不能提出定量化、完整的能夠預(yù)計(jì)材料熱處理變形的數(shù)學(xué)模型。有關(guān)專家通過對(duì)大量資料的分析和多次試驗(yàn)，一致認(rèn)為影響熱處理變形最主要的因素是對(duì)溫度的合理控制，并列出不同溫度對(duì)熱處理變形的影響，詳情見下表1。 </p><p>　　表1 不同溫度對(duì)熱處理變形的影響 </p><p>　　從表中可以了解到：隨著溫度的下降，工件精度的等級(jí)也在不斷下降，這是因?yàn)闊崽幚硪鸬淖冃卧谠龃蟆?&

5、lt;/p><p>　　實(shí)際生產(chǎn)加工中各種各樣的熱處理方式被運(yùn)用，不難發(fā)現(xiàn)它們的共同特征，都需經(jīng)過加熱、冷卻、保溫三個(gè)階段。全過程基本上能夠用加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間以及冷卻速度等多個(gè)參數(shù)來闡述。在熱處理途中，需用到多種加熱爐，在加熱爐中對(duì)金屬進(jìn)行退火、淬火、回火處理，有時(shí)還需進(jìn)行滲碳、滲氮熱處理。所以，加熱爐中的對(duì)溫度的控制是至關(guān)重要的，這需要定時(shí)的對(duì)溫度測量。一旦出現(xiàn)對(duì)溫度測量不準(zhǔn)確的情況，熱處理的效果就體現(xiàn)

6、不出來，甚至還會(huì)造成產(chǎn)品的報(bào)廢。溫度的測量和控制決定著熱處理工藝成敗，其具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。 </p><p>　　1.溫度的下降會(huì)減少零件在高溫強(qiáng)度時(shí)的相對(duì)損失，提高零件的塑性抗力。從而能夠提高零件的抗應(yīng)力、抗淬火、抗高溫變形的能力，已達(dá)到減小熱處理變形的效果。 </p><p>　　2.溫度的下降會(huì)造成零件加熱、冷卻的溫度區(qū)間的減少，從而能夠使零件各位置的溫度盡可能的相同，達(dá)到降低

7、熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的效果，因而能夠減少熱處理變形。 </p><p>　　3.降低工藝溫度的同時(shí)也需減少熱處理過程的時(shí)間，這樣就會(huì)減少因高溫而造成的蠕變。 </p><p>　　減少熱處理變形應(yīng)盡量采用滿足工件需求的熱處理工藝。如下圖1所示，經(jīng)過熱處理后的鋼齒圈齒表面、齒心部硬度和有效硬化層深度都符合了標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　從上圖1中可以看出660℃球化退火效

8、果比較明顯，并且隨著離表面距離的增大，其硬度越低，到了一定距離后，其硬度基本不變，不僅保證了鋼齒的表面硬度，也保證了其韌性。 </p><p>　　2.變形的其它影響因素及減小措施 </p><p><b>　　2.1預(yù)備熱處理 </b></p><p>　　由于正火的處理而造成硬度過高、混晶以及大量索氏體，從而引起內(nèi)孔增大，因此需要采用控溫正

9、火或者等溫退火。金屬的正火、退火和淬火前的調(diào)質(zhì)，在金屬總變形量上也起到了比較大的影響，金屬組織結(jié)構(gòu)的變化直接受到這幾個(gè)因素的影響。多次實(shí)踐表明，正火時(shí)運(yùn)用等溫淬火對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)的均勻十分有利，因而可以達(dá)到減少變形量的效果。 </p><p>　　圖1 齒圈經(jīng)不同溫度球化退火后的硬度分度曲線 </p><p>　　2.運(yùn)用合理的冷卻方式 </p><p>　　金屬淬火

10、之后采用合理的冷卻方式也可以比較有效的減少熱處理變形。溫度在80℃-120℃間的熱油相對(duì)冷油對(duì)淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生的變形要小，所以說油的溫度對(duì)冷卻的影響也比較大。淬火時(shí)的不同攪拌方式以及冷卻速度的快慢都會(huì)引起變形的差異，熱處理時(shí)其冷卻速度越快，冷卻的就越不均勻，應(yīng)力就會(huì)相應(yīng)增大，從而造成模具更大的變形，所以在能夠滿足模具硬度的需求條件下，需盡可能的使用預(yù)冷。使用分級(jí)冷卻淬火能夠很好的解決金屬淬火時(shí)造成的熱應(yīng)力與組織應(yīng)力過大的問題，對(duì)減小復(fù)雜零

11、件變形有明顯的效果。 </p><p>　　3.零件結(jié)構(gòu)要合理 </p><p>　　金屬熱處理后在進(jìn)行冷卻的途中，工件各部位的冷卻速度差異很大，往往是越厚的部位冷卻的速度越小。為解決這一問題，在符合工件生產(chǎn)要求的條件下，應(yīng)最大程度上的保證工件的截面均勻，這樣可以達(dá)到減少過渡區(qū)因應(yīng)變力過于集中而造成畸變與開裂傾向的效果。 </p><p>　　保證工件的結(jié)構(gòu)和材料成

12、分需要與組織的對(duì)稱，也能夠減小其因冷卻不均勻造成的畸形。保持工件上的孔、槽對(duì)稱性，對(duì)減小冷卻不均勻造成的畸變也效果明顯。 </p><p>　　4.采用合理的裝夾方式及夾具 </p><p>　　采用合理的裝夾方式及夾具能夠使零件加熱冷卻均勻，避免熱應(yīng)力以及組織應(yīng)力的不均勻，從而減小零件因熱處理造成的變形。如：變換裝夾方式或者增加墊圈，合理運(yùn)用這些方法，都可以達(dá)到預(yù)期的效果。 </p

13、><p><b>　　5.機(jī)械加工 </b></p><p>　　工件進(jìn)行熱處理最后的一步后，應(yīng)該檢查工件因熱處理造成的畸變量是否符合圖樣規(guī)定的要求。為保證工件的成功，需研究工件的畸變規(guī)律，在熱處理之前應(yīng)該修改工件的尺寸，確保熱處理產(chǎn)生的畸變量在標(biāo)準(zhǔn)的范圍中。在熱處理進(jìn)行中間程序時(shí)，熱處理前的加工余量應(yīng)該被看做機(jī)械加工余量與熱處理產(chǎn)生畸變量的總和。一般情況下，機(jī)械加工的余

14、量容易被確定，相對(duì)而言熱處理的畸變量就難以確定，所以在機(jī)械加工余量的方面就應(yīng)該留下比較大的空間。熱處理后還需加工，這可以結(jié)合工件的變形規(guī)律，采用相應(yīng)措施，以達(dá)到提升淬火后變形合格率的目的。 </p><p>　　6.采用合適的介質(zhì) </p><p>　　在滿足工件硬度的條件下，應(yīng)最大程度上的使用油性介質(zhì)。根據(jù)多次試驗(yàn)表明，在不考慮其它影響因素的條件下，油性介質(zhì)的相對(duì)水性介質(zhì)來說其冷卻速度較

15、慢，易于控制。并且對(duì)水性介質(zhì)來說，其水溫變化對(duì)冷卻效果影響比較大。在同等情況下，應(yīng)選擇油性介質(zhì)，這可以減小淬火后產(chǎn)生的變形。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語 </b></p><p>　　熱處理在一定程度上雖然可以提高零件的機(jī)械性能，但是產(chǎn)生的變形卻難以避免，直至如今人們還沒有提出一個(gè)定量化、完整的能夠預(yù)計(jì)材料熱處理變形的數(shù)學(xué)模型。所以我國現(xiàn)階段的主要工作有

16、兩項(xiàng)：一是研究出完善的熱變形數(shù)學(xué)模型；二是不斷地學(xué)習(xí)、借鑒國外的優(yōu)秀熱處理技術(shù)以及盡可能地改善設(shè)備。提高工件熱處理的合格率，不僅可以減少生產(chǎn)成本的投入，還可以提高工作人員的積極性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]劉曄東.熱處理變形淺析.機(jī)械工人：熱加工.2007年10期. </p><p>　　[2