溫度熱處理工藝論文范文

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1溫度是變形的關(guān)鍵因素

通過降低熱處理的工藝溫度能有效減少由此產(chǎn)生的變形。降低工藝溫度，能相對減少工件的高溫強(qiáng)度，并增強(qiáng)其塑性抗力以及抗應(yīng)力變形、抗淬火變形、抗高溫蠕變的能力。降低工藝溫度，還能夠減少工件加熱、冷卻的溫度區(qū)間。溫度區(qū)間減少后，由熱處理引起的各部位溫度的一致性也會增強(qiáng)，而溫度的不一致性正是引起工件組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的根本原因，隨著溫度不一致性減少，由此而導(dǎo)致的變形也會相應(yīng)減少。此外，在降低工藝溫度并縮短工藝時間的情況下，將縮短工件的高溫蠕變時間，從而減少變形。科學(xué)合理的熱處理工藝是減小熱處理變形的關(guān)鍵因素。由圖1可以看出，在650％球化退火后的硬度梯度和740％球化+680％等溫處理的硬度梯度結(jié)果相近，未經(jīng)球化退火的齒輪的硬度較前兩個低。這是因為球化退火可使淬火后滲層表面殘留奧氏體量減少，從而提高了齒表面硬度，因此20CrNi2MoA鋼齒圈滲碳后應(yīng)采用球化退火工藝，同時為減小熱處理變形，在650℃球化退火效果更好。

2變形的其他影響因素及減小措施

2.1預(yù)備熱處理在熱處理過程中，有可能引起內(nèi)孔的變形增大，如存在混晶、大量索氏體或魏氏組織以及過高的正火溫度。因此需要對正火溫度進(jìn)行控制，也可以采用等溫退火的方式來對鍛件進(jìn)行處理。金屬最終的變形量與很多因素有關(guān)，如淬火前進(jìn)行的調(diào)質(zhì)處理以及退火和正火。金屬產(chǎn)生變形進(jìn)而導(dǎo)致金屬組織結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。研究和實踐表明，為使金屬組織結(jié)構(gòu)均勻，在進(jìn)行正火處理時采用等溫淬火是一種有效的減小其變形量的措施。

2.2運用合理的冷卻方法金屬淬火后冷卻過程的控制也是必須考慮的一個因素。淬火后采用油進(jìn)行冷卻，因此其變形直接受到油的冷卻能力的影響。通常來說，熱油淬火產(chǎn)生的變形小于冷油淬火，一般控制在100+20％。同時，變形還受到淬火的攪拌方式和速度的影響。在進(jìn)行金屬熱處理時，金屬產(chǎn)生的應(yīng)力及模具的變形與冷卻的速度和冷卻的均勻程度有關(guān)。過快的冷卻速度和不均勻冷卻都會導(dǎo)致應(yīng)力及模具變形的增大。因此，應(yīng)盡量采用預(yù)冷，不過需要注意的是應(yīng)保證模具的硬度要求。為減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，可以選用分級冷卻淬火，這種方式對形狀復(fù)雜的工件十分有效，能顯著減少其變形。采用等溫淬火的方式，則適用于十分復(fù)雜并且有較高精度要求的工件，能使金屬變形顯著減少。

2.3零件結(jié)構(gòu)要合理改善零件的結(jié)構(gòu)是減少熱處理變形的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。經(jīng)過熱處理后的工件，其厚度不同的部分冷卻的速度也是不同的。因此，在滿足工件使用性能的前提下，應(yīng)使工件的厚度差別不能過大，盡量使零件的截面均勻，減少由應(yīng)力集中導(dǎo)致的過渡區(qū)的畸變和開裂現(xiàn)象。保持結(jié)構(gòu)與材料成分和組織的對稱性，避免尖銳棱角、溝槽等。此外，采用預(yù)留加工量的方式也是減少厚度不均勻零件變形的有效方式之一。

2.4采用合理的裝夾方式及夾具通過采用合理的裝夾方式和夾具，能夠使工件獲得均勻的加熱和冷卻，從而減少熱應(yīng)力以及組織應(yīng)力的不均，有效減小熱處理導(dǎo)致的工件變形。

2.5機(jī)械加工工件的加工通常需要經(jīng)過很多道工序，如果熱處理加工是最后的工序，則應(yīng)控制其畸變的允許值，使之滿足圖樣規(guī)定的工件尺寸。依據(jù)上道工序的加工尺寸來對畸變量加以確定，因此掌握畸變規(guī)律尤為重要，為使熱處理導(dǎo)致的畸變處于合格的范圍，在進(jìn)行熱處理前應(yīng)對尺寸進(jìn)行預(yù)修正。如果熱處理是中間的工序，機(jī)加工余量和熱處理畸變量之和即為熱處理前的加工余量。導(dǎo)致熱處理變形的因素多而復(fù)雜，因此相較于機(jī)械加工余量來說，熱處理的加工余量不易確定，在實際加工中應(yīng)留出足夠的加工余量用于機(jī)械加工。

2.6采用合適的介質(zhì)在熱處理的過程中，介質(zhì)的選擇也十分重要，應(yīng)選擇有利于減小變形量的介質(zhì)。研究和實驗表明，硬度要求相同的情況下，采用油性介質(zhì)是更好的選擇。不同介質(zhì)具有不同的冷卻速度，在其他條件相同的情況下，同油性介質(zhì)相比較，水性介質(zhì)的冷卻速度較快。此外，水溫的變化也會對介質(zhì)的冷卻性能造成影響，其變化對油性介質(zhì)冷卻特性產(chǎn)生的影響較小。熱處理條件相同的情況下，水性介質(zhì)淬火后會產(chǎn)生相對較大的變形量。

3結(jié)束語

熱處理能改善工件的機(jī)械性能，提高工件的強(qiáng)度和硬度，但引起的變形影響是不可避免的。我們要重視我國現(xiàn)階段的熱處理技術(shù)和裝備的改進(jìn)，不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)，提高熱處理工件質(zhì)量及合格率，為我國的熱處理行業(yè)做出貢獻(xiàn)。

作者：聞紹舟單位：東北特鋼集團(tuán)北滿特殊鋼有限責(zé)任公司冷拔熱處理有限公司