金屬材料與熱處理工藝的關系范文

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摘要：

隨著我國經濟的快速發展，工業生產技術得到很大提高，較高的機械性能能夠發揮出金屬材料最大的潛能。為了滿足生產需求，需要通過熱處理工藝改變金屬材料的機械性能，所以必須加強對熱處理工藝的研究，處理好金屬材料和熱處理工藝之間的關系，獲得最佳的生產效果。作為設計人員需要根據金屬材料的特性和組成成分，選擇最佳的熱處理工藝，實現二者之間的有機結合。文章主要對當前熱處理工藝和金屬材料之間的關系進行分析，希望能夠給相關人士提供一定的借鑒。

關鍵詞：

金屬材料；熱處理；工藝；關系

1金屬材料和熱處理發展的歷史

早在四千年前我國就已經開始使用金屬材料了，而且相比世界其他國家，我們很早就開始具有較高的熱處理水平。自從改革開放之后，我國社會經濟得到了快速發展，金屬材料的種類日益繁多，熱處理技術也得到很大提升，為我國金屬制造業、冶金業、鋼鐵業等工業做出了巨大貢獻，進一步促進了我國經濟快速發展。當前金屬材料和熱處理工藝之間的關系越來越緊密，需要相關研究人員深入探討二者之間的積極關系。

2金屬材料的基本組織和結構

雖然鋁、銅、鐵等金屬材料被廣泛使用在生產工業中，但是由于單純的某種金屬材料存在一定的缺陷，所以當前這些金屬材料的合金形式被使用的更加廣泛。當前合金內部結構主要分為兩個方面，一個是內部空間原子之間的排列情況，另一個是原子和金屬之間的結合方式。空間原子之間排列方式的不同則會產生不同的金屬性能，所以，空間原子排列情況和金屬性能有直接關系，我們可以根據這一規律利用熱處理技術來滿足生產需求。所謂金屬材料熱處理工藝指的是在一定的介質中加熱金屬達到特定的溫度，并保持一段時間，在不同的介質下進行冷卻，達到改變金屬性能的一種工藝。熱處理工藝是一項十分復雜的加工工藝，其中任何一個因素受到外界影響而發生改變，都會影響到金屬性能的改變，所以為了能夠滿足生產工業的需要，需要做好熱處理工藝的控制，進一步提高機械性能。

3分析熱處理和金屬材料的關系

3.1分析熱處理預熱和金屬材料的切削性能所存在的關系為了能夠保證生產出來的金屬材料性能滿足需要，就必須保證在加工過程中熱處理工藝和切削性能之間保持相互配合的關系。在切削加工中可能會因為金屬材料、切削條件、加工材料等因素而產生不同程度的光潔度。在熱處理過程中不可避免的會出現一些問題，影響到金屬材料的性能，所以為了盡可能地減少加工缺陷，就需要對這些毛坯或者金屬半成品進行預熱處理，使其保持在切削加工的良好狀態，同時也保障切削材料的加工精度滿足產品要求，零件的性能也能夠進一步提高。不同的金屬材料具有不同的金相組織和硬度范圍，所以相對應的每種金屬材料都具有一個最佳的切削性能。在切削加工的過程中，有可能會因為硬度不達標而產生粘刀現象，在傾面上產生積屑瘤，這不僅影響到金屬材料的切削性能，同時也影響了零件表面的光潔度。目前，加工人員可以通過正火處理來減少粘刀問題的產生，進一步提高了切削性能。鋁合金是當前生產工業中比較常見的一種合金。在加工鋁合金時可以采用固溶處理，能夠增強鋁合金的性能，使合金內部晶粒體現出均勻的組織，這也能有效提高機械的加工精度。

3.2熱處理溫度和金屬材料切邊橫量所存在的關系材料力學性能指標之一包括了切邊橫量，切應變和切應力的比值，是材料在彈性變形比例極限范圍內以及剪切應力作用下得出來的。對材料抵抗切應變的能力有了表征的作用，模量大，材料的剛性就越強，通過熱處理，改變了材料本身的物理性質，材料的性能也發生了改變，隨之切邊衡量也應該發生變化，從而實際和設計計算的彈簧伸長量出現了一定的誤差。通過對熱處理和金屬材料切邊模量變化關系的分析，可以看出，選用彈簧鋼的工業生產中，對其進行設計計算時，要使用彈簧模量和材料切邊的模量。然而，切邊模量的取值是按照傳統的設計給出的，會導致彈簧的變形量在實際和計算中都存在著很大的誤差。因為經過熱處理后，加工的成品彈簧以及熱繞成型的彈簧，由于原子間的結合力決定了材料彈性模量的大小，彈性模量的大小受到影響原子間結合力的因素的影響。影響原子間的結合力是由合金組織、成分、溫度和形變強化等產生的。所以材料溫度在經過熱處理后發生了變化，因此在設計的時候，彈簧特性線產生的先天性誤差，是由彈性模量的變化所引起的。所以在設計計算特性線要求比較高的彈簧時，設計不能按照傳統資料給的定值，要根據載荷、工作溫度等彈簧的服役情況確定。

3.3熱處理溫度和金屬材料斷裂韌性所存在的關系在金屬材料加工的過程中，經常會出現金屬材料斷裂的現象。實際上，在外力的作用下，存在裂紋的金屬材料會抵抗裂紋的擴展，我們可以稱之為斷裂韌性。通過減少金屬晶體中的位錯現象，就能夠減小位錯密度，進而提高金屬材料的性能，使得金屬材料的斷裂韌性能力得到提升。通常情況下，主要采用細晶強化的方式來阻礙金屬晶體位錯。而通過熱處理工藝，能夠使得細晶強化功能得到進一步提升，實現金屬組織的再結晶，其過程是通過加熱金屬材料，使之達到非常高的溫度，然后產生等軸晶粒代替已經變形的晶粒，這一過程通常是在變性劇烈區域完成。在變形溫度達到一定的前提下，金屬材料的局部錯位密度就會累計到一個最高點，進而發生動態再結晶。因此，金屬的熱處理溫度直接關系到再結晶效果，而且這種關系十分明顯，需要加工人員能夠特別注意。為了能夠更高程度的激活原子，并使它遷移，必須保證變形金屬的加熱溫度達到一定程度，同時逐漸形成結晶。原子的擴散過程能夠獲得熱處理的控制溫度，進而提高金屬材料的斷裂韌性。

3.4熱處理應力和金屬材料應力腐蝕所存在的關系金屬材料的應力腐蝕開裂直接影響到其使用性能，所以必須引起重視。應力腐蝕開裂的產生主要是在特定的腐蝕環境以及拉伸應力的作用，金屬材料出現了脆性斷裂。金屬材料在焊接過程中會存在一些殘余應力，而這些殘余應力卻導致了金屬材料的應力腐蝕開裂。金屬材料在加熱和冷卻過程中其內部組織和性能會發生改變，導致金屬材料的表面和內部溫度存在差異，進而產生一定的熱應力，在這種情況下，金屬內部的冷卻溫度要高于表面溫度，收縮程度比表面小，使得材料內部受到拉應力影響。在金屬材料熱處理過程中，由于材料的性能發生了變化，不同部位有不同的體積，產生了組織應力。金屬材料的表面和內部都會受到不同程度的組織應力和殘余應力的影響。在熱處理過程中的冷卻速度是決定殘余應力和影響淬火質量的決定性因素之一。所以加工人員在進行金屬材料熱處理過程中應該控制好冷卻速度，盡可能地接近標準值，減少應力的產生，進而提高金屬材料的性能。

4結束語

處理好熱處理工藝和金屬材料之間的關系，能夠有效加強金屬零部件的制造水平，同時也促進其他工業生產的加工質量。伴隨著社會主義市場經濟的快速發展，相關研究人員必須不斷探索金屬材料和熱處理工藝之間的關系，提高二者結合的準確度，實現全方位的加工技術。

參考文獻

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作者：鄭倩 單位：東北特鋼集團北滿特殊鋼有限責任公司