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谈金属材料加工及热处理技术发展

2021/11/04 阅读:

摘要:近年来,我国经济迅速发展,金属材料有关各行各业迅速发展。金属材料发展,决定着金属材料有关各行各业的未来发展。提高金属材料性能,积极开展新技术新材料创新,能够提高金属材料性能,保证质量,提高能源利用效率。金属材料加工及热处理技术能够优化金属材料性能,热处理新工艺在金属材料性能提升上有着显著的作用。本文分析当前金属加工及热处理技术发展现状,分析工艺与应用,以此为相关工作者提供参考意见。

关键词:金属材料;热处理技术;加工;发展现状;工艺

随着当前社会科技的不断进步与迅速发展,金属材料加工及热处理技术在不断地改进,也在不断的创新完善,加工及热处理新工艺类型也越来越多。这些新工艺的开发,挖掘出了金属材料的不同性能,激发了金属材料的潜能。在热处理新工艺实施中,离子束表面改性工艺代表性较强,这些工艺最大的特点在于能够将金属表面的化学成分改善,以此改造金属表面性能。以此在不改变本质、尺寸与体积的基础上,展现其目的性性能。这些工艺包含:强烈淬火技术、环已烯渗碳技术、微波渗碳技术等,这些新工艺在金属材料性能提升上有着显著的作用。热处理新工艺能够将金属材料产品的硬度、韧性提升,就耐高温与抗压方面有着重要的意义,其强烈淬火技术能够将金属材料的综合力学性能提升,环已烯渗碳技术可最大程度地将产品的畸变性减少,而微波渗碳技术能够降低金属材料的损伤,应用优势显著。

一、金属材料热处理工艺概述

热处理指的是金属材料通过一系列的热处理手段,改变性能与性质,以此提高金属性能,包括:加热处理方式、保温处理方式与降温处理方式。当前生活、生产各个层面均需要热处理的支持,金属材料通过热处理之后,可将表面的硬度增强。以此同时,该技术的应用能够提升金属材料的柔韧性,还能够增强金属材料的抗磨损性与抗疲劳性,材料经过热处理之后,制作成金属零件,以此将金属零件的使用寿命延长,实现了节能减排、绿色环保的理念。(见图1)现阶段热处理作用被人们所认知,与传统热处理不同的是,这一热处理技术转变了原本“加热-保温-降温”流程,选择的是更加先进、高级的技术实施金属材料处理,这类处理技术能够大幅度地提升金属材料的硬度,可将材料脆性减少,意义较大。

二、金属材料热加工工艺和技术内容

(一)化学加工方面。这一工艺选择的是薄层渗透方案,通过对金属材料实施相应的化学处理,借助化学方式进行加热处理,促使金属材料渗透薄层,以此将金属材料物质本身硬度与韧性提升。在化学处理金属材料过程中,这些手段能够促使金属材料减少物理加工,以此减少金属材料的损耗,节省金属产品制造阶段、加工阶段的不必要成本投入,减少一定生产污染。换而言之,通过对金属材料实施化学加工薄层渗透处理,不需要深层处理金属材料,能够将金属材料原本的优质特性保存,加工步骤较为简单,可将金属材料的加工效率与质量提升。化学热处理技术借助化学反应处理金属材料,其工艺原理在于将金属表面性能、成分改变,完善金属复合材料,随着我国科学技术的进步,化学热处理薄层渗入技术在金属材料热处理内得到了广泛的应用。该技术能够将金属表面性能改善,不需要深入进行金属表层处理,由于深入过度,将会导致金属性能出现转变,使得资源浪费,导致金属材料的优越性能降低,加重污染,使得生产成本增加。化学热处理薄层深入技术,能够提升效率,降低能耗,避免污染,以此增加材料的使用寿命。

(二)计算机仿真技术。该技术在金属材料加工工艺、加工技术方面的应用,属于金属材料加工内的重要内容。通过借助CAD软件能够进行智能管理,实施智能控制,在3D仿真技术支持下,能够模拟实现新技术、新工艺,CAD软件可复原处理金属材料,完善热加工技术。在电脑软件上能够研究、分析热加工步骤内的问题,确保实际加热工作热处理措施更加的科学与合理,见下图2。以热加工CAD模拟仿真技术作为支持,在金属热加工中,选择合适的金属材料,就可顺利开展工作,在热加工内能够优化材料,实现优化使用,展现热加工节能理念。除此之外,这类CAD软件技术,能够提前预见热处理效果、热处理过程,能够分析热处理中可能出现的问题,促使工作人员结合出现的问题,制定相应的解决措施,减少金属材料内可能出现的问题,避免对金属产品最终质量产生威胁。

(三)激光处理工艺技术。该技术近几年属于先进金属热处理技术,近几年得到了广泛应用。激光本身的穿透性较强,就金属材料本身外表坚硬、不利于物理加工的情况,借助激光切割方式可实现相应的工作,这类激光就金属材料热处理应用优势显著。激光热处理工艺技术,能够加强金属材料的硬度,且工艺与技术能够与计算机数控技术密切结合,借助完整的编程内容可切割,以此精准控制激光轨道,促使金属材料热加工工艺与热加工技术能够得到稳定保障,确保质量合理,以此智能化加工,提升加工精准度。

(四)CAD技术。该技术要借助计算机处理技术完成热处理操作,通过模拟生产环境,能够对金属材料进行热处理。这类技术本身是绿色新型的热处理技术,就节能排减效果显著,这类技术可科学分析环境热处理,借助合理的结构,可完善热处理技术,确保正常运行,能够在一定程度上提升效率,降低对环境的污染。这类技术的节能作用较好,可精准的预测热处理操作内的问题,实施有效的处理措施,将能量损耗减少。

(五)真空处理技术。该技术中真空为热处理环境,在真空环境内,不少常规热处理技术可顺利进行,能够将热处理效率与质量提升,促使金属表面更加的光滑,这类技术的应用可节省时间,从预热到保温能够合理控制,缩短反应时间。这类技术运行阶段,可确保金属材料性能,避免高温引发损坏。这类操作能够节约时间,可以避免金属材料氧化,确保金属材料性能稳定。但是该技术对成本支持要求较高,使用需慎重考虑。金属材料热处理技术对含量要求较为严格,该技术要求为高标准要求。

(六)振动时效处理技术。该技术一般选择的是振动形式,可将材料内部应力消除,稳定材料性能,避免材料出现变形。这类技术通过借助有关技术,可有效控制计算机设备,减少成本、缩短生产周期,还可有效节约电能,改善传统技术缺陷。该技术要通过热处理炉、电脑设备等,节能效果较好,材料质量对新型振动时效处理技术设备要求高。

(七)超硬涂层技术。该技术能够将工具表面的强度与硬度提升,将工具使用寿命增加。该技术可确保材料性能最佳,很大程度的提升硬度,与当前技术材料加工硬度要求契合。当前,借助设备、计算机技术能够监控该技术,可提升生产效率,以此发挥节能减排、绿色环保的作用。

三、金属材料热加工热处理工艺和技术的发展

钢制部件内可控气氛属于热加工工艺技术内的关键内容,可控气氛热加工技术的应用可更好的保障材料质量,在热加工工作中,钢材料热加工伴随着大量的氧化现象,严重损坏钢材料表面的氧化,可控气氛热加工工艺技术可有效地解决这一问题,能够避免钢材料在热加工内遭受氧化损坏。

四、采用节能的热处理工艺

热处理通过金属材料加热、保温与冷却过程,能够合理地控制材料质量,提升材料质量。耗能主要集中在加热保温阶段,近几年,热处理工作人员将传统的思维方式打破,缩短了加热时间、保温时间,借助余热具备较好的节能效果。

(一)缩短热处理加热时间、降低加热温度

1、零保温淬火“零保温”淬火指的是在工件加热且达到淬火温度之后,不进行保温,立即进行冷却处理。与常规的热处理工艺相比,该工艺将奥氏体组织均匀化省去,除去了保温环节,可降低20%~30%的能耗,以此将劳动生产率提升。

2、不均匀奥氏体加热淬火通常在选择淬火加热时,将钢加热到奥氏体状态就充分保温,促使碳化物得到有效溶解,均匀化奥氏体。但这一操作所需时间较长,若奥氏体达到均匀化后,施行淬火不会影响其淬火与回火性能,在某些情况下,性能较好。

(二)缩短化学热处理过程

1、薄层渗入技术传统观念认为,渗透性能与材料厚度成正比。不可否认的是,较深的渗层不会降低制件的韧性,很难将性能提升,会导致能源浪费,使得成本增加。与此同时,由于加热时间增加,会导致污染加剧,通过确定合理的渗层深度,能够将产品质量提升,具备显著的节能减排意义。比如:在自行车钢球生产阶段,选择薄层渗碳后,可将生产效率提升42.0%,可节省30.0%的电能,甲醇与煤油的能量消耗可下降52.0%,相比之前寿命提升2倍,节能环保效果显著。

2、低压真空渗碳渗碳温度决定着渗碳速度,作用显著,通过将渗碳温度提升,可将工艺时间缩短。该工艺能够提升渗碳温度,属于可靠的控制技术,可解决深层渗碳问题,优越性较大。该技术多应用在大尺寸工件深层与超深层渗碳内,可将工艺时间缩短50%,就能源节约、生产率提升有着十分重要的意义。

3、稀土催渗技术该技术与其他的催渗技术相比,其差别在于该技术稀土原子具备特殊的电子结构,其化学活性较强,能够将碳、氮原子共同渗入到被渗基体内。在化学热处理中,稀土原子活化催渗作用显著,能够提升渗速,可将速度提升20.0%-30.0%,渗氮速度能够提升40%~50%,节能效果显著。与此同时,稀土元素渗入钢件表层,可将渗层组织与渗层性能改善与提升。

五、结束语

综上所述,随着金属材料加工及热处理工艺的迅速发展,技术的不断进步,现阶段金属材料经过加工及热处理之后,其硬度、柔韧度与延展度增强,选择不同的加工及热处理工艺技术,能够提高材料性能,确保材料质量,降低生产成本。可见,加工及热处理技术现实意义较高,可将金属材料的浪费降低,能够避免金属材料生产阶段对环境造成的污染,可将金属材料的应用范围扩大。

作者:刘斌 单位:河南省冶金规划设计研究院有限责任公司

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