常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝研究

張 慶

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司熱處理廠，河北 唐山 063103）

常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝研究

張 慶

（唐山開灤鐵拓重型機械制造有限責任公司熱處理廠，河北 唐山 063103）

常規金屬材料的熱處理是一種綜合重要的工藝，也是質量管理的重要環節。為使金屬工件具有所需要的力學性能、物理性能和化學性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。文章分析了熱處理工藝分類，工藝技術及熱處理工藝缺陷及控制措施。

常規金屬；鋼鐵材料；熱處理技術；工藝分析

概述

現在的社會中，常規金屬材料的應用比較廣泛，尤其對鋼鐵材料來說，在工、農業及交通運輸中都離不開。但是隨著科技的進步與發展，我們對常規金屬材料的性能要求也越來越高。在這一方面上，我們積極采取了研制新材料和對常規金屬材料進行熱處理以此來達到我們需要的目的。熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，且無環境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。

從一定意義上來說，筆者分析認為常規金屬材料熱處理這種方法還是比較普遍和實際推廣的。

1 常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝分類

根據筆者所從事工作性質來看，一般地常規金屬材料的熱處理工藝大體上分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理。

另外在根據加熱介質和加熱溫度和冷卻方法的不同，我們又將它分為若干不同的熱處理工藝。這在具體的要求中可以根據需要加以處理。

經過筆者的實踐可以知道，我們在處理常規金屬（鋼鐵）材料熱處理的時候一般不會改變加工工件的形狀和整體的化學成分，而是我們通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分來滿足我們的需求。但不管是哪一種熱處理，都是將加工工件加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后以某種速度冷卻下來。但是不論怎么樣，在絕大多數情況下，常規金屬材料的熱處理總是要加熱到臨界點以上的溫度，得到所要求的組織和性能。

2 常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝分析

我們在明確常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝時，首先要知道熱處理的主要目的是什么，筆者認為，主要是消除前道工序產生的某些個缺陷，來加以改善材料的工藝性能；還有就是不斷提高零件或工模具的使用性能。

筆者認為，恰當的熱處理工藝可以消除鑄、鍛、焊件等的某些缺陷，改善其工藝性能。因此，熱處理在現代工業中占有重要地位。

下面筆者將其工藝技術要點做一詳細分析。

2.1 熱處理中的退火種類。這其中又可以分為完全退火和等溫退火等。這需要說明的是完全退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，這個應用比較寬泛。

而去應力退火則是用來消除鑄件，熱軋件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。

2.2 淬火工藝的技術。淬火是金屬材料的最重要強化方法，它的目的是提高強度硬度，耐磨性。將常規金屬材料加熱到相變溫度以上，保溫一定時間，然后快速冷卻以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。在實際生產中用油作淬火介質只適用于過冷奧氏體的穩定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。筆者將淬火工藝中冷卻速率及對材料的影響做一比對，具體如表：

2.3 回火的目的分析。所謂回火它是將經過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度，保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理工藝。或將淬火后的合金工件加熱到適當溫度，保溫若干時間，然后緩慢或快速冷卻。這樣做的主要目的是滿足加工工件所要求的機械性能，獲得穩定工件尺寸，降低脆性，消除或減少內應力。

但是要注意，回火溫度越高，滲碳體質點越大，彌散度越小，則鋼的硬度和強度越低，塑性、韌性較高。這時候的組織主要是回火索氏體，它與回火的溫度之間的關系如下所示。

2.4 常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝注意事項。不管怎么樣，我們在常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝加工時，加工工件經常暴露在空氣中，就會發生氧化、脫碳，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而我們務必把金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。

表1

3 常規金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝缺陷及控制

我們在實際的金屬（鋼鐵）材料熱處理工藝時，難免會出現這樣那樣的失誤，導致加工工件質量不過關。比較常見的現象是過熱現象，斷口遺傳現象，脫碳和氧化現象等。出現產生斷口遺傳的理論爭議較多，筆者認為曾因加熱溫度過高導致，而冷卻時這些夾雜物又會沿晶接口析出，受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。這要求我們必須采取一定措施預防。

如若在金屬（鋼鐵）材料熱處理時，出現了氫、二氧化碳及水蒸氣等發生反應時，出現了氧化等現象，我們要及時采取把工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內碳勢）、火焰燃燒爐。

出現氫脆現象時候，我們可以通過除氫處理（如回火、時效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

[1]熱處理工藝系統研發[D].電子科技大學，2012.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.07.086