淺析機械加工零件的熱處理加工技術

王宇

摘 要：在機械零件加工產業中一直流傳著“運用好熱處理技術，零件一當數個”的句子。由此可見，在機械零件加工技術中，熱處理技術是尤為重要的。因此在機械零件加工過程當中，其零件的質量是受熱處理技術影響的，即熱處理技術運用較好，零件產品的品質就好。因此，在機械零件加工的過程中必須運用好熱處理技術，這是提升產品質量最為直接的有效方法。

關鍵詞：機械加工;零件;熱處理;技術

1 在機械零件加工中應用熱處理加工技術的重要性和方法

1.1重要性分析

在機械零部件生產加工的過程中，工作人員若能夠合理的應用熱處理技術，不僅能夠大幅度提升零件的加工質量，同時，還可為企業避免很多不必要的經濟損失，提升產品的市場競爭力和使用性能。故該問題需引起相關企業和工作人員的高度重視。

1.2加工方式

1.2.1機械加工技術正確的、科學的應用

機械加工技術，可提升加工質量，若一旦操作失誤，便會使機械零部件的表面產生粗糙問題，與此同時，也為后續的淬火工作開展造成了影響和阻礙，從而使零部件在經過熱處理之后，形成很大的多余應力，降低產品質量和應用性能。

1.2.2線切割加工技術

目前，該加工方式應用十分廣泛，其可將復雜、繁瑣的加工工序簡單化。但在實踐過程中，經加工之后的零部件表面經常會產生很多細微變化，甚至還會產生細紋和不穩定的問題，最終導致零部件壽命大幅度縮減。

2 機械零部件加工中熱處理技術的合理應用

2.1熱處理中的退火技術

退火指將鋼加熱至預定溫度后保溫，而后進行緩慢冷卻的一種處理工藝。機械加工中退火可提升鋼材性能，方便加工工作的順利進行。退火處理后鋼材硬度得以改變，降低切削加工難度。同時，消除鋼材內部應力，避免零件加工中發生變形。另外，對鋼材晶粒進行細化，為最終熱處理做好充分準備。退火由完全退火、等溫退火、球化退火等之分，其中完全退火指將加工零件加熱至 Ac3+30～50℃保溫后緩冷退火。該操作適合應用在亞共析鋼材質制作的零件中。等溫退火時將鋼材加熱至適當溫度，如為亞共析鋼加熱至 Ac3+30～50℃，如為過共析、共析鋼加熱至 Ac1+30～50℃，保溫后將其快速冷卻至 Ar1以下的某一溫度停留，完成相變后出爐空冷。等溫退火可使工件在爐中的停留時間大大縮短。適合孕育期長的合金鋼。球化退火是球狀化鋼中滲碳體的退火工藝。將工件加熱至 Ac1+30～50℃保溫后緩凝，或將其降溫至 Ar1以下溫度進行保溫待滲碳體球化后出爐空冷。該處理方法適合應用在過共析、共析鋼的零件加工中。

2.2熱處理中的淬火技術

淬火是目前應用最為廣泛的熱處理加工技術、通過淬火可獲得馬氏體組織，促進鋼性能的進一步提升。其中如零件材質為亞共析鋼，應將淬火溫度控制在Ac3十30}SO℃。共析鋼的淬火溫度為Ac1十30}SO℃。過共析鋼的淬火溫度為Ac，十30-50℃，如淬火溫度高于Accm，淬火處理后奧氏體晶粒變得粗大，影響鋼的耐磨性、硬度等性能。

淬火處理時需要使用淬火介質，其中水和油是應用率較高的淬火介質。水具有較強的冷卻能力，適合在形狀簡單的碳鋼件零件中應用。油在低溫情況下冷卻效果較理想，但在高溫時的冷卻性能大大降低，適合應用于小尺寸的碳鋼與合金鋼零件的淬火處理。另外硝鹽水溶液、聚乙烯醇是工業上經常使用的淬火介質。研究發現，使用合理的淬火方法可彌補介質的不足。

淬火方法包括單液淬火法、雙液淬火法、分級淬火法、等溫淬火法。其中單液淬火法指在一種介質中將加熱零件連續冷卻至室溫的淬火方法，其具有實現自動化方便、操作簡單等優點。雙液淬火法指先將零件在冷卻能力較強的介質中冷卻，而后在冷卻能力較弱的介質中發生馬氏體轉變的一種方法。該種淬火方法可獲得理想的冷卻效果，不過操作難度較大，常用于大型合金鋼件及形狀復雜的碳鋼件零件加工中。分級淬火法指在 Ms附近的堿浴中或鹽浴中淬火，當內外溫度達到均勻后取出緩冷。分級淬火可降低零件內應力，適合應用在小尺寸零件加工中。等溫淬火法指將加工零件在稍高于 Ms堿浴或鹽浴中進行足夠時間的保溫，以獲得貝氏體組織。處理后零件的綜合力學性能得以明顯提升，適合應用在要求較高及形狀復雜的小型零件加工中。

2.3熱處理中的回火技術

回火指將淬火鋼加熱至 A1以下的某溫度保溫后進行冷卻的一種方法。通過回火處理可將淬火內應力加以消除或減小，避免開裂、變形。同時，可對零件的韌性、硬度進行調整，獲得預期的力學性能。另外，回火可促進零件材質轉變為接近平衡或平衡的組織，避免使用過程中變形。回火處理時隨著溫度的升高加工零件的力學性能整體上呈現出硬度、強度降低，韌性、塑性升高的變化。其中當低于 200℃時，因馬氏體中碳化物彌散析出，鋼硬度并不會下降。當溫度在200～300℃時，高碳鋼的硬度會有所提升。但當溫度超過 300℃時，Fe3C 粗化，馬氏體向鐵素體轉變，硬度呈現直線下降。研究發現，淬火鋼的韌性并非隨著溫度的升高一直提高，即，在某些溫度范圍內回火時，會出現沖擊韌性下降的情況，成為回火脆性。回火脆性分為第一類回火脆性、第二類回火脆性。其中第一類回火脆性指在 250～350℃范圍內回火時出現的脆性。出現這一情況的原因在于滲碳體和細小的薄片狀過渡碳化物在馬氏體片界面析出，因此，回火處理時不能在該溫度范圍內。第二類回火脆性指在 500～560℃回火時后緩冷時出現的脆性，主要因鋼中受 Mn、Cr、Ni 元素影響，促使Sn、Sb、P 等向原奧氏體晶界偏聚。為避免這一回火脆性的出現，可采取的方法有：回火后快速冷卻;如零部件的截面較大時，可加入0.5%左右的 Mo、1% 左右的合金元素。另外，根據回火溫度，可將回火分為低溫回火、中溫回火、高溫回火三類，對應的回火溫度分別為 150～250℃、350～500℃、500～650℃。其中低溫回火適合應用在滲碳件、高碳鋼等零件加工中。中溫回火適合應用在彈簧熱處理中。高溫回火適合應用在齒輪、軸等零件加工中，可作為量具、高精密件的預備熱處理。

結束語

為提高機械加工零件質量及力學性能指標，更好的滿足機械加工、生產要求，做好熱處理加工技術尤為重要。一方面，熱處理加工工藝復雜，涉及的細節較多，技術人員應明確熱處理工序，把握相關工序的重點與難點。另一方面，需要技術人員做好研究，根據不同零件材質，找到合適的熱處理溫度，進行針對性人為干預，促進機械加工零件綜合性能的進一步提升。

參考文獻

[1]沈彥德.機械加工零件的熱處理加工技術探析[J].化工管理，2018（09）：88.

[2]魏惠芳，單超穎.機械加工零件的熱處理技術研究[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2015（02）：207-208.

（作者單位：哈爾濱博業科技開發有限責任公司）