鋼鐵的熱處理工藝研究

鐘雨伽

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)鋼鐵材料的需求不斷增加，同時(shí)對(duì)其性能的要求也在不斷提高。鋼鐵的熱處理是一種綜合性的工藝，可有效提升鋼鐵材料的物理及化學(xué)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中，除了合理選用高質(zhì)量的材料外，還要采取科學(xué)的熱處理工藝，以滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)材料性能的要求。因此，本文首先分析了鋼鐵的熱處理工藝，進(jìn)而探討了我國(guó)鋼鐵熱處理工藝的未來(lái)發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：鋼鐵;熱處理工藝;研究

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程進(jìn)一步加快，這就對(duì)鋼鐵材料的性能提出了越來(lái)越高的要求。而隨著科技的不斷發(fā)展，鋼鐵熱處理工藝也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，通過(guò)加工處理能夠獲得許多高性能的材料，這對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。實(shí)踐證明，鋼鐵熱處理工藝的優(yōu)化升級(jí)，不僅可以在很大程度上提升其物理特性，還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，從而為工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供技術(shù)上的支持與保障。

1鋼鐵的熱處理工藝

鋼鐵的熱處理工藝，能夠有效提升材料的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性，從而滿(mǎn)足了企業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)不同性能材料的需求。一般來(lái)說(shuō)，常用的熱處理工藝有：

1.1退火與正火

這兩種方法是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的熱處理方法，主要是用于材料加工前的預(yù)處理，目的在于消除之前加工過(guò)程中所引發(fā)的某些缺陷，提升材料的總體質(zhì)量，此外，也可用于那些對(duì)性能要求較為有限的零部件的最終熱處理。

（1）退火，指的是將材料緩慢加熱至一定溫度后，保持一段時(shí)間，接著再緩慢冷卻。該方法可以降低材料的硬度，方便進(jìn)行后續(xù)的加工處理;穩(wěn)定尺寸，盡可能避免材料的變形、裂變;對(duì)組織進(jìn)行調(diào)整，減少內(nèi)在缺陷。在實(shí)際生產(chǎn)中，退火的應(yīng)用是極為廣泛的。

根據(jù)生產(chǎn)中對(duì)工件要求的不同，常用的退火方法有以下幾種：完全退火，可實(shí)現(xiàn)細(xì)化晶粒、均勻組織的目的，能夠有效地減輕內(nèi)應(yīng)力，降低材料硬度，方便之后的切削加工;球化退火，其主要的作用是降低硬度，改善切削加工性能，還能在很大程度上提高材料的機(jī)械韌性;去應(yīng)力退火，主要在于去除由于加工、鑄造、熱處理等操作造成的殘余應(yīng)力。

（2）正火，指的是將鋼材料加熱到一定溫度后，保持一段時(shí)間出爐空冷，它是—種可以大大改善鋼鐵韌性的方法。在生產(chǎn)過(guò)程中，表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：冷卻速率快于退火，可在稍快的冷卻中使得結(jié)晶晶粒細(xì)化，不僅能夠獲得更高的強(qiáng)度，還能顯著提升材料的韌性，避免在后續(xù)加工中發(fā)生開(kāi)裂。對(duì)于某些鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，通過(guò)正火處理后，其力學(xué)性能可得到明顯優(yōu)化，而且切削性能也能得到一定程度的改善。

相比于退火，正火的冷卻速度更快一些，其生產(chǎn)效率更高，可壓縮生產(chǎn)周期。因此，在使用這兩種方法都能獲得理想的零件性能時(shí)，更多的是選擇使用正火。目前，很多中、低碳鋼的加工一般都會(huì)選擇正火熱處理。一般的合金鋼，則會(huì)選擇采用退火，因?yàn)檎鸬睦鋮s較快，導(dǎo)致最終的硬度較高，不方便進(jìn)行切削加工。

1.2淬火與回火

（1）淬火，是將材料加熱到一定溫度后，保溫一段時(shí)間，接著再以高于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻的一種熱處理工藝。利用這一方法，可顯著提升材料的強(qiáng)度、硬度，耐磨性也可得到明顯的改善，因此在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中獲得了較為普遍的應(yīng)用。近些年來(lái)，隨著淬火技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)也是為了更好的適應(yīng)不同生產(chǎn)過(guò)程對(duì)材料性能的要求，發(fā)展出了多種猝火工藝。

目前，常用的淬火介質(zhì)有水、礦物油、熔鹽等。在進(jìn)行淬火加工時(shí)，需將材料加熱到某一溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入相應(yīng)介質(zhì)中，迅速予以冷卻。

（2）回火，是將材料淬硬后加熱到某一溫度，保溫一段時(shí)間，接著冷卻到室溫的一種熱處理工藝。其一般是緊跟著淬火進(jìn)行，主要作用是：去除之前加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，避免材料發(fā)生變形;對(duì)材料的硬度、強(qiáng)度、韌性進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求;穩(wěn)定組織，提升精度;改善、優(yōu)化加工性能。可以說(shuō)，回火是鋼鐵材料加工中的一道關(guān)鍵程序，通過(guò)其與淬火的配合，才能獲得高質(zhì)量的鋼材。

一般來(lái)說(shuō)，回火可分為以下幾種：低溫回火，淬火形成的馬氏體保持不變，但材料的脆性下降，應(yīng)力隨之降低，主要是用于滾動(dòng)軸承、滲碳零件等要求高硬度的材料加工;中溫回火，可以獲得較高的彈性極限以及韌性，主要是用于彈簧、熱作磨具回火;高溫回火，可以獲得更加理想的強(qiáng)度、硬度、韌性等，且在最終性能上更加的均衡，主要是用于軸、齒輪等的加工處理。

2我國(guó)鋼鐵熱處理工藝的未來(lái)發(fā)展方向

經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，我國(guó)的鋼鐵熱處理工藝獲得了飛速的發(fā)展和長(zhǎng)足的進(jìn)步，為我國(guó)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展提供了重要支持。但由于起步晚，底子薄，與很多發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在生產(chǎn)水平上還比較有限，生產(chǎn)效率還不夠高。此外，由于熱處理工藝的落后，在很大程度上增加了生產(chǎn)中的耗能，同時(shí)還引發(fā)了較為嚴(yán)重的污染問(wèn)題。目前，針對(duì)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)對(duì)鋼鐵熱處理工藝提出了更高的要求，不僅要提升生產(chǎn)效能，降低能耗，還要減輕對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的最終目的。

針對(duì)目前我國(guó)鋼鐵熱處理工藝的發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)很多專(zhuān)家學(xué)者提出了多種應(yīng)對(duì)措施，具體來(lái)說(shuō)有：一是，選用新型、高效的淬火介質(zhì)，提升淬火過(guò)程中的生產(chǎn)效率，優(yōu)化材料性能;二是，實(shí)現(xiàn)更加高效的清潔生產(chǎn)，并將其作為主要目的，在進(jìn)行鋼鐵加工處理時(shí)，一定要選用清潔的原料、設(shè)備、能源等，同時(shí)優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)過(guò)程中的能源損耗，盡可能實(shí)現(xiàn)節(jié)材、節(jié)能的目的，以使我們的環(huán)境不受污染，比如，在退火過(guò)程中，可使用保溫工藝、噴霧冷卻等方法，以使鉛的消耗量得到有效降低;三是，少無(wú)氧化技術(shù)，也就是說(shuō)，對(duì)密封多用熱處理爐、真空爐等進(jìn)行更加廣泛的應(yīng)用和推廣。

3 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)鋼鐵材料的性能要求不斷提高，鋼鐵的熱處理技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，對(duì)鋼鐵材料的物理及化學(xué)性能實(shí)現(xiàn)了明顯的提升。可以說(shuō)，其對(duì)于我國(guó)工業(yè)的發(fā)展具有不可替代的作用，有關(guān)部門(mén)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)鋼鐵熱處理工藝的研究，要結(jié)合各種新型鋼鐵材料進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)具體生產(chǎn)工藝的研究和探索，推動(dòng)鋼鐵熱處理工藝的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 張青青. H13熱作模具鋼的熱處理工藝研究[J]. 鑄造技術(shù)，2015（1）：105-107.

[2] 荊長(zhǎng)安. 無(wú)縫鋼管熱處理工藝及設(shè)備選型[J]. 鋼管，2016，45（1）：35-40.

[3] 鄭立允，甄凌雪. 新型低合金高強(qiáng)度Cr-Mo鋼熱處理工藝研究[J]. 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（2）：86-89.