金屬熱處理變形減小的方法
發(fā)布時間：2012-3-5 16:15:30
一、金屬熱處理工藝過程中的變形
在金屬熱處理改善材料各種性能的過程中，熱處理變形是在所難免的，同時將直接影響到工件的壽命，精度，強度和噪聲，所以對于精度要求較高的零件，要使其變形量減少，應(yīng)著重分析溫度是控制變形的主要因素，并且掌握幾項次要因素。
固態(tài)金屬或合金被采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M行加熱和保溫、冷卻，有時并輔助以機械作用和化學(xué)作用，將金屬內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而獲得改善材料性能的工藝叫金屬材料的熱處理。各種金屬材料獲得優(yōu)良性能的重要手段是通過熱處理工藝完成的，并且在許多實際應(yīng)用中，熱處理工藝是必不可缺少的。因為各種成形工藝和合理選用材料是不能滿足金屬工件所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。但是熱處理工藝除了具有積極的作用之外，還在處理過程中不可避免地會產(chǎn)生或多或少的變形，然而這又是機械加工中必須避免的，兩者之間是既共存又需要避免的關(guān)系，只能采用相應(yīng)的方法盡量把變形量控制在盡量小的范圍內(nèi)。
二、變形的關(guān)鍵因素是溫度
熱處理工藝在工業(yè)行業(yè)中的實際應(yīng)用形式非常多，而工業(yè)行業(yè)中最基本的過程都是熱作用的過程，并且由加熱、保溫和冷卻三個階段組成的。然而整個工藝過程通常用熱處理周期、加熱溫度、加熱速度、保溫時間以及冷卻速度等五個參數(shù)來進行描述。各種加熱爐在熱處理工藝中也能用到，金屬熱處理便在這些加熱爐中進行（如基本熱處理中的退火、淬火、回火等等）。因此，熱處理的重要工藝參數(shù)測量中加熱爐內(nèi)的溫度測量也是其中一種。溫度在每一種熱處理工藝規(guī)范中都是很重要的內(nèi)容。假如溫度測量不準確，執(zhí)行熱處理工藝規(guī)范就得不到正確的途徑，以至產(chǎn)品的質(zhì)量就會下降甚至報廢。熱處理工藝的關(guān)鍵是溫度的測量與控制，也是影響變形的關(guān)鍵因素。
（1）工藝溫度如果降低并且縮短熱處理工藝的時間，那么工件的高溫漸變時間就會減少，變形也會相應(yīng)的減少。
?。?）工藝溫度降低后工件的高溫強度損失相對減少，而塑性抗力就會相應(yīng)增強。這樣工件的抗淬火變形、抗應(yīng)力變形、抗高溫蠕變的綜合能力就會增強，變形相對來說就會減少。
?。?）工藝溫度降低后工件加熱、冷卻的溫度區(qū)間就會減少，由此而引起的各部位溫度不一致性也會相應(yīng)降低，因此而導(dǎo)致的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力也相對減少，由此一來變形就會減少。
合理的熱處理工藝可以減少熱處理變形。例如：20CrNi2MoA經(jīng)過熱處理后的齒心部分的硬度、鋼齒圈齒的表面以及有效硬化層深度均可達到要求。
三、變形的次要影響因素及減小措施
（一）熱處理的預(yù)備：要用控溫正火或等溫退火來處理鍛件是因為正火硬度太高、混晶、大量索氏體或魏氏組織都會使內(nèi)孔變形增大。金屬的正火、退火以及在進行淬火之前的調(diào)質(zhì)，都會對金屬最終的變形量產(chǎn)生一定的影響，金屬的組織結(jié)構(gòu)上的變化是最直接影響的。通過實踐證明，有效地使金屬組織結(jié)構(gòu)趨于均勻，從而使其變形量減小是在正火時采用等溫淬火便可。
（二）冷卻方法運用合理：對金屬變形影響的另一個重要因素是金屬淬火后冷卻的過程。通常來說，冷油淬火相比較熱油淬火變形大，因此，一般選用熱油淬火較多。溫度一般控制在100±20℃的范圍內(nèi)。
淬火的攪拌方式和速度均影響變形，而且油的冷卻能力對變形也是至關(guān)重要的。當(dāng)金屬熱處理冷卻速度越快時，冷卻就越不均勻，而產(chǎn)生的應(yīng)力就越大，相對應(yīng)模具的變形也就會越大。盡量采用預(yù)冷可以保證模具的硬度要求，如果金屬淬火時產(chǎn)生的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，那么采用分級冷卻淬火能明顯減少，是一些形狀較復(fù)雜工件變形減少的有效措施。
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