淺議金屬熱處理在熱能動(dòng)力工程中應(yīng)用

1、淺議金屬熱處理在熱能動(dòng)力工程中應(yīng)用中圖分類(lèi)號(hào)：tg文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1007-0745(2012) 12-0011-01摘要：采用正交組合回歸設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法研究了亞溫淬火 條件下，淬火溫度和回火溫度對(duì)45鋼強(qiáng)度及硬度的影響規(guī) 律，并分析了該鋼亞溫淬火后的組織與性能。結(jié)果表明，在 740800 °c范圍內(nèi)，隨淬火溫度升高，45鋼的強(qiáng)度及硬度 升高，淬火組織中鐵素體量逐步減少，其分布形態(tài)也發(fā)生明 顯變化，800 £淬火后的力學(xué)性能接近于常規(guī)的840 °c淬 火。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了 45鋼活塞(780 ±10) °c淬 火+ (550

2、77;10) °c回火的調(diào)質(zhì)處理新工藝。關(guān)鍵詞：調(diào)質(zhì)處理抗拉強(qiáng)度顯微組織1金屬熱處理的實(shí)在意義金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適 宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷 卻的一種工藝。金屬熱處理是材料生產(chǎn)中的最重要的工藝之 一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和 整體化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件的內(nèi)部的顯微組織，或改 變工件的表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其 特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能觀察到 的。金屬熱處理中的'四把火”指退火、正火、淬火(固溶) 和回火（時(shí)效）。退火是指將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料的和工

3、件的 尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，其目的主要 是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后續(xù)加工，減少殘余 應(yīng)力，提高組織和成分的均勻化。退火根據(jù)目的不同分為再 結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火球化退火、完全退火等。正火是將工 件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相 似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，有 時(shí)也用于對(duì)一些要求不高的零件的最終熱處理。淬火是將工 件加熱保溫后，在水、油或其他無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液淬冷介 質(zhì)中快速冷卻。淬火后材料為不平衡組織，通常很硬很脆， 需要在高于室溫的某一溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷 卻，這種工藝叫回火（時(shí)效）。2成型處理方法的研究從以上定

4、義可以看出，不論是退火、正火、淬火還是回 火，熱處理過(guò)程中都要對(duì)工件進(jìn)行加熱、保溫和冷卻。所以 金屬熱處理中，加熱速度，保溫時(shí)間和冷卻速度成為熱處理 工藝中最重要的工藝參數(shù)?！八陌鸦稹敝?，淬火和回火（時(shí)效）關(guān)系最為密切，常 常配合使用，二者缺一不可。但在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)約成 本，提高生產(chǎn)效率，對(duì)于性能要求低的產(chǎn)品，往往用在線淬 火代替淬火爐淬火，用自然時(shí)效代替回火。3熱處理和材料成型結(jié)合驗(yàn)證在微觀設(shè)計(jì)活動(dòng)的語(yǔ)境下，材料、成型、形態(tài)三者有著 相互作用的關(guān)系，不僅僅是選擇和被選擇或是選擇和接受的 一般關(guān)系。材料和成型一一材料是微觀設(shè)計(jì)活動(dòng)中所涉及到 的材料（包括天然材料和人造材料），成型是材料基

5、于其物 理和化學(xué)特性上的成型；成型是材料在物理上和化學(xué)上變 化后的結(jié)果或以化學(xué)變化為手段產(chǎn)生的物理上的形態(tài)結(jié)果。 如：鋁材在鑄造的過(guò)程中，利用其化學(xué)特性使之在特定條 件下改變材料特性，又因特定外部條件的作用恢復(fù)鑄造之前 的特性，但此時(shí)的物理形態(tài)已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，達(dá)到設(shè) 計(jì)師的設(shè)計(jì)需求。材料決定成型，也就是說(shuō)，在材料既定的 前提下，成型是材料的特性（物理、化學(xué)特性）規(guī)定的；超 出材料特性（物理、化學(xué)特性）的成型方式，在現(xiàn)實(shí)的微觀 設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在的幾率很小，或只能通過(guò)材料和材料的復(fù)合 使用才能達(dá)到；即使在cad軟體中可以近似模擬，在微觀 設(shè)計(jì)活動(dòng)中可能成本很高失去實(shí)用價(jià)值或存在本身并不合 理。

6、如：一個(gè)由塑料制成的箱子和一個(gè)由木材制成的箱子， 由于他們應(yīng)用的材料不同，使得在實(shí)踐加工之后產(chǎn)生的形態(tài) 結(jié)果迥然不同。在為廣大受眾服務(wù)的批量化生產(chǎn)條件下，塑 料的箱子以注塑成型的方式制成，材料的物理和化學(xué)特性， 如上文所介紹的，其轉(zhuǎn)角和過(guò)度的部位應(yīng)呈現(xiàn)r半徑轉(zhuǎn)角的 形態(tài)，以方便液態(tài)的塑料在模腔中的均勻流動(dòng)和分布，減少 生產(chǎn)缺陷；而換一種加工方式，塑料箱子的形態(tài)也可能是 清棱清角的形態(tài)，但其結(jié)果理想程度不如前者。4熱能動(dòng)力工程的研究方向熱動(dòng)主要研究熱能與動(dòng)力方面，是跨熱能與動(dòng)力工程、 機(jī)械工程等學(xué)科領(lǐng)域的工程應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)。目前我國(guó)有120多 所院校開(kāi)設(shè)有該專(zhuān)業(yè)，它由舊本科的九個(gè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)合并而 成，

7、包括了原來(lái)的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（080311）、熱能工程（080501）、 流體機(jī)械及流體工程（080313）、熱能工程與動(dòng)力機(jī)械 （080319w ）、制冷與低溫技術(shù)（080502 ）、能源工程 （080506w）.工程熱物理（080507w）、水利水電動(dòng)力工程 （080903）、冷凍冷藏工程（081409）專(zhuān)業(yè)。熱動(dòng)主要學(xué)習(xí)機(jī)械工程、熱能動(dòng)力工程和工程熱物理的 基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)各種能量轉(zhuǎn)換及有效利用的理論和技術(shù)。專(zhuān) 業(yè)通過(guò)理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、電工與 電子技術(shù)、工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、控制理論、熱 工測(cè)試技術(shù)以及專(zhuān)業(yè)方向課程的學(xué)習(xí)，使我們具備工程熱力 學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)和熱

8、工測(cè)試技術(shù)等熱能與動(dòng)力工程領(lǐng) 域的基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)技能和基本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握制冷空調(diào)設(shè) 備、制冷裝置、動(dòng)力機(jī)械與動(dòng)力工程、流體機(jī)械等設(shè)計(jì)、制 造和實(shí)驗(yàn)研究的基本技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，它是一個(gè)寬口徑的 專(zhuān)業(yè)，拓展空間很大，就業(yè)方向很廣，有電廠熱能工程及其 自動(dòng)化方向、工程熱物理過(guò)程及其自動(dòng)控制方向、流體機(jī)械 及其自動(dòng)控制方向、空調(diào)制冷方向等。同時(shí)，熱動(dòng)還是現(xiàn)代 動(dòng)力工程師的基本訓(xùn)練，可見(jiàn)熱動(dòng)是現(xiàn)代動(dòng)力工程的基礎(chǔ)。5金屬熱處理在成型技術(shù)中的應(yīng)用由于材料的特性決定這樣的缺陷明顯一一應(yīng)力的分布 沒(méi)有注塑成型的形態(tài)分布均勻，在粘接處應(yīng)力集中，容易變 形或損壞。并且，從生產(chǎn)的角度考慮，由于粘接成型加工特 點(diǎn)的限制，這樣的成型方式在大多情況下要由手工完成，很 難適應(yīng)服務(wù)廣義大眾的批量化生產(chǎn)。成型和形態(tài)不一定是一 一對(duì)應(yīng)的方式，相同的成型方式由于所應(yīng)用的材料不同而產(chǎn) 生不同的加工形態(tài)；不同材料之間的相似性決定了不同材 料，在不同的外部環(huán)境下（如溫度不同、壓力不同、應(yīng)用于 材料中的添加劑不同等），可以應(yīng)用同一種或是原理相同的 成型方式；而材料之間的差異性使材料在應(yīng)用了相同的成 型工藝之后產(chǎn)生的形態(tài)不盡相同。兩種材料在工藝成型上， 采用了相似的方式，卻產(chǎn)生了不盡相同的形態(tài)和外觀；導(dǎo) 致在微觀設(shè)計(jì)活動(dòng)中，設(shè)計(jì)師在最終形態(tài)上的要求改變。相 同的形態(tài)可以由不同的成型方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；相同的形態(tài)在結(jié) 構(gòu)上不一定相