機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)熱處理探究范文

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摘要：

社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展同時(shí)，帶動(dòng)了機(jī)械和制造業(yè)的發(fā)展，金屬材料是工業(yè)制造中的一個(gè)重要部分，而要確保金屬材料的性能則需進(jìn)行熱處理。可以說，對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理技術(shù)的先進(jìn)程度直接影響著機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)前熱處理金屬材料在總金屬材料中占到了40%。熱處理不但在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要功能，另外也涉及了節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域。因而，研究建筑機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理具有一定的研究價(jià)值和實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：

建筑機(jī)械；金屬材料；熱處理

引言

先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能夠帶動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，工業(yè)制造中，金屬材料熱處理技術(shù)已在機(jī)械制造領(lǐng)域中得到最廣泛應(yīng)用。在塔機(jī)等建筑機(jī)械制造領(lǐng)域中，傳統(tǒng)金屬材料熱處理有一定的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的問題。要在具體的實(shí)踐中有效、充分的對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理，發(fā)揮金屬性能，使材料最優(yōu)化使用，還需深入研究。文章基于金屬材料熱處理的基本概念和特點(diǎn)做闡述，對(duì)其熱處理技術(shù)的節(jié)能環(huán)保問題進(jìn)行分析。

1.金屬材料熱處理基本概念

把金屬材料制成的工件放到介質(zhì)中加熱，達(dá)到一定的溫度后保持這樣的溫度，一段時(shí)間之后，通過不同的速度將其放入到不同介質(zhì)，冷卻工件。材料的表面或者其內(nèi)部的一些顯微組織結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生變化，促使金屬工件出現(xiàn)不一樣的性能的過程就是金屬材料熱處理。因?yàn)樘幚淼姆椒〞?huì)不一樣，因此金屬材料熱處理的工藝也有不同，主要有三種。一種是表面熱處理，一種是化學(xué)熱處理，另外一種是整體熱處理。這三種工藝對(duì)介質(zhì)和溫度以及冷卻的方法也不同，根據(jù)這些不同又可分成不同小類。整體熱處理是指對(duì)整個(gè)工件進(jìn)行整體的加熱，適當(dāng)?shù)乃俣冗M(jìn)行冷卻，獲取金相組織后改變工件整體力學(xué)性能的工藝[1]。建筑機(jī)械中的部分零部件進(jìn)行整體熱處理時(shí)主要有退火、正火、淬火、回火等工藝。表面熱處理就是對(duì)材料的表層進(jìn)行加熱，改變其表層的力學(xué)性能。要確保只對(duì)表層加熱而不使熱量傳入其內(nèi)部，對(duì)熱源的使用有更高的要求。化學(xué)熱處理只是通過將工件表層的化學(xué)成分、性能以及組織等加以改變的處理工藝。同表面熱處理的不同在于：表面熱處理僅僅是改變了工件表層的化學(xué)成分。利用不同的熱處理工藝來加工同一金屬材料，能夠使得材料的組織結(jié)構(gòu)不同，其性能也就會(huì)不同。建筑鋼結(jié)構(gòu)中鋼鐵的使用最多，其顯微組織也較復(fù)雜。因此，處理鋼材工工藝的種類也比較繁多。同其他的加工工藝相比，金屬熱處理工藝主要是通過將材料內(nèi)部或者其表面的化學(xué)成分加以改變，對(duì)其性能改變，但不對(duì)材料本身的化學(xué)成分或者形帶來變化。因此，熱處理加工只是改變了材料的內(nèi)在質(zhì)量，對(duì)于其特殊之處，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格監(jiān)管。

2.建筑機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理注意事項(xiàng)

建筑機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)對(duì)工件的性能有著很高的要求。因?yàn)椴考煌⒆饔貌煌笠灿胁煌Ｒ虼耍枰獙?duì)部件的性能進(jìn)行嚴(yán)格的掌控。從這點(diǎn)上來看，金屬材料的熱處理則十分重要。在加工不同的材質(zhì)的時(shí)候，通過熱處理可以滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的基本要求。低合金高強(qiáng)度鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼在塔機(jī)和履帶吊制造業(yè)應(yīng)用廣泛，不同種類的結(jié)構(gòu)鋼在應(yīng)用到生產(chǎn)制造中需要進(jìn)行必要的熱處理，來消除或改善材料扎制及鍛造過程中所產(chǎn)生的組織缺陷，充分發(fā)揮材料本身的性能。通過正火或退火可以消除或改善材料在鍛造及冷卻過程中所產(chǎn)生的不良組織，在合適的溫度下保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，然后以相應(yīng)了冷卻速度冷卻。熱處理后對(duì)材料進(jìn)行金相檢測(cè)及力學(xué)性能檢測(cè)，以判定是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。高強(qiáng)螺栓和銷軸類鋼結(jié)構(gòu)連接件在服役過程中長期受剪切應(yīng)力，此類件的熱處理質(zhì)量應(yīng)得到重視。此類連接件通常選用淬透性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼及碳素結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行淬火、回火處理，在淬火過程中，工件應(yīng)得到充分淬火，然后選擇合適的回火溫度使其達(dá)到性能要求。避免因淬火不足而產(chǎn)生非馬氏體組織降低工件的力學(xué)性能及疲勞強(qiáng)度所導(dǎo)致的工件早期失效。

3.金屬材料最優(yōu)化利用達(dá)到資源節(jié)約

熱處理過程能夠使金屬材料獲得良好的機(jī)械性能和使用壽命，充分的發(fā)揮材料本身的性能就是對(duì)金屬資源的最有效的節(jié)約。因此，合理的熱處理工藝及過程控制對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量尤為重要。然而，我國從事熱處理加工的企業(yè)不計(jì)其數(shù)，但企業(yè)規(guī)模與技術(shù)水平參差不齊。規(guī)模較大的、涉及高新技術(shù)的企業(yè)對(duì)產(chǎn)品熱處理過程的重視程度很高，在熱處理過程中投入的資金、人才及技術(shù)資源較高，對(duì)熱處理行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。然而一些規(guī)模較小的企業(yè)資金力量及人才力量薄弱，對(duì)產(chǎn)品熱處理質(zhì)量控制及熱處理過程控制水平也相對(duì)較低，有的甚至存在認(rèn)知上的問題。以塔機(jī)銷軸調(diào)質(zhì)為例，正常的調(diào)質(zhì)過程是工件在淬火溫度下保溫一定的時(shí)間，淬入相應(yīng)的淬火介質(zhì)中以一定的冷卻速度急冷，獲得充分淬火，然后通過高溫回火使材料獲得良好的綜合機(jī)械性能。某些外協(xié)熱處理企業(yè)認(rèn)為只要工件經(jīng)過淬火、高溫回火就是調(diào)質(zhì)過程。即便在生產(chǎn)過程中，工件淬火后的硬度很低，沒有獲得充分的淬火，也可以通過調(diào)整回火溫度，同樣達(dá)到了圖紙要求的硬度。淬火、回火工件不能只控制其回火后的硬度，還應(yīng)檢驗(yàn)淬火后的硬度，以便檢查工件淬火是否充分。若因淬火加熱溫度偏低、工件尺寸過大或淬火冷卻速度不足等原因造成淬火不充分或未淬上火時(shí)，即使回火后硬度達(dá)到技術(shù)條件的要求，其疲勞強(qiáng)度卻往往不能滿足使用要求而可能導(dǎo)致工件早期時(shí)效[2]。因此，提高熱處理企業(yè)自身及生產(chǎn)鏈相關(guān)行業(yè)對(duì)熱處理技術(shù)的認(rèn)知，提高質(zhì)量意識(shí)，選擇合理的熱處理工藝，加強(qiáng)過程控制，使材料經(jīng)過熱處理后機(jī)械性能得到充分的發(fā)揮，對(duì)金屬材料資源的節(jié)約有著重要意義。

4.建筑機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的環(huán)保問題

在金屬材料熱處理過程中，會(huì)存在一定的污染現(xiàn)象。污染的形式有很多種，其中包括空氣污染、水污染、噪聲污染和電磁污染等。噪聲污染主要是由于泵類、風(fēng)扇等設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，其中最大的噪聲來自結(jié)構(gòu)鋼材料的噴砂過程。而電磁污染主要是中、高頻等感應(yīng)設(shè)備的使用所產(chǎn)生的。這兩種污染是比較容易處理的，通過安裝消除噪聲設(shè)備和電磁屏蔽裝備可以在一定程度上避免或降低污染的產(chǎn)生。空氣污染主要是燃燒燃料加熱所產(chǎn)生的煙塵。從當(dāng)前形勢(shì)來看，對(duì)于一些設(shè)備相對(duì)落后的熱處理企業(yè)，金屬材料熱處理加熱的主要方式還是以燃燒燃料為主，并且可能持續(xù)這種方式。燃料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生煙塵排放到空氣中造成污染，因此，在加工中，盡量使用清潔能源來替代低效的高污染能源，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保的理念。空氣污染也有一部分是來至鹽浴爐藥品的揮發(fā)。對(duì)于浴爐的污染可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芊鈦頊p少藥品的揮發(fā)。同時(shí)使用新型的加熱設(shè)備來代替浴爐能夠更有效的減少污染，如真空熱處理技術(shù)等。還有一部分空氣污染是在工件油冷淬火時(shí)產(chǎn)生的。對(duì)于油淬造成的空氣污染，可以為材料選擇相應(yīng)的新型淬火介質(zhì)代替淬火油。新型的水溶性淬火介質(zhì)無毒、無油煙，不燃燒，無火災(zāi)危害，使用安全，淬火效果良好，且價(jià)格與油相近。替代油冷的新型淬火介質(zhì)可以提供良好的工作環(huán)境，有效的改善空氣污染問題。水污染的污染源有很多，主要有：淬火廢油、廢水中的金屬氧化物及淬火時(shí)從鹽浴中連帶出來的藥品、有機(jī)水基淬火介質(zhì)中的有機(jī)物、清洗液中的化學(xué)物、表面處理發(fā)藍(lán)、鍍鋅、磷化的廢液等。這些物質(zhì)會(huì)對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重污染，而且治理起來相當(dāng)困難，尤其是小企業(yè)。而一般大型企業(yè)都建有專門的廢水處理設(shè)施，并且在實(shí)際有效的運(yùn)行著。

5結(jié)論

金屬材料熱處理在很多領(lǐng)域都有了廣泛的發(fā)展，憑借其優(yōu)越的性能控制在生產(chǎn)和生活中也發(fā)揮著重要的作用。但是，熱處理生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的污染問題和環(huán)保問題也不容忽視。因此，實(shí)現(xiàn)熱處理產(chǎn)品性能最優(yōu)化利用的同時(shí)環(huán)保問題也不容忽視。本文針對(duì)建筑機(jī)械金屬材料熱處理的注意事項(xiàng)以及通過熱處理過程使材料更好的發(fā)揮本身的性能問題做了評(píng)價(jià)分析。通過分析，從節(jié)能環(huán)保的角度對(duì)金屬材料的熱處理進(jìn)行研究，為機(jī)械制造、熱處理行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔雪婷.探討金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系[J].科技信息,2013,17:157-158.

[2]《金屬熱處理缺陷分析及案例》王廣生等編著.-2版.-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.8

作者:張野 單位:沈陽三洋建筑機(jī)械有限公司