近年來,隨著熱處理新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)的不斷創(chuàng)新以及計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,使熱處理生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平不斷提高,其產(chǎn)品的質(zhì)量和性能不斷改進(jìn)。目前,熱處理技術(shù)一方面是對(duì)常規(guī)熱處理方法進(jìn)行工藝改進(jìn),另一方面是在新能源、新工藝方面的突破,從而達(dá)到既節(jié)約能源,提高經(jīng)濟(jì)效益,減少或防止環(huán)境污染,又能獲得優(yōu)異的性能。
1、真空熱處理
在真空環(huán)境(低于一個(gè)大氣壓)中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理。主要有:真空淬火、真空退火、真空回火等。真空熱處理可大大減少工件的氧化和脫碳;升溫速度慢,工件截面溫差小,熱處理變形小;表面氧化物、油污在真空加熱時(shí)分解,被真空泵排出,使得工件表面光潔美觀,提高了工件的疲勞強(qiáng)度、耐磨性和韌性;工藝操作條件好,易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,節(jié)約能源,減少污染。但設(shè)備較復(fù)雜,價(jià)格昂貴。目前主要用于工模具和精密零件的熱處理。
2、可控氣氛熱處理
可控氣氛熱處理是指在成分可控的爐氣中進(jìn)行的熱處理。其目的是防止工件加熱時(shí)產(chǎn)生氧化、脫碳等現(xiàn)象,提高工件表面質(zhì)量;有效地進(jìn)行滲碳、碳氮共滲等化學(xué)熱處理;對(duì)脫碳的工件施行復(fù)碳等。通過建立氣體滲碳數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)碳勢優(yōu)化控制以及碳勢動(dòng)態(tài)控制,在氣體滲碳中實(shí)現(xiàn)滲層濃度分布的優(yōu)化控制、層深的精確控制和生產(chǎn)率的提高,取得重大效益。
3、激光熱處理
激光熱處理是利用專門的激光器發(fā)生能量密度極高的激光,以極快速度加熱工件表面,自冷淬火后使工件強(qiáng)化的熱處理。目前生產(chǎn)中大都使用CO2氣體激光器,它的功率可達(dá)10~15kW以下,效率高,并能長時(shí)間連續(xù)工作。通過控制激光入射功率密度、照射時(shí)間及照射方式,即可達(dá)到不同的淬硬層深度、硬度、組織及其它性能要求。
激光熱處理具有加熱速度快,加熱到相變溫度以上僅需要百分之幾秒;淬火不用冷卻介質(zhì),而是靠工件自身的熱傳導(dǎo)自冷淬火;光斑小,能量集中,可控性好,可對(duì)復(fù)雜的零件進(jìn)行選擇加熱淬火;能細(xì)化晶粒,顯著提高表面硬度和耐磨性;淬火后,幾乎無變形,且表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。主要用于精密零件的局部表面淬火,也可對(duì)微孔、溝槽、盲孔等部位進(jìn)行淬火。
4、形變熱處理
形變熱處理是將塑性變形和熱處理有機(jī)結(jié)合起來,獲得形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化綜合效果的工藝方法。此工藝能獲得單一強(qiáng)化方法所不能得到的優(yōu)異性能(強(qiáng)韌性),此外還能簡化工藝,節(jié)約能源、設(shè)備,減少工件氧化和脫碳,提高經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量。形變熱處理方式很多,有低溫形變熱處理、高溫形變熱處理、等溫形變熱處理、形變化學(xué)熱處理等。以低溫形變熱處理為例,將工件加熱至奧氏體狀態(tài),保溫一定時(shí)間后,迅速冷至Ar1至Ms點(diǎn)之間的某一溫度進(jìn)行形變,然后立即淬火、回火。與普通熱處理相比,可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,提高鋼的抗磨損和抗回火的能力。它主要用于強(qiáng)度要求極高的工件,如高速鋼刀具、模具、軸承、飛機(jī)起落架及重要彈簧等。
5、計(jì)算機(jī)在熱處理中的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)首先用于熱處理工藝基本參數(shù)(如爐溫、時(shí)間和真空度等)及設(shè)備動(dòng)作的程序控制;而后擴(kuò)展到整條生產(chǎn)線(如包括滲碳、淬火、清洗及回火的整條生產(chǎn)線)的控制;進(jìn)而發(fā)展到計(jì)算機(jī)輔助熱處理工藝最優(yōu)化設(shè)計(jì)和在線控制,以及建立熱處理數(shù)據(jù)庫,為熱處理計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及性能預(yù)測提供了重要支持。
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