淺談金屬熱處理在熱能動(dòng)力工程中的應(yīng)用
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，下面是小編搜集整理的一篇探究金屬熱處理在熱能動(dòng)力工程中應(yīng)用的論文范文，供大家閱讀參考。
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740～800 ℃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 ℃淬火。在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了45鋼活塞(780 ±10) ℃淬火+ (550 ±10) ℃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
從以上定義可以看出，不論是退火、正火、淬火還是回火，熱處理過程中都要對(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)。
“四把火”中，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——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，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。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)用型專業(yè)。目前我國有120多所院校開設(shè)有該專業(yè)，它由舊本科的九個(gè)相關(guān)專業(yè)合并而成，包括了原來的熱力發(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)。專業(yè)通過理論力學(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——應(yīng)力的分布沒有注塑成型的形態(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實(shí)現(xiàn) ;相同的形態(tài)在結(jié)構(gòu)上不一定相同，即同樣的產(chǎn)品形態(tài)可以由不同的結(jié)構(gòu)方式結(jié)合而成，不同的材料在實(shí)現(xiàn)同一個(gè)形態(tài)時(shí)采用的方式不盡相同。
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