热制造学作业

1热制造与机械工程正如老师所讲，生活中处处离不开热。同样机械工程与热制造也是密不可分的，机械工程中好多零件的加工和处理都离不开热制造，热制造与机械工程的关系主要从热处理和热加工两个方面体现出来。下面我将从这两方面着手阐述一下热制造和机械工程的关系。一、热处理金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。1.整体热处理整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。1.1退火退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，以获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。1.1.1退火的种类将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度并保温到一定时间，然后缓慢随炉冷却，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。钢的退火工艺种类很多，根据加热温度可分为两大类:一类是在临界温度(Ac1或Ac3)以上的退火，又称为相变重结晶退火,包括完全退火、不完全退火、球化退火和扩散退火等;另一类是在临界温度以下的退火，包括再结晶退火及去应力退火等。（1）完全退火和等温退火完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火。这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理或作为某些工件的预先热处理。（2）球化退火球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢，如制造刃具、量具、模具所用的钢种。其主要目的在于降低硬度、改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。（3）去应力退火去应力退火又称低温退火或高温回火，这种退火主要用来消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。1.2正火正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。1.3淬火2淬火是将工件加热保温后在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。1.4回火为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却这种工艺称为回火。1.4.1钢回火的目的（1）降低脆性、消除或减少内应力钢件淬火后存在很大内应力和脆性。如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。（2）获得工件所要求的机械性能工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度、减小脆性，从而得到所需要的韧性、塑性。（3）稳定工件尺寸（4）对于退火难以软化的某些合金钢在淬火或正火后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低以利切削加工。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切常常配合使用缺一不可。“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺称为调制。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。2.表面热处理表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。3.化学热处理化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。4.总结热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说它可以保证和提高工件的各种性能；如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的热处理工艺，使用寿命可以比不经热处理的3齿轮成倍或几十倍地提高。另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些热处理方可使用。二、热加工方法在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工。热加工可分为金属铸造、热轧、锻造和焊接等加工方法。有时也将热切割、热喷涂等工艺包括在内。热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。1.火焰切割数控火焰切割适用于切割5-300mm碳钢板材料，其切割厚度大，效率高，切割无坡口，使用简单，切割所用原料主要为氧气和切割气体（炳烷、乙炔、煤气等）,切割成本低，是比较实用和常见的一种切割类型。2.等离子切割数控等离子切割应用于一些不锈钢，和小于40mm的一些金属板材的切割，其切割速度快，以及专用于有色金属的切割是其最大的特点！不过切割过程会产生大量烟尘，但随着其速的切割功能和以及等离子打坡口功能，在市面上也大量使用起来！3.激光切割激光切割是热加工精度最高的，但效率低，成本高，只有少数大型企业和高精度切割领域才使用得上。三、总结综上所述的热处理和热加工方法可知，热制造与机械工程是息息相关的，密不可分。机械工程中的许多零件的加工是由热加工方法来实现的，并且，机械工程中一些零件要求具备一些特殊的性能，而这些性能的实现也是离不开热制造的。随着科技的发展，我相信热制造在机械工程中的应用会越来越广，热制造与机械工程会越来越密不可分。热制造在很大程度上促进了机械行业的发展，而机械行业的发展会反过来促使热制造学的进一步发展。最后，非常感谢老师给我们布置的这个作业，这个作业使我更深一步的了解了热制造与机械工程的关系，也让我对以前学过的知识加以回顾，印象更加深刻。同时，我也学到了许多新的知识。