机械热加工强化技术的应用分析

郑昌鸿+李松峰+杨军涛

摘 要：随着我国经济社会的不断发展，我国机械热加工强化技术也在不断发展。机械热加工强化技术的应用范围十分广泛，在建筑工程、化学工业等等各个领域都有所涉及，在航空领域中，对该技术的运用较为深入，它能够提升航空构件的机械强度。因此，机械热加工技术对于航空机械领域的相当重要。本文从实际出发，先对机械热加工强化技术进行了较为详细的介绍，并列举了几种常见的机械热加工强化技术，最后对于机械热加工强化技术的应用进行了分析，并简单分析了航空飞机对该技术的运用，希望可以为其他人提供一定的参考价值。

关键词：机械热加工强化技术；应用；分析；航空飞机

Application analysis of mechanical hot working strengthening technology

AVIC plane Limited by Share Ltd Shanxi Xi'an 710089

Abstract： with the continuous development of China's economic and social， China's mechanical hot machining strengthening technology is also developing. Strengthen the application scope of mechanical thermal processing technology is very extensive， it has been involved in various fields of construction， chemical industry and so on， in the field of aviation， more in-depth application of the technology， it can improve the mechanical strength of the aviation component. Therefore， the mechanical hot machining technology is very important for the field of aviation machinery. In this paper， first on the mechanical thermal processing enhancement technology is introduced in detail， and lists the mechanical thermal processing of several common strengthening technology， finally the mechanical thermal processing strengthening technology application are analyzed， and a simple analysis of the use of aircraft to the technology， the hope can provide certain reference value for other people.

Keywords： mechanical thermal processing； strengthening technology； application； analysis； aviation aircraft.

引言：

隨着时代和社会的不断发展，我国的科学技术也已经有了长足的进步，这其中，机械热加工强化技术的出现标志着我国的科学技术又上升到了一个新的高度。对于机械热加工强化技术来说，其实用性是非常强的，在建筑工程、化学工业等等非常多的领域都能得到应用。航空飞机对于机械热加工强化技术的应用，可以说是最深入的，也是技术含量最高的。换句话说，也正是由于机械热加工强化技术的出现，航空领域中材料强度提升速度才更快。航空飞机领域将机械热加工强化技术应用于处理飞行器表面和飞机零件上，不但大大提高了强化工作的效率和速度，对于处理效果也有了大大的加强。

一、机械热加工强化技术的概念

所谓的机械热加工强化技术，其实就是在机械加工处理金属的步骤中，将金属全部或者部分进行加热后，再对其进行加工，由于常温状态下金属的硬度较大，延展性和可塑性都不是很好，但在高温的条件下，金属就会在发生软化的同时还具有延展性和可塑性，这样就非常便于加工。机械热加工强化技术大量应用于有金属加工需求的行业之中，实用性相当强。

二、常见的几种机械热加工强化技术

机械热加工强化技术有很多种，针对不同的情况可以采用不同的方法，以下是几种常见的机械热加工强化技术：

（一）化学热处理表面强化技术的概念和内容

化学热处理表面强化技术是随着时代和科技的飞速发展而产生的，是最为常见的机械热加工强化技术之一[1]。化学热处理表面强化技术是机械制造技术上非常重要的创新，对于机械制造也的发展起到了非常大的帮助。化学热处理表面强化技术的理论依据非常简单，就是通过加热的方式，将多种金属材料内部的化学成分以及金属特性进行改变，从而方便接下来的加工和制造。化学热处理表面强化技术还有一个非常重要的特性，那就是对于有一定程度上的损毁的金属材料依旧可以进行适当的加工和处理，甚至还能做到一定程度上的修复，这个特性正是化学热处理表面强化技术可以在航空飞机领域大放异彩的原因[2]。

化学热处理表面强化技术的技术手段有很多种，但大体上可以分为氮化法、碳氮法以及渗透法三种，其中渗透法又可以进一步细分为渗硼法和渗碳法两种，这些技术手段都可以对金属表面的化学成分进行一定程度上的改变，从而扩散成多成分或者单成分的保护层，之后再利用表面淬火强化技术对保护层进行加固，提高保护层的耐磨损性以及强度，其表面强化程度就会相当高了。

（二）表面淬火强化技术的概念和内容

表面淬火强化技术是通过在金属表面进行淬火处理，对金属表面的硬度和耐磨性进行加强的技术。表面淬火强化技术并不能改变金属表面的化学成分，而是通过改变金属表面的结构从而对金属的表面进行强化，使金属表面的强度和耐磨程度得到加强[3]。

表面淬火强化技术的出现的时间非常早，是过去对于金属处理时最为常用的手段，但是自从化学热处理表面强化技术出现之后，表面淬火技术往往搭配着化学热处理表面强化技术共同使用，先用化学热处理表面强化技术对金属表层进行处理，改变金属表层的化学成分，使其扩散处保护层，再对形成的保护层使用表面淬火强化技术，由于表面淬火强化技术不会对化学成分造成改变，因此不会对保护层造成破坏，这样就可以在很大程度上对金属的表面进行强化。

表面淬火强化技术分为很多种，常见的有火焰淬火表面强化技术和高温快速淬火表面强化技术两种。

1.火焰淬火表面强化技术

所谓火焰淬火表面强化技术，就是将最高可以达到3200℃的高温火焰作为淬火的热源，可以快速的将金属表面进行加热使其达到淬火要求的温度，之后用冷水冲淋使得金属迅速降温，就可以加强金属表面的强度和耐磨性[4]。

2.高温快速淬火表面强化技术

高温快速淬火表面强化技术的热源是滚烫的铅溶液，需要利用铅溶液炉先将铅溶液的温度提升到1000℃并保持不变，之后将金属直接放入铅溶液中，这时金属的温度就会迅速上升，当其达到淬火要求的温度时就可以将之取出并用冷水将其冷却，但同火焰淬火表面强化技术不同的是，高温快速淬火表面强化技术冷却之后的金属必须要经过回火的步骤，才可以达到表面强化的目的。在使用高温快速淬火表面强化技术的时候一定要注意，铅溶液在加热到900℃的时候会产生一定的有毒气体，因此一定要做好通风措施，这样才能避免中毒。

（三） 堆焊表面强化技术

堆焊表面强化技术其实就是利用电焊、气焊等对金属表面进行强化的技术，常见的堆焊表面强化技术分为三种，分别是自动堆焊表面强化技术、手工电弧堆焊表面强化技术以及震动堆焊表面强化技术三种。

1.自动堆焊表面强化技术

自动堆焊表面强化技术其实就是利用机械的自动化来进行堆焊的操作，其应用范围很广，对于各种情况也都能较好的适应[5]。自动堆焊表面强化技术分为有保护的自动堆焊表面强化技术和无保护的自动堆焊表面强化技术两种，所谓的保护就是是否在堆焊的过程中使用溶剂、蒸汽或者二氧化碳，而无保护的自动堆焊表面强化技术大多在震动堆焊表面强化技术中使用。自动堆焊表面强化技术不但适应性强，应用范围广，而且还可以提高工作效率，解放人力，因此是大多数人的首选。

2.手工电弧堆焊表面强化技术

手工电弧堆焊表面强化技术的操作相对来说更为简单，机动性较强，不受场地和环境的限制，也不需要精密的设备，普通的电弧电焊机就可以了，因此应用也较为广泛，尤其是航空飞机表面的零件处理或者进排气管细微零部件的表面处理，一般都会选择手工电弧堆焊表面强化技术。但手工电弧堆焊表面强化技术的缺点是对于技术的要求较高，若是技术不足就会影响最后的效果。

3.震动堆焊表面强化技术

通常情况下，震动堆焊表面强化技术都用来加工一些较为细小和琐碎的零部件，在机器震动的空档，对细小零部件进行热处理。当细小零部件融化到符合要求的地步时，就在其表面焊接耐磨的、强度高、耐磨性好的金属，从而对其表面进行强化。

三、机械热加工强化技术的应用

（一）机械热加工强化技术在航空飞机零件表面强化的应用

由于机械热加工强化技术可以对损坏的金属材料进行处理和一定程度上的维修，同时也可以对金属表面的耐磨性、强度和硬度进行一定程度上的加强，因而被大量应用于飞行器表面强化之中。首先将飞行器表面金属进行化学热处理，利用氮化法或是碳氮法改变其表层的化学成分，使之得到一定程度上的修复并形成保护层，然后再用表面淬火强化技术对形成的保护层进行进一步的加固，使其耐磨性和强度得到加强。除了对于飞行器表面的处理和强化之外，作为飞行器之中要求最高负荷最大的活塞销也经常会利用到化学热处理表面强化技术以及表面淬火强化技术，活塞销是飞行器发动机之中最为重要的零部件之一，在飞行器开动的时候，活塞销要承受大非常大的压力以及摩擦，这对于活塞销表面的强度以及耐磨性的要求就非常大了，因此，对于活塞销的表面强化也需要用到化学热处理表面强化技术以及表面淬火强化技术。另外，在飞行器的起落架等承力需求较高的构建中，也需要使用该技术。最后，在飛行装置中，如轮盘、叶片等构件的磨损较多，机械热加工强化技术能够减少这些磨损，提升飞行器的使用寿命[6]。

（二）机械热加工强化技术在高耐磨材料方面的应用

在建筑行业、机械制造行业等非常多的行业里面，对于高耐磨性的材料的需求程度都是相当大的，而现如今，最常见的高耐磨材料莫过于高硅铸钢了[7]。高硅铸钢的主要化学成分是硅和碳，硅的成分决定了高硅铸钢的耐磨性，而碳的含量决定的高硅铸钢的硬度，但是硅和碳的含量并不是越多越好，而是有一个极值的（硅为0.5%，碳为0.3%），超过这个极值，就会使得高硅铸钢的韧性和可塑性下降，影响其整体性能。对于高硅铸钢的表面处理主要利用了表面淬火强化技术，由于材料属性的要求，不能使得高硅铸钢表面的化学成分发生变化，因此不能使用化学热处理表面强化技术。表面淬火强化技术不但可以加强高硅铸钢的表面的硬度和耐磨性，同时还可以增加高硅铸钢之中硅和碳的含量，从而从整体上加强高硅铸钢的硬度和耐磨性。但是使用表面淬火强化技术对高硅铸钢进行表面强化的时候，一定要将淬火的温度控制在300℃左右，否则就会使得高硅铸钢中的碳和硅的含量过高，影响高硅铸钢的整体性能。

四、结束语

随着我国科学技术的不断进步，我国的机械热加工强化技术也得到了很大的发展。机械热加工强化技术的出现和发展是我国机械制造行业的一个里程碑，标志着我国的机械制造技术迈入了一个新的阶段。机械热加工强化技术的应用范围很广，从建筑行业到机械制造行业都会用到，实用性相当强，因此对于机械热加工强化技术的应用分析是非常有必要的。本文从实际出发，介绍了机械热加工强化技术的含义，并着重介绍了化学热处理表面强化技术、表面淬火强化技术以及堆焊表面强化技术三种常见的机械热加工强化技术，最后对于机械热加工强化技术的应用进行了分析，希望可以为其他人提供一定的参考价值。

参考文献：

[1]张广城.机械热加工强化技术的应用研究[J].新商务周刊，2016（6）.

[2]邱育德.热加工工艺的综合技术分析[J].中国科技博览，2015（32）：60-60.

[3]周桂芳.机械零件表面处理技术应用研究[J].军民两用技术与产品，2015（4）.

[4]答建成，周细应，周涛，张有为，杨涛.机械零件表面强化技术研究现状及展望[J].表面技术，2015（07）：68-75.

[5]王乐安.新世纪的中国航空热加工技术展望[J].材料工程，1999（6）：43-45.

[6]宋洪才.我与《机械工人》热加工[J].金属加工（热加工），2005（4）：86.

[7]张善庆，王庆生.真空热处理技术在航空领域的应用与发展[J].金属加工（热加工），2003（11）：24-26.