一种改善金属材料热处理组织的装置及方法

属于金属材料热处理，具体涉及一种改善金属材料热处理组织的装置及方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、热处理是金属材料生产制造过程中的关键步骤，热处理质量的好坏直接决定了零件的服役性能与寿命。目前已有多种形式的热处理炉来完成金属材料的热处理。热处理过程一般以，加热—保温—冷却三个步骤为主。主要通过控制升温过程、保温过程和冷却过程来调控金属材料的内部成分及组织分布。

3、超声是一种高频率机械能量，在已有的文献中，将超声作用于焊接过程的焊缝中，可以大幅度减小焊接区域的晶粒尺寸，提升链接强度。将超声用于热压缩过程，发现超声能量的输入，使得金属材料在热变形过程中发生促进应变诱导相变的现象，此外，研究表明超声作用于变形过程，会产生相应的软化或硬化的现象。将超声应用于表面加工领域，可以大幅度细化表面的晶粒，并在表面置入压应力以提高疲劳强度。

4、还有的现有技术中，将超声装置引入井式热处理炉，以均匀炉温，达到更好的搅拌效果。然而对整个热处理炉内的空间提供超声，超声能量在空气介质中会骤减，难以直接作用于样品，对热处理的工件或零件并不能起到促进作用。

5、此外，在对合金进行热处理时经常采用油介质作为主要的热处理介质，其热处理温度比较低，难以满足实际要求；还有的是采用通电自热的方式进行热处理，对样品的尺寸要求严格，样品尺寸增大时容易导致加热难度迅速上升。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种改善金属材料热处理组织的装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种改善金属材料热处理组织的装置，包括炉体、超声变幅杆和试样夹持板，其中，

4、所述炉体设置有保温层；

5、超声变幅杆的一端与超声发生器连接，另一端部伸入炉腔内；

6、试样夹持板用于将待处理试样可拆卸地固定于超声变幅杆的位于炉腔内的端部，并对待处理试样设置预紧力；

7、所述待处理试样相对的两个端面平行设置。

8、在一些实施例中，所述炉体为箱式炉体。

9、在一些实施例中，所述炉体的内壁设置有耐火层。

10、在一些实施例中，所述超声变幅杆采用耐高温材质制成。

11、在一些实施例中，还包括控制系统，控制系统分别与超声发生器、热处理系统连接。用于调节超声发生器的启闭、超声频率或超声功率等，还可以调节热处理的温度等。

12、第二方面，本发明提供一种改善金属材料热处理组织的方法，包括如下步骤：

13、对待处理的金属试样进行预处理，使其待夹的两个表面相互平行；

14、打开炉门，将处理后的金属试样进行装夹，并利用试样夹持板对金属试样施加预紧力；

15、对金属试样进行超声处理的同时，对金属试样进行热处理。

16、在一些实施例中，所述超声的功率不大于1200w。

17、优选的，所述超声的功率为100-1200w。

18、在一些实施例中，热处理的温度为100-650℃。

19、优选的，热处理的温度为300-650℃。

20、上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

21、利用超声发生器将超声作用于试样的热处理过程中，利用相应的热处理装置，扩展超声在热处理过程中的可作用温度范围。超声在介质中传播时，会引起高频震动，可以提供较多的机械能，从而降低金属材料组织转变过程中所需的激活能，从而进一步实现热处理过程中降低组织转变温度，促进金属热处理过程，改善金属材料组织的目的。

22、与普通热处理技术相比，超声能量作为材料额外的输入能量，能降低材料组织转变过程中的激活能，从而降低热处理温度，达到节能的效果。通过调节超声的频率与能量，可以进一步起到细化组织，提高金属材料性能的效果。

23、装置采用耐高温、导热性良好的材料制作，可以将装置安装在热处理炉中，或将装置安装在带高温的拉压设备中，灵活性强。

技术特征：

1.一种改善金属材料热处理组织的装置，其特征在于：包括炉体、超声变幅杆和试样夹持板，其中，

2.根据权利要求1所述的改善金属材料热处理组织的装置，其特征在于：所述炉体为箱式炉体。

3.根据权利要求1所述的改善金属材料热处理组织的装置，其特征在于：所述炉体的内壁设置有耐火层。

4.根据权利要求1所述的改善金属材料热处理组织的装置，其特征在于：所述超声变幅杆采用耐高温材质制成。

5.根据权利要求1所述的改善金属材料热处理组织的装置，其特征在于：还包括控制系统，控制系统分别与超声发生器、热处理系统连接。

6.一种改善金属材料热处理组织的方法，其特征在于：包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的改善金属材料热处理组织的方法，其特征在于：所述超声的功率不大于1200w。

8.根据权利要求7所述的改善金属材料热处理组织的方法，其特征在于：所述超声的功率为100-1200w。

9.根据权利要求6所述的改善金属材料热处理组织的方法，其特征在于：热处理的温度为100-650℃。

10.根据权利要求9所述的改善金属材料热处理组织的方法，其特征在于：热处理的温度为300-650℃。

技术总结
本发明公开了一种改善金属材料热处理组织的装置及方法，对待处理的金属试样进行预处理，使其待夹的两个表面相互平行；打开炉门，将处理后的金属试样进行装夹，并利用试样夹持板对金属试样施加预紧力；对金属试样进行超声处理的同时，对金属试样进行热处理。超声在介质中传播时，会引起高频震动，可以提供较多的机械能，从而降低金属材料组织转变过程中所需的激活能，从而进一步实现热处理过程中降低组织转变温度，促进金属热处理过程，改善金属材料组织的目的。

技术研发人员：吕宇鹏,崔树刚,谷国超,肖桂勇
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31