金屬材料與熱處理工藝關系的探討

摘 要：隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，人們對于金屬材料的運用有了更高的要求，熱處理工藝能幫助金屬材料充分發(fā)揮潛能，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分。因此，本文介紹了金屬材料的特性，分析了熱處理工藝的優(yōu)勢，并就兩者的關系進行了一定的探討。

關鍵詞：金屬材料；熱處理；關系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.008

0 引言

中國在世界上是最早幾個運用金屬材料和熱處理技術的國家之一，在很早的時候就有了較為成熟的處理工藝，而在改革開放后，金屬材料和熱處理技術更是得到了快速的發(fā)展，為為我國的機械制造、冶金、石油化工、航天事業(yè)等現(xiàn)代化的工業(yè)做出了重要的貢獻[1]。隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，人們對于金屬材料的運用有了更高的要求，熱處理工藝能幫助金屬材料充分發(fā)揮潛能，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分，想要獲得好的工藝效果，就必須準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，做出準確的判斷。

1 金屬材料的特性

（1）疲勞。當金屬材料受到應力持續(xù)的反復作用后，有時會出現(xiàn)材料忽然斷裂的現(xiàn)象，這種特性就是疲勞性。雖然有時應力沒有達到金屬材料的承受界點，但由于長時間的持續(xù)作用，斷裂的出現(xiàn)也無可避免。其中疲勞斷裂又有一些特點：一是應力作用交替進行，二是應力作用長時間不間斷發(fā)生，三是斷裂現(xiàn)象在一瞬間突然發(fā)生，四是斷裂區(qū)域呈現(xiàn)脆性。

（2）塑性。塑性指的是金屬材料在載荷外力的作用下，產(chǎn)生永久變形（塑性變形）而不被破壞的能力，并且受到拉伸時，金屬材料的長度和橫截面積都要發(fā)生變化，其延伸率和斷面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞[2]。而塑性好的材料，不僅能夠增加制成品的強度，還能使一些加工過程進行得更加順暢。

（3）硬度。當其他物體與金屬材料發(fā)生擠壓碰撞時，金屬材料的抗擊能力就代表其硬度。這是代表金屬材料性能的重要特性之一，通常來說，金屬材料的硬度越高抗打擊能力就越高，耐受性也就越強。此外，金屬材料的硬度與其塑性也有一定的聯(lián)系，當其硬度越高，其強度就越大，塑性也就越差，代表著其抗變力就越好。

（4）耐久性。耐久性是與金屬材料的受腐蝕情況相對應的。金屬材料尤其是建筑金屬材料，往往會受到不同程度的腐蝕，其中主要有應力腐蝕、縫隙腐蝕、均勻腐蝕等等幾種腐蝕形態(tài)。金屬材料的受腐蝕情況越輕，它的耐久性也就越好。

2 熱處理工藝簡介

（1）熱處理工藝的特點。熱處理指的是對固態(tài)狀態(tài)下的金屬材料，運用加熱，固溫以及冷卻的方法來提升金屬零件的質(zhì)量和性能的一種工藝手法。對金屬材料進行熱處理是生產(chǎn)過程中的一道重要工序，熱處理與其他工藝手法最大的不同點就是，熱處理在通常情況下并不會改變零件的形態(tài)和其內(nèi)部化學構(gòu)成，而是影響零件的組成形式或者是零件表面的化學構(gòu)成，以此提高零件的質(zhì)量。這種質(zhì)量一般表現(xiàn)為內(nèi)在質(zhì)量，并不能從外表上直接看出。

（2）熱處理工藝的優(yōu)勢。熱處理工藝主要是把塑性和熱處理結(jié)合到一起，以強化材料的強度和硬度以及耐久性。熱處理工藝它主要有以下幾個優(yōu)勢：一是不會改變零件的形態(tài)和其內(nèi)部化學構(gòu)成，二是增加了零件的耐磨性和抗疲勞性能，提高了零件的質(zhì)量和使用性能，三是避免了材料在加工過程中變形，增加了零件的強度和塑性，四是減少了材料的磨損程度，降低了生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟效益。

3 金屬材料與熱處理工藝關系

（1）熱處理預熱與材料切割。在對金屬材料進行切割的步驟時，因為材料種類的不同、切割用具的差異和切割環(huán)境的不同，金屬產(chǎn)生的變形也會有差別，呈現(xiàn)出的光澤度不盡相同。熱處理的預熱大部分是運用在各種零件的模型或者半成品的鍛造過程中，為的是給接下來材料的切割和剩下的熱處理步驟提供良好的保障。經(jīng)過預熱工序后，材料在切割過程中的粘刀現(xiàn)象就會大大減少，提高了切割的效率和工藝的精確程度，從而也提升了金屬零件的性能和質(zhì)量。

（2）熱處理溫度與材料切邊衡量。切邊模量是材料的力學性能指標之一，是材料在剪切應力作用下，在彈性變形比例極限范圍內(nèi)，切應力與切應變的比值，它表示材料抵抗切應變的能力，模量大，則表示材料的剛性強[3]。由于熱處理工藝可以改變材料外表的形態(tài)，所以經(jīng)過熱處理程序的材料可能會與原先的工藝尺寸存在一定誤差。熱處理溫度對于一些耐熱性差的金屬材料的影響較大，所以在對材料進行切邊衡量時，不能只按照傳統(tǒng)的計量方法，而是要考慮到熱處理溫度與材料的關系，找到相應的溫度和硬度范圍內(nèi)進行切邊衡量，盡可能地減少失誤。

（3）熱處理溫度與材料疲勞性。在對金屬材料進行加工的過程中，要是能把熱處理工藝與整個加工過程充分融合，充分適應，將會大大提升成品的性能和質(zhì)量。熱處理的溫度與材料的疲勞性聯(lián)系密切，當經(jīng)歷過過高的溫度加熱后，又急速地冷卻，會讓金屬材料所受應力達到其承受界點，發(fā)生斷裂現(xiàn)象。當材料的抗疲勞性降低后，其其零件的強度和塑性也會受到影響。另外，理論上，每種材料本來表面就有不同程度、不同尺寸的裂紋，更是要注意熱處理工藝中的溫度狀況，要找到最合適的溫度并加以掌控。

（4）熱處理應力與材料耐久性。當金屬材料受到外力或處在易腐蝕的環(huán)境中，會因為這些應力產(chǎn)生不同程度的腐蝕或開裂現(xiàn)象。除此之外，當材料處于焊接過程中，也會受到類似的應力作用。所以熱處理過程中的應力與金屬材料的受腐蝕程度或者說是耐久性有著一定的聯(lián)系。金屬材料的受腐蝕情況越輕，它的耐久性也就越好。熱處理的應力對于金屬材料的加工有利也有弊，所以熱處理中也要盡量減少剩余應力對金屬材料的影響，提高材料的質(zhì)量和其零件的耐久性。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代生產(chǎn)中，金屬零件的制造與熱處理工藝的水平有著密切的聯(lián)系，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分，所以，在實際操作中，想要獲得好的工藝效果，就必須準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，找到兩者的細微聯(lián)系，全面掌握熱處理技術，從而提高金屬部件的質(zhì)量和工藝水平。

參考文獻：

[1]龔雪婷.探討金屬材料與熱處理工藝的關系[J].科技信息，2013：157-158.

[2]苗高蕾.金屬材料與熱處理關系淺議[J].企業(yè)技術開發(fā)月刊， 2014（23）：176-176.

[3]馬冬梅.淺談金屬材料與熱處理的關系分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化， 2014（04）：63-63.

作者簡介：董文（1967-），女，遼寧人，高級實驗師，研究方向：金屬材料及熱處理。