金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略分析

趙佳恒　師煜強　李政

摘 要：工業快速發展，對于機械精度與性能也提出了更高的要求，金屬材料熱處理是一種重要手段，能夠促進內部組織與結構變化，改善材料性能。但在金屬材料熱處理過程中可能會出現變形情況，對工件的強度、精度以及壽命等產生影響，對金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略進行探究，對于金屬材料加工質量的提升至關重要。

關鍵詞：金屬材料熱處理變形;影響因素;控制策略

引言

金屬材料具有延展性、導電性、傳熱性等特征，具備一定的光澤，一般分為黑色金屬、有色金屬以及特殊金屬三大種類，由于其良好的性能，導致其常常被用到機械制造領域機械制造中，一些金屬材料在進行熱處理之后會完善其自身的性能，提升設備的運行效果，這也是機械制造領域選用金屬材料的最大原因，但是如果處理不當，就會影響金屬材料的性能，以及機械設備的質量，最終直接影響機械的使用效果，對企業的健康生產極為不利。

1金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1溫度變化

金屬材料都有自己的受熱溫度的臨界點，經過熱處理的金屬材料，高溫強度下的損失，會伴隨著熱處理的溫度下降而逐漸緩慢減少，特別是當熱處理的溫度下降到一定溫度臨界點時，金屬材料自身的熱應力以及組織結構應力也會逐步降低，從而導致金屬材料的變形。由此看來，溫度，是金屬材料熱處理中變形的一個關鍵因素。

1.2淬火介質

在金屬材料熱處理工藝過程中，大多數時候會選用淬火介質，然而，淬火介質的攪拌方法和攪拌速度等等一些因素，對于金屬材料自身的形狀也會產生直接的影響。很多大量的實踐經驗也表明，淬火介質對于金屬材料的穩定性有著至關重要的影響。

1.3預處理

在金屬材料的熱處理過程中，施工人員最常用的方式就是預處理方法，此種方法能夠快速的消除應力，但是會受到場地的約束，在正火時，導致金屬材料出現堆冷情況，這樣就會導致金屬材料的表面受熱不均而出現變形的情況，假如施工技術人員使用的方法不當，也會在一定程度上增加金屬材料的變形效果，影響熱處理效果。

2金屬材料熱處理變形控制策略

2.1科學冷卻

在金屬材料熱處理過程中，需要結合金屬材料具體性質采取有針對性的冷卻方法，保證冷卻的科學性，才能夠對變形實施有效控制。金屬材料熱處理以單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火以及等溫淬火等比較常見。單介質淬火就是在一種介質中冷卻淬火零件，操作簡便，易實現機械化與自動化，工作效率高，但難于控制淬火速度，極易導致金屬材料變形開裂等。雙介質淬火是以特殊介質為支持實現快速冷卻，淬火零件溫度可迅速下降至300℃，在2-3min保溫處理后，放置于低冷卻速度的介質中，實施二次冷卻處理。冷卻速度不同的情況下，冷卻介質也存在一定差異。金屬材料熱處理工藝中，冷卻速度過快，會導致內部拉應力增大，淬透性受到影響，進而加大變形量，因此要科學選擇冷卻方案，以確保熱處理變形得到有效控制。

2.2淬火處理

淬火冷卻在熱處理中是一道重要工序，如果在這一環節中所用淬火介質不合適，將使金屬內部應力大幅增加，導致金屬內部產生變形與破壞。對此，為了對熱處理過程中淬火的有效控制，避免操作不當，需要從現有工藝方法入手，做好淬火處理。首先，在淬火冷卻過程中，需要對淬火的速度進行嚴格控制，如果淬火的速度超出標準要求，則會使金屬冷卻無法達到均勻，導致金屬產生變形。通常情況下，水油為最常用淬火介質，其在550℃～650℃的溫度范圍內的冷卻速度為600℃/s，即便是在200℃～300℃的溫度條件下，也能有270℃/s以上的冷卻速度。在這一過程中，金屬材料正完成馬氏體轉變，如果冷卻的速度太快，將使金屬產生變形或開裂。若在水中添加一定量鹽、堿，還能進一步加快冷卻速度，比如在550℃～650℃的溫度范圍內的冷卻速度達到1100℃/s，但在200℃～300℃的溫度條件下，冷卻速度基本保持不變，基于此，鹽水與堿經常用于碳鋼冷卻，但這也是導致金屬變形和開裂的主要原因。

2.3高效處理

對金屬材料的熱處理，除了對金屬材料的淬火和冷卻，還需要在加工方面加以重視，確保金屬材料的質量，逐步增強熱處理效果。那么在此進程中，如果在加工中的金屬材料，技術人員對其實行熱處理的過程中也需要依照以上控制措施進行，保障金屬材料的質量。在之后的處理中，逐步優化淬火技術、冷卻技術以及加工技術，讓企業內部的金屬材料熱處理技術得以高效地運用，為企業健康發展奠定堅實的基礎。所以說，在企業金屬材料的熱處理技術使用過程中，加工技術對于控制金屬材料的變形具有重要的意義，需要得到企業管理者的重視和推廣。

2.4有效加工

在金屬材料熱處理過程中，機械加工環節需要保證余量存留的合理化，為金屬材料變形量提供充足保證，淬火合格率也能夠得到明顯提升。由于夾裝工具不同會對金屬材料形狀產生影響，因此在金屬材料熱處理操作過程中，要明確加工零件的要求及特點等情況，對夾裝方式進行合理化選擇，降低熱應力不均衡而造成變形的幾率。若金屬材料加工過程中需要采取熱處理措施，則需要保證金屬材料具備形變的條件。要對金屬材料變形規律形成正確認識，保證淬火變形合格率，切實提升金屬材料質量，依據加工工件技術要求來衡量金屬材料變形值，確保變形處于合理范圍內。

結語

綜上所述，對金屬材料在進行熱處理后產生的變形進行影響因素與處理方法的分析研究，能為金屬材料加工制作提供可靠參考依據，盡可能減少變形與開裂的產生，使熱處理這一工藝得到良好應用。對相關技術人員，應持續研究和總結相關經驗，明確熱處理過程中變形控制需要遵循的基本原則，并根據熱處理的具體情況，通過科學冷卻、淬火處理、高效處理、有效加工等方式，使經過熱處理以后的金屬材料其變形量處在允許的范圍內，并防止開裂現象的發生。

參考文獻

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