金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

柳 喆

（山西鋼鐵建設（集團）有限公司，山西 太原 030003）

針對熱處理技術的應用，其主要目的是提升金屬材料的性能，以此提升金屬材料的利用率，充分發(fā)揮金屬材料的作用與價值。但是在當前熱處理工藝實施過程中，其影響因素的存在導致金屬材料極易出現(xiàn)變形的情況，進而對金屬材料應用造成負面影響。所以，需要以影響金屬材料發(fā)生變形的影響因素為切入點，總結出科學合理的控制措施，進而降低變形現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，促進金屬材料加工效果的提升。

1 金屬材料熱處理變形的影響因素

（1）應力狀態(tài)因素影響。金屬材料熱處理工藝的實施，受到金屬材料結構問題、密度問題等因素的影響，使得材料呈現(xiàn)出冷熱分布不均的狀態(tài)。針對熱處理工藝的開展，主要包括加熱、保溫以及處理三個階段[1]。處于加熱和保溫階段的材料，基于溫度的變化，材料內部的應力會發(fā)生變化，進而導致材料變形現(xiàn)象的發(fā)生。在通常情況下，內容應力的不合理分布，會加大材料變形的幾率，其發(fā)生頻率相對較高，影響金屬材料質量。

（2）淬火介質因素。經相關實踐研究表明，熱處理工藝的實施中，淬火介質的選用關乎到熱處理工藝效果，并對材料變形現(xiàn)象的產生存在緊密聯(lián)系。在實際熱處理中，針對淬火介質質量的選擇，對金屬材料淬火效果產生影響，其淬火的穩(wěn)定性受到嚴重制約。此外，介質的攪拌速度、方式在一定程度上也會影響到材料，如若介質攪拌法方式不合理，會導致材料變形幾率的提升。

（3）預處理因素。預處理工作的開展主要目的是消除材料中的應力，需要在熱處理工藝之前開展。一般情況下，常用的預處理方式為正火處理方法。雖然此方式可以取得一定的應力消除效果，但是受到場地等因素的影響，使得正火過程的冷卻多為材料的堆冷，而這就導致材料在加熱爐內的冷卻效果受到極大的影響，呈現(xiàn)出冷卻不均勻的效果，極易造成材料的組織不均[2]。基于此，組織不均的材料實施熱處理工藝，極易導致變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。此外，如若正火不當，也會提升變形幾率。

2 金屬材料熱處理變形影響因素的控制措施

2.1 注重預處理變形控制

針對材料預處理的開展，要想降低材料變形的幾率，可以結合情況選擇等溫正火進行材料的處理。相關實踐研究表明，正火處理過程的有效開展之后，在經過等溫淬火進行材料的有效處理，可以確保材料結構的均勻性不會發(fā)生不均勻的現(xiàn)象，以此降低材料發(fā)生變形的幾率。在熱處理工藝實施過程中，材料的結構特點存在差異，所以處理工序環(huán)節(jié)需要依托于材料的實際結構特點，選用合適的處理工序，進而提升熱處理效果，降低變形幾率。當然，此預處理方式的開展具備較高的成效性，但是其成本較高，并且處理時間相對較長，所以需要結合實際需求合理選擇。該預處理方式適用于精細金屬材料加工之中。

2.2 注重冷卻方法合理選擇

熱處理工藝的實施，其中涉及到材料的冷卻，起到重要的作用，如若冷卻方法的不合理，會增大材料變形幾率。當前，常用冷卻方式分為：①分級淬火冷卻方式、②單液淬火冷卻方式、③等溫淬火冷卻方式；④雙液淬火冷卻方式。每種冷卻方式具備獨有的優(yōu)勢和缺點，需要基于熱處理工藝實際需求，選擇合適的冷卻方式：①分級淬火冷卻方式。其優(yōu)勢體現(xiàn)在應力的降低，實現(xiàn)對材料變形結構的改善。而劣勢體現(xiàn)在需要通過對鹽液或者是堿液的輔助應用，所以適用于精度需求較高的材料；②單液淬火冷卻方式。其優(yōu)勢體現(xiàn)在冷卻方式具備較高的自動化與機械化，有效提升其處理效果。而劣勢體現(xiàn)在難以進行冷卻速度的有效控制；③等溫淬火冷卻方式。適用于精度需求較高的材料，其劣勢體現(xiàn)在時間較長，并且成本較大；④雙液淬火冷卻方式。優(yōu)勢體現(xiàn)在可以提升復雜結構材料的冷卻效果，而劣勢體現(xiàn)在需要結合預冷操作。針對不同冷卻方式的應用，需要基于實際需求選擇最佳的方式，進而實現(xiàn)變形幾率的降低。

2.3 注重淬火介質的選擇

如若淬火介質選擇的不合理，極易導致材料內部應力不斷增大，進而造成材料變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，甚至會造成材料開裂等問題的出現(xiàn)，進而影響到材料的質量。當前常用的淬火介質為油和水。針對水淬火介質的應用，在550至650℃范圍之內，可以起到良好的淬火效果，并且其冷卻速度較好。但是一旦溫度降低至200至300℃之間，其冷卻效果逐漸降低，并且冷卻速度也會隨之降低。而隨著冷卻速度的降低，極易導致材料變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。基于此，可以基于實際情況，適當添加鹽液和堿液，以此提升材料的冷卻速度，進而降低變形的幾率；而針對油淬火介質而言，主要適用于對合金鋼的淬火，溫度在550至650℃范圍之內其冷卻效果較差，并且冷卻速度無法滿足實際需求。所以，針對油淬火介質的選擇，可以在加工硬度較高材料時，選擇油作為淬火介質，進而降低變形幾率。

2.4 注重對機械加工的強化

熱處理工藝在金屬材料加工過程中其工序并不是固定不變的，而是根據(jù)材料的不同，其工藝實施工序也存在差異。部分材料的加工，熱處理工藝在最后環(huán)節(jié)，而有些材料的加工，工藝在中間環(huán)節(jié)。由于機械加工處理過程中，針對余量的情況可以更為簡答的確定，所以需要在實際機械加工過程中進行加工余量的預留，可以將多出的部分當作材料加工過程中出現(xiàn)變形的被允許范圍。如若材料實施熱處理工藝完畢，需要進行二次加工，可以在實際加工處理過程中，基于對材料變形規(guī)律，結合反變形等方式，來提升材料的合格率，實現(xiàn)對材料變形的有效控制，降低提升材料質量。

2.5 注重零件結構的合理配置

材料的零件結構在實際熱處理過程中也會受到相關因素的影響而發(fā)生變形現(xiàn)象。基于此，需要強化對零件結構的合理配置，基于實際生產需求，對材料的薄厚程度進行有效控制。在實際熱處理過程中，要想防止零件結構因應力集中而產生形變，需要確保材料的截面保持平整且均勻。要想避免因冷卻速度的不同而產生的變形現(xiàn)象，需要注重提高零件結構的對稱性。此外，針對零件結構的設計，要想降低變形幾率，盡可能在實際設計過程中避免零件出現(xiàn)棱角、溝槽等。而針對零件的交界處，需要基于實際生產需求進行圓角過渡的設置。

3 結語

要想提升金屬材料熱處理工藝實施效果，降低材料變形的發(fā)生概率，需要對當前影響材料變形的因素進行深入分析，進而結合科學合理的控制措施來控制變形問題發(fā)生的幾率，以此提升材料加工質量。