金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略

吳紹凱

摘要：金屬材料在對金屬材料進行加工處理的過程中，熱處理技術應用十分廣泛。其有助于金屬材料的制造和加工企業實現變形的科學控制，以保證在實際生產中熱處理過程的有效應用，對中國的金屬行業提升生產能力、提高產品質量的同時，推動相關企業的快速健康的發展在一定程度上。

關鍵詞：金屬材料；熱處理；影響因素；策略

處理在金屬材料加工制造材料的應用中，有效提高了金屬材料的性能，所以對熱處理變形因素的研究，從而提出的有效解決措施和方案，有利于金屬材料制造和加工企業對熱處理規避變形進行有效的控制，滿足了社會經濟發展和國防金屬材料的需要，減少了金屬材料資源的浪費，充分發揮了其作用。

一、金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1時效與冷處理

金屬材料熱處理時會有低溫回火的情況，低溫回火與時效會造成兩種金屬變形的情況，分別為馬氏體分解和碳化物析出，使金屬材料的體積減小，出現變形大的情況；還有應力松弛影響，這種情況會造成金屬材料出現畸形的狀態。其中，冷處理的方式會造成殘存金屬材料中的奧氏體逐步轉變為馬氏體，使金屬材料體積發生變化，最終出現變形。

1.2原始組織與應力狀態

金屬材料在淬火前會受到有關聯的原始組織的影響，最常見的是碳化物的數量、碳化物的形態、合金元素產生的纖維方向等，都會帶來一定影響。經過行之有效的調質處理，可以縮減其對金屬材料熱處理時的變形情況，使金屬材料的淬火變形有一定的規律性，最終可以控制金屬材料的熱處理變形。

還有一種化學熱處理方式，主要作用是改善金屬材料表層的一些性能，使金屬材料發揮更好的效果。如化學熱處理可以提升金屬材料表層抗氧化功能、耐磨性能等。但需要注意的是，化學熱處理的深度在一定范圍內，如果保證實現滲透層，在進行化學熱處理后，就要進行磨削加工。通常情況下，金屬材料性能較差，化學熱處理過程中出現的變形情況相對難處理。

二、金屬材料熱處理減少變形應遵守的原則

2.1遵守科學性的原則

要想要金屬材料在熱處理加工環境中減少變形的因素，就需要采用科學的管理方法來應當金屬材料的熱處理[2]。在工作中，我們金屬加工工藝師要抱著科學的精神，用科學的手段，科學的理念的指導下，才能在現在技術設備不夠完善的情況下，保證好技術材料的熱加工不會有變形的情況發生，或者有發生，也要控制在合理的范圍以內。

2.2易操作原則

通常，金屬材料與熱處理技術將位于這個城市的郊區進行操作，如操作場地條件，無法達到金屬材料的熱處理和變形控制要求的精加工，為了應對這種情況，在應用金屬材料的變形控制方案相關技術的熱處理，有必要提高金屬材料熱率的容錯率從而控制方案的變形，以減少對外部環境的影響，金屬材料的熱處理變形控制。

2.3遵循實用性的原則

金屬材料對于地球資源來講，是一種不可再生資源，在這樣的資源利用中，我們要考慮得是資源的浪費問題，以及資源的可持續發展。如何保證金屬材料的資源浪費中的問題，我們要就要在對金屬熱加工工程中減少材料變形問題，對資源進行有效的利用。同時都資源的有效利用，就是對環境的一種保護，在保護好了環境，我們才能在發展，這也就是可持續發展的核心內容。因此，在對金屬材料熱加工中，就要采用科學的方法，保證加工處理是以實用性為基礎的加工，保證材料的有效性使用。當然，在保證材料的有效節約的同事，這樣的前提是要保證金屬材料在熱加工中的質量問題。只有保證好了質量，才能使最大化的實用性。

三、金屬材料熱處理變形的控制策略

3.1做好熱處理工藝前的預處理工作

金屬熱處理時的正火和退火對變形量也有影響。正火時若溫度偏高，容易造成材料內部變形加大，所以應在熱處理前進行溫度控制。實踐表明，正火處理后采用等溫淬火處理手段可使材料內部結構更為均勻。另外，為提高材料正火處理的成效，結合材料自身結構特點采取適當的退火，可以縮小材料所受溫度梯度，在熱處理期間控制變形，提高材料熱處理的質量和水平。

3.2對淬火工藝合理應用

在金屬熱處理工作中，淬火工藝是最為核心化的一項工作步驟，且其發揮著極為重要的作用。不合理的淬火介質，很容易導致金屬材料內部出現應力失調。所以在實際的處理過程中，要降低淬火階段的操作失誤情況，工作人員要在原有的工作基礎上，對淬火工藝進行合理化的創新，調節冷卻的速度，降低材料的變形量，像油和水是常用的淬火介質，為了提升淬火速度，保證冷卻效果，當使用水作為淬火介質時，其溫度應該被控制在60℃左右；而使用油作為淬火介質的時候，其溫度則應該被控制在70℃左右。選擇合理的淬火介質，能夠降低熱處理對材料內部應力產生的影響，對金屬材料的變形情況進行控制。

3.3選擇科學的冷卻方案

在冷卻方法的選擇上，針對金屬材料熱處理的工作內容，當前主要有單液淬火和雙液淬火這兩類。在使用上，單液淬火方法可以提升淬火的工作效率，但是卻難以對淬火的速度進行控制，所以工作人員在選擇上應該平衡這兩種工作方法的使用。

3.4選擇有效的加工方式

在金屬材料進行加熱、冷卻的過程中，選擇不同的夾裝方法，也會導致加工件形狀受到不同的影響。在此過程中，必須要根據零件的實際情況，選擇合適的裝夾方法，這樣才能夠對熱應力不均勻所導致的變形情況進行避免。在實際工作過程中，可以根據材料的實際要求、特點，對裝夾方式進行適當的改變。如果在金屬材料加工的過程中需要進行熱處理，那么還應該在機械加工過程中預留相應的加工余量，確保熱處理過程中金屬材料可以具備較為足夠的形變余地。完成熱處理加工工作之后，可以根據其變形規律，利用淬火變形合格率來提升材料質量，要求所有變形值必須要滿足工件的實際規定。

結語：

金屬材料在熱處理過程中往往會出現變形問題，進而會影響到金屬材料的實際應用，為了避免熱處理變形問題的產生，本文主要研究金屬材料熱處理變形的相關影響因素以及控制策略。

參考文獻

[1]王利榮。淺談金屬材料熱處理變形的影響因素及控制策略[J].世界有色金屬，2018（02）：226-227.

[2]彭天成。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].冶金與材料，2018（01）：44+46.

[3]吳江濤，潘海宏，王云龍，楊學山。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].世界有色金屬，2017（19）：236+238.

[4]高靜，申志敏。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].應用能源技術，2017（06）：12-14.

（作者單位：遼寧科技學院）