淺談金屬熱處理變形影響因素及改善措施

呂環祥　王博歡　盧宇

摘 要：目前，經濟繁榮發展，隨著工業領域的應用，各部對于金屬工件的需求也越來越精細，在其剛度和韌性上都提出了新的標準，這些新標準都對金屬加工技術的質量有了更進一步的要求。制造企業在進行內部結構的改善時常用的熱處理中最常會因為金屬部件開關不同而導致受熱及冷卻不均導致受力不均的困難。這些都是急需要處理的問題需要及時做相應分析并制定相關措施。

關鍵詞：金屬熱處理;變形影響因素;改善措施

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時效與冷處理

在金屬材料熱處理過程中，低溫回火情況的出現，會導致金屬變形，時效也是一項重要的影響因素，低溫回火與時效會導致馬氏體分解與碳化物析出的情況出現，縮小金屬材料體積，變形較大。應力松弛情況的出現，會導致金屬材料畸形。在冷處理方式下，金屬材料中殘存的奧氏體會向馬氏體轉變，導致金屬材料體積變化，最終出現變形問題。

1.2原始組織與應力狀態

在淬火之前，金屬材料會受到關聯原始組織的影響，包括碳化物數量、形態以及合金元素纖維方向等。在調質處理后，熱處理是變形得以縮減，金屬材料淬火變形更具規律性，便于控制熱處理變形。化學熱處理方式的應用，能夠對金屬材料表層部分性能加以改善，比如提升表層抗氧化功能以及耐磨性等。化學熱處理深度應當處于標準范圍內，若保證實現滲透層，需要在化學熱處理后進行磨削加工，由于金屬材料性能較差，很難處理化學熱處理過程中的變形問題。

2金屬熱處理變形優化

2.1保證零件結構配置的合理性

在金屬熱處理及其冷卻過程中，金屬零件結構也會對其變形造成影響。因金屬中厚度較大的部分冷卻速度較慢，而厚度較小的部分冷卻速度較快，所以實際生產中，應減小薄厚差。為對過渡區中因應力集中產生的變形與開裂進行有效控制，需要使零件的界面保持均勻;未對由于冷卻速度不均造成的變形進行控制，還需要使零件結構與其材料成本保持對稱。零件結構設計時，需要盡量避免棱角和溝槽的產生。另外，在零件薄厚交界處與臺階處還要進行圓角的設置來過渡，對于厚度不均勻程度較大的零件，可通過預留加工量來有效處理。

2.2合理的冷卻

技術人員在對金屬材料冷卻的過程中，因為金屬材料質量和種類的不同，就會導致對其冷卻的方式也不同，在金屬材料熱處理的過程中，冷卻是保障金屬材料不變形的重要手段。那么首先技術人員就需要了解金屬材料的淬火技術，其中涵蓋了單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火和等溫淬火，每種淬火技術都涵蓋了一種冷卻技術，對于單介質淬火技術的冷卻處理技術使用方便，能夠借助一定的機械設備完成，在當下可以達成自動化、智能化的發展，投入使用效率較高，可是在這一冷卻技術使用時，技術人員需要特別控制淬火速度，如果控制不得當很容易使金屬材料出現變形或者開裂的情況。對于雙介質淬火而言，技術人員需要依照淬火介質的特征實行快速冷卻，具體的流程如下：把淬火設施的溫度快速下降到300攝氏度，在保溫技術的協助下，在2分鐘之后把金屬材料放到溫度地的冷卻介質中。

2.3選擇適當冷卻方法

淬火完后冷卻的處理方法一般有雙液淬火、單液淬火、等溫淬火及分級淬火等四種，需要針對不同的結構不同工藝進行不同的方法。雙液淬火一般是在水和油的兩種冷卻介質中配合完成，其冷卻過程是較為理想的，由于馬氏體轉變在相對緩和的冷卻條件下進行，能夠有效緩解或防止變形和開裂。單液淬火則是將零件加熱到奧氏體化后淬入某種單一冷卻介質中完成，這一方法是機械化和自動化中可以運用的，但是難以控制淬火冷卻的速度。等溫淬火法是將加熱到奧氏體化溫度的工件進行等溫停留完成相變獲得下貝氏組織或下貝低體與馬氏體混合組織。分級淬火法是加熱到奧氏體化溫度的工件淬入溫度在馬氏體轉變溫度附近的冷卻介質中讓工件表面和中心溫度一致后再取出空冷，再用較低的冷卻速度變成馬氏體轉變。

2.4科學淬火

對于金屬材料熱處理技術的使用而言，淬火是其中相對重要的環節，能夠直接作用于金屬材料本身的質量。那么在此進程中，技術人員就需要及時的引進先進的熱處理技術，并且借助創新性的理念優化淬火環節，逐步減少在金屬材料熱處理過程中因為淬火環節出現的失誤而導致的變形情況。就淬火介質本身來說，如果在不科學淬火介質影響下，會導致金屬材料內部的應力出現極大的不平衡現象，從而導致金屬材料變形。常見的淬火介質有水和油，那么在實際淬火的過程中，技術人員就需要科學的控制溫度，高度整合水的溫度以及油的溫度，只有在水溫達到55℃～65℃之間，油溫達到60℃～80℃之間，才能夠保障金屬材料均勻受熱，從而給冷卻工作提供重要的前提保障，強化金屬材料的質量，所以說，技術人員科學的淬火技術能夠直接影響金屬材料的熱處理效果，為企業的健康生產和金屬材料的變形控制奠定了堅實的基礎。

結語

伴隨著制造業金屬工件需求的大量增加，國內對于金屬材料的分析也在持續深入中，熱處理問題在現實應用中也被更多的關注，許多企業不斷的將金屬材料加工與熱處理技術進行融合探究，分析影響熱處理的因素，尋求減少變形的措施，希優化材料內部結構，以求更高提升材料性能。

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