論熱處理變形在金屬材料的影響因素和減小對策

王樂進

摘 要：金屬材料在當前社會中具有廣泛的應用價值，在金屬材料加工當中，常常需要改變材料的內部構造，通過機械以及化學的作用，改變金屬材料的性能。但是實際在金屬材料的熱處理當中，常常會有較大程度的變形出現，所以為了降低由于熱處理作用對材料性能造成的影響，應當積極采取有效措施來進行預防和改善材料的變形。

關鍵詞：金屬材料;熱處理;變形

前言

金屬材料的熱處理主要是通過將固態金屬或合金，利用高溫加熱、保溫、冷卻的形式，使金屬內部的組織構造發生改變，在這個過程中，為了取得更好的熱處理效果，需要加入機械材料或化學材料。通過我們對熱處理中尺寸、形狀出現變化的分析研究，能夠發現金屬材料熱處理變形的影響因素，在熱處理的多個環節當中，依據減少變形的主要原則，實施處理變形的有效控制措施，從而能夠提升金屬材料熱處理性能，進而提升金屬材料熱處理的整體質量。

1熱處理變形的呈現形式

1.1尺寸出現改變

熱處理通常情況下包括正常的熱處理、形變熱處理、化學式熱處理。不論是哪種形式的熱處理，其熱處理的一般流程均會經過升溫、保溫和材料冷卻等金屬的溫度變化過程，尤其是一般的熱處理所需要的溫度，通常會非常高，此時金屬材料會在熱應力、變形應力和重力的作用下使金屬構件的尺寸產生一定的改變，此種尺寸的變化是宏觀的，也可以是微觀的，比如延伸、收縮、變薄、變厚等現象。其中以淬火為常見的熱處理方式。金屬構件在淬火處理過各種會產生相應的熱應力，一旦熱應力能夠產生聚集效應，就會使金屬部件尺寸發生一定程度的改變。簡而言之就是部件受到熱應力的影響，會沿著最大規格方向進行收縮，沿著最小規格方向進行膨脹，沿著孔徑方向進行收縮;在一定的應力作用下，就會沿著較大規格的方向進行延展，沿著最小尺寸方向進行收縮，部件因此會出現表面凹陷，孔徑出現膨大，一般金屬熱處理變形中，部件的尺寸變化受到了多種因素的影響作用而變得復雜多樣。

1.2形狀出現變化

金屬材料熱處理過程產生的熱應力不僅僅會造成部件尺寸產生變化，同時還造成材料的形狀出現變化，比如部件出現扭曲、彎曲等變化。針對此類部件產生軸線方面的變形，圓形部件會沿著直徑和軸線方面產生一定的變化，例如齒輪部件不僅齒輪形狀會產生一定的變化，同時還會受熱處理的影響導致齒形的變化，因而齒輪產生的偏差會大于標準的公差范圍，形狀出現大的變化。

2.金屬材料熱處理變形的影響因素

2.1應力狀態因素影響。采用金屬材料熱處理技術，會因為部件的結構因素、密度因素影響，從而引起金屬材料出現冷熱分布不均的情況。金屬材料熱處理工藝，主要分為加熱、保溫和材料處理各個階段。金屬材料在加熱以及保溫過程中，由于受到溫度的作用，部件內部的應力會產生相應的變化，進而造成材料出現一定的變形產生。一般情況下，部件內部由于應力的分布情況，會增加部件變形的幾率，其發生的頻率較高的話，會直接影響金屬材料的整體質量[1]。

2.2時效和冷處理

金屬材料熱處理中，當出現低溫回火，會造成金屬材料產生一定的變形，及時性也是主要的一項因素，低溫回火同時效性會造成碳化物的析出，進而使金屬材料的體積出現縮小，產生較大的變形。在冷卻處理模式下，材料當中存在的奧氏體會轉變為馬氏體，造成金屬材料體積出現一定的變化，造成金屬材料產生變形。

3金屬材料熱處理減少變形的主要原則

3.1易操作原則。一般情況下，金屬材料熱處理的操作，容易會受到場地條件的限制，不能使金屬的熱處理工藝做到科學化、精細化，難以達到預期的目標。為了使金屬材料變形得到有效的控制，將材料的變形控制在合理范圍內，降低金屬材料熱處理當中變形情況所受環境的影響。所以，對金屬部件熱處理變形進行有效控制的時候，應作出有效的簡化處理，降低操作的難度，保證熱處理操作的有序進行，確保金屬熱處理工藝的順利進行。

3.2實用性原則。金屬材料作為自然環境下不可再生資源，所以在金屬類資源利用過程中，要盡量減少不必要的浪費現象，強化資源的可持續發展之路。在金屬材料熱處理技術應用過程中要堅持實用性的原則，在實際熱處理過程中，應最大限度減少材料的變形，科學合理的利用資源，起到保護環境的作用，為資源的可持續發展奠定良好的基礎。在金屬材料熱處理當中，為符合相應的標準要求，要有效利用材料，加強金屬材料熱處理的質量管理。

3.3科學性原則。通常情況下，為了降低金屬材料熱處理變形的幾率，要使熱處理變形的管控方式具有科學性。為實現金屬材料熱處理變形控制目標，應圍繞科學性原則展開，保證熱處理計劃與實施手段的科學化，使熱處理設備更加完善化，對金屬材料進行熱加工處理，我們應當盡最大努力將金屬材料的變形情況控制在一定的技術標準范圍內，金屬材料熱處理只有在科學的原則指導下，依靠當前的技術工藝，使金屬熱處理得到良好的變形控制管理。

4.金屬材料熱處理變形的控制措施

4.1金屬材料熱處理當中的預處理

人們在熱處理工藝實施過程中，為了降低材料在熱處理過程中變形問題的發生，我們首先應當對金屬部件熱處理進行一定的預處理，也就是通常所說的正火處理，此種形式不但能夠保證金屬材料結構的均勻性，同時還能夠降低材料在實施熱處理工藝之后產生的變形情況。除此以外，我們想要降低金屬材料熱處理造成的變形，還可通過退火形式進行有效處理，如此一來，就能夠對金屬材料變形實施較為有效的管理控制[2]。

4.2金屬材料的熱處理

我們對金屬材料熱處理中，淬火技術是金屬材料實施熱處理技術的重要流程工藝，如果人們在金屬材料熱處理當中，沒有很好地實施有效的淬火介質，那么在金屬材料熱處理過程中，就會引起金屬材料內部應力產生一定的變化，進而引起金屬材料的結構以及形狀產生變形。所以人們在熱處理的時候，要盡可能在淬火階段減少由于淬火出現的問題，因此，這就需要相關人員熟練掌握淬火技術，并對淬火工藝不斷創新改革，另外人們在金屬部件熱處理加工的時候，要合理控制金屬部件的冷卻速度[3]。

4.3選擇科學的裝夾方式以及夾具

金屬材料加熱以及冷卻中，不同的裝夾方式能夠對金屬部件產生不同的影響。必須依據金屬部件的實際情況，選擇科學的裝夾方式以及夾具，唯有如此，才能夠降低由于熱應力不勻對金屬材料造成的變形，并且在實際金屬材料加熱以及冷卻中，可以依據情況的不同，改變原有的裝夾方式。

結束語

綜上所述，只有全面深入認識金屬材料與熱處理工藝之間的關系，更好地把控兩者之間的關系，才能夠更好地提升部件的性能，進一步提高金屬部件的質量和水平，從而提升金屬材料加工的整體質量。

參考文獻：

[1]劉亦晴.淺析金屬材料熱處理過程變形及開裂問題[J].科技經濟市場，2020（03）：3-5.

[2]李磊.金屬材料熱處理變形問題與開裂問題的解決方案探究[J].中國金屬通報，2019（11）：296+298.

[3]付占虎.關于影響熱處理變形的因素分析及減小措施探討[J].中國金屬通報，2019（09）：102+104.