熱處理過程中金屬材料變形的影響與優化策略

肖 凱

（遼寧力康職業衛生與安全技術咨詢服務有限公司，遼寧 沈陽 110180）

1 熱處理過程中金屬材料變形的影響因素

1.1 應力狀態

在進行金屬材料熱處理時，通常會因為材料結構問題、密度問題以及外界因素等問題而致使金屬材料出現冷熱不均勻分布的現象。一般情況下進行金屬材料熱處理主要經過加熱、保溫以及冷卻這三個內容。在加熱與冷卻環節，金屬材料自身內部應力會跟著溫度變化而改變，從而大大增加了金屬材料變形的幾率。通常來說，在對金屬材料進行熱處理時常常會因為內部應力分布不均而致使變形的問題出現，這就是內應力塑性變形，極易導致金屬材料發生變形。

1.2 熱處理工藝

金屬材料的熱處理技術雖然能夠簡單的劃分為加熱、保溫與冷卻這三個過程。不過在實際運用過程中，其還包括了正火、淬火、回火和退火等多種內容。并且在具體處理過程中還需要根據材料類別來對有關操作進行調整，所以在實質上來說，金屬材料的熱處理工藝具有一定的復雜性。不過就現階段看來國內在控制金屬材料熱處理工藝以及溫度上還有所欠缺，無法精準的對其溫度進行管控，從而極易損壞到金屬材料結構，進而引發變形。

1.3 比容變形

在熱處理鋼材料時，因為結構組織相容不同，相變環節發生的尺寸、體積等變化即比容變化。在實際生產中應用比容變形，一個較為重要的方法就是利用制定的熱處理技術來得到單純的比容變形。比容變形沒有一個明確的方向，如，在熱處理鋼材料時，因為該類材料結構比較均勻，所以實際比容變形在不同方向的變現上是相同的。并且比容變形和熱處理次數以及零件尺寸、體積的變化程度并無關系。

1.4 工件的機械加工方式

在進行金屬材料熱加工過程中，因為切削用量并不相同，所以在對細長類工件進行加工時通常會出現不同程度的殘余應力，從而還會大大增加淬火變形的敏感度。再者，采取繼續方式加工金屬材料預留的熱處理變形量、加工余量以及機加工量間出現較大誤差，從而引發無法對材料熱處理變形進行修復的問題出現。

2 熱處理過程中金屬材料變形的優化策略

2.1 科學開展金屬材料熱處理的預處理工作

經過多年實踐可知，金屬材料通過正火處理后，不但能夠有效提升材料自身構的均勻性和完整性，并且還能降材料內部應力對材料產生的影響減小，能夠有效抑制熱處理過程中金屬材料的變形情況。不僅如此，要想有效減小金屬材料的熱處理變形，還能夠科學采取退火工藝，來有效控制熱處理金屬材料過程中的變形量，更好的推動金屬材料熱處理技術水準的提升。

2.2 合理采用金屬材料熱處理淬火工藝

在金屬材料熱處理工作中，一項非常關鍵的環節就是淬火工藝，并且其發揮了非常重要的作用。如若沒能正確采用淬火介質，便會破壞了金屬材料內部應力變化的平衡，進而影響到了材料的形狀和結構。所以，務必要能夠在熱處理金屬材料時，盡量將淬火環節可能會產生的失誤避免，所以需要有關工作人員能夠積極革新淬火工藝。在該工藝的冷卻環節，務必要能夠對其冷卻的速度進行合理調節，切實保障在淬火環節金屬材料的變形量減小。通常使用頻率較高的淬火介質是油與水，一般都是控制其水溫在55～65℃之間，以保證淬火速度與冷卻質量。如若介質采用的是油，那么需要控制油溫在60～80℃范圍內，并且要將淬火速度合理提升，以最終保證冷卻效果達標。通過正確選擇金屬材料的淬火速度與直接，不但能夠切實減小金屬熱處理對材料內部應力產生的影響，并且還有有利于對其變形量的控制。

2.3 正確選用金屬材料熱處理的冷卻方法

當前，在熱處理金屬材料時，通常會使用到單液淬火、雙液淬火等方法。其中單液淬火主要是指采用一種介質來冷卻處理材料。該種方法能有效提升淬火效率，不過并不能對其速度進行控制；雙液淬火則指的是往具有較高冷卻速度的介質中放入金屬材料，讓其可以快速將溫度降低到300℃左右，隨后再把它放至冷卻速度低的介質中實施再次冷卻。一經冷卻后，金屬的變形會產生巨大影響。如若在熱處理過程中，金屬快速發生冷卻，極易導致其表面冷卻不均勻，進而加大了金屬的拉應力，進而增加其變形量。所以，務必要在保證金屬強度正常的基礎上，使用預冷與分級降溫的方法來冷卻金屬材料，這樣一來方可切實有效的減少因為金屬不均勻冷卻而引發的金屬變形情況出現。

2.4 科學選用夾具與裝夾方式

裝夾方式會根據工藝的不同而有所不同，并且加工件形狀所受影響也有所差別。務必要結合零件的具體情況來采用相應的夾具以及裝夾方式，這樣方可減小由于熱應力不均勻而導致工件變形的情況出現。

3 結語

總而言之，在進行金屬材料加工過程中一個重要環節就是熱處理，并獲得了廣泛的運用。其實質在于對金屬表面與內部的組織形態結構發生改變來達到提升其使用功能以及工藝性能的目的。但是在進行熱處理過程中常常會出現金屬變形的情況，所以要求相關工作人員能夠正確掌握熱處理過程中金屬材料變形的影響因素，并采取有效的優化策略進行解決，切實提高金屬材料熱處理的效率與質量。