熱處理過程中影響金屬材料變形的影響和改進措施

鄧興

摘 要：近年來，我國的工業化進程有了很大進展，對金屬材料的應用也越來越廣泛。為了獲得金屬材料更加優秀的性能，人們通常采用熱處理的方式對材料進行改性，使材料的性質和性能得到提高。這種在特定溫度下的熱處理和淬火過程中，金屬的分子發生改變。但是應為這種改變，材料可能會發生一些不期望的形變，在這篇文章中，我們討論了熱處理過程中金屬變形的原因和簡單地應對方法，希望對從業者提供一些幫助。

關鍵詞：金屬熱處理;影響因素;控制策略

引言

金屬材料質量的提高，成功滿足了當代生產生活的要求。但是，熱加工處理技術的使用要求比較高，處理技術的工作環境需要高要求。如果熱處理技術的工作環境不能夠符合要求，導致金屬材料變形問題的產生。所以面對此問題，技術人員要對熱處理技術與金屬加工工藝進行一定的處理，提出相關解決措施，在對熱加工技術進行改良后，達到預期效果，以此提高我國金屬材料的生產加工與應用水平，對于社會的發展也能夠起到積極的推動作用。

1影響因素分析

金屬材料在當今社會中有著重要的地位，影響著人們的日常生活，影響著各行業的生產作業，所以金屬材料的加工工藝成為金屬材料高品質的重要影響因素。與此同時，不成熟的加工工藝對金屬材料最終質量的影響也是非常大的，在采用熱處理加工工藝的過程中，面對出現的問題，總結出了一些影響熱加工工藝最終質量的因素，通過以上因素的分析研究，能夠為熱處理工藝帶來更好的材料加工工藝。金屬材料在受到熱量的影響后，根據外部的溫度不同，內部的結構的改變也是不同的，對此需要對外部的溫度環境進行分析研究。熱處理的三個環節當中，金屬材料所接收到的外部環境是不同的，三個環節中內部與外部的溫差比較大，在溫差較大的情況下，經過熱處理之后，金屬的內部受力情況發生變化，內部結構的變化，使得金屬材料受力不均，導致金屬材料在經過熱處理之后出現變形的情況，這也驗證了熱處理加工工藝對外部環境的要求問題。所以在進行金屬材料的加工處理時，要時刻觀察金屬材料的內部結構與受力情況，減少金屬材料變形現象的產生。

2面對熱處理問題的措施

2.1做好前期預處理工作

熱處理前期正火、退火等工藝都會在不同程度上影響金屬材料最終變形量。以正火處理為例，溫度升高導致材料內部變形量增加。因此，熱處理天氣應當對正火處理溫度進行嚴格控制，強化內部結構均勻性。同時，考慮到前文所提到的冷處理工藝及其時效會對熱處理變形、開裂問題產生重要影響，因此必須將對冷卻技術的選擇作為控制重點。相關人員可以基于對金屬材料尺寸參數的評估，結合金屬原材料碳化物數量、纖維鍛造方向、以及合金元素含量等多項指標，選擇最佳冷卻工藝與手段。

2.2改進淬火工藝

熱處理技術應用于金屬材料的工藝過程中，淬火是其中重要且關鍵的一個環節。熟練操作淬火工藝對金屬材料熱處理技術的應用是非常重要的。傳統的淬火工藝已經不能滿足人們對于生產技術的要求，隨著社會的發展被逐步淘汰。淬火工藝中使用的淬火介質主要有油和水等，針對不同金屬材料選用合適的淬火介質來控制金屬材料熱處理變形狀況。如今，淬火工藝的改進與革新成為企業急需解決的問題，企業應該引起高度的關注并在合適的熱處理技術上合理調控溫度，從而避免淬火工程中出現的麻煩提高淬火效率。在大多數情況下，淬火介質為水時的水溫為55℃～65℃，淬火介質為油時的油溫為60℃～80℃，將淬火速率調控在正常范圍內，有效避免金屬材料熱處理變形。

2.3運用合理的冷卻方法

目前技術條件支持下，金屬材料熱處理加工中常見的冷卻方法有：①單液淬火法。本方法具有自動、機械的優勢，但難以達到最理想的淬火冷卻速度要求，操作過程中選擇水介質可能導致變形、開裂問題，選擇油介質則可能導致材料硬度分布不均勻或不充足的問題;②雙液淬火法。本方法首先選擇冷卻速度高的液體介質，將加熱后金屬材料冷卻至300℃范圍內，然后用冷卻速度更緩慢的液體介質將其冷卻至正常室溫。以碳鋼金屬材料為例，在水中冷卻達到300℃以內然后轉油冷卻至失穩狀態，合金鋼材料冷卻順序則正好相反;③分級淬火法。本方法是指金屬材料經加熱后先置于硝鹽浴或堿浴中，其溫度略高于馬氏體轉化反應起始溫度，保溫5分鐘左右且材料內外部溫度均衡后在空氣中冷卻至室溫狀態，但受到冷卻水平的影響，分級淬火法通常僅用于刀具、模具等尺寸小、精度要求高的金屬材料熱處理工藝中。

2.4有效加工

在金屬材料熱處理過程中，機械加工環節需要保證余量存留的合理化，為金屬材料變形量提供充足保證，淬火合格率也能夠得到明顯提升。由于夾裝工具不同會對金屬材料形狀產生影響，因此在金屬材料熱處理操作過程中，要明確加工零件的要求及特點等情況，對夾裝方式進行合理化選擇，降低熱應力不均衡而造成變形的幾率。若金屬材料加工過程中需要采取熱處理措施，則需要保證金屬材料具備形變的條件。要對金屬材料變形規律形成正確認識，保證淬火變形合格率，切實提升金屬材料質量，依據加工工件技術要求來衡量金屬材料變形值，確保變形處于合理范圍內。

2.5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。2.6采用合理的裝夾方式

在加熱、冷卻過程中裝夾方式的不同，加工件形狀受到的影響也就不同。采用合理的裝夾方式不僅能夠讓工件均勻受熱，還能減少因熱應力分布不均和組織應力分布不均造成的工件變形。在裝夾的過程中，可以根據實際情況改變裝夾的方式，通過補償墊圈、疊加墊圈等實現裝夾方式的合理化。

結語

綜上所述，現代社會中，金屬材料的應用已經遍及人們生活的方方面面。金屬材料的改進革新伴隨科學技術的發展在不斷變化。現在，將熱處理技術用于金屬材料已經非常普遍，但緊隨著這一技術革新的同時也帶來新的問題，即在金屬材料熱處理過程中金屬材料產生的變形問題。文章通過介紹金屬材料熱處理過程中變形的種類和影響因素分析，明確了金屬材料熱處理技術使用過程中需要遵守的原則和控制策略研究，更加充分的對金屬材料熱處理變形有了了解。通過文章分析知道了金屬材料熱處理流程在實施的過程中，要對金屬材料和熱處理工藝兩者均有足夠充分的了解，從而保障工藝的質量并有效避免金屬材料熱處理變形現象的發生。金屬材料熱處理變形影響的主要環節包括淬火過程、冷卻過程和加工過程等，所以熱處理過程中溫度的控制至關重要。金屬材料熱處理技術效率高的企業會在競爭激烈的市場中占得一席之地。不僅會提高企業的知名度和利潤率而且在一定程度上減少了資源的浪費并保護社會環境。

參考文獻：

[1]潘美玲.金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略分析[J].科技風，2020（10）：168.

[2]李建國，陳艷輝.基于金屬材料熱處理變形及開裂處理技術[J].世界有色金屬，2019（23）：153+155.

[3]左歡.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制探討[J].世界有色金屬，2019（22）：1～2.