淺析金屬材料熱處理過程變形及開裂問題

史尚司

湖南中興設備安裝工程有限責任公司 湖南株洲 412000

1 金屬材料熱處理工藝應用分析

金屬材料熱處理中，有四個方面的步驟，分別是退火、正火、淬火以及回火。熱處理在進行過程中，對金屬材料進行加熱時，當溫度達到30-50度左右，應延長一段時間進行處理。

為了進一步提高金屬材料的性能，應對金屬材料進行熱處理，尤其是熱處理后，會有一些碳化物和顆粒殘留在材料中，從而消除了金屬材料的內應力并提高了金屬的柔韌性以及材料的強度，使其在工業生產中更有效。此外，采用熱處理技術可以對金屬材料的機械性能予以改善，以減少局部塑形變形和表面的損傷，從而減少裂縫的發生率[1]。

2 金屬材料熱處理變形及開裂出現的主要原因

2.1 金屬熱處理內應力塑形變形

金屬材料的熱處理過程中，需要經歷三個階段，分別是加熱、儲熱以及冷卻。當金屬材料在加熱和冷卻中出現不均勻的情況是，會導致各種變化的發生，并導致金屬材料在熱處理的過程中出現內應力，金屬材料受到內應力的影響，容易出現塑形、變形等問題。

2.2 金屬熱處理的比容變形

在金屬材料的熱處理過程中，它受金屬各種內部結構的影響當發生相變時，由于體積和尺寸的變化，特定的體積變形將發生，與內部應力和變形相比，單位體積變形具有方向不確定的特征，組織結構相對均勻。

2.3 冷卻方式選擇錯誤

通常情況下，是通過四個步驟對金屬材料進行熱處理。進行實際操作時，應重視對冷卻技術的應用和選擇。如果沒有正確使用冷卻技術，將會在很大程度上導致金屬材料冷卻不均勻的出現，對金屬材料的后續加工也有一定影響[2]。

2.4 溫度把控不合理

金屬材料的熱處理對環境溫度有很高的要求，如果在操作過程中不能有效地控制溫度，則會發生熱處理變形和金屬材料開裂的情況。例如，如果直接對金屬材料進行熱處理而沒有精確的溫度測量，則會引起金屬材料報廢的問題。

3 金屬材料熱處理變形及開裂問題的解決對策

3.1 強化對金屬工件結構的處理

在設計金屬材料的工作部件的過程中，相關人員必須充分考慮到熱處理操作可能引起的變形問題，并通過在操作過程中引導工件來固定工件的變形。如果無法直接襯砌工件，則必須確保對工件進行足夠的加工，以免因熱處理不當而導致工件變形和脫落。在滿足工件的基本性能的情況下，在設計工件時，應確保橫截面力的均勻分布，并確保工件結構的對稱分布。

3.2 合理調節工件熱處理工藝參數

工件熱處理工藝的技術參數包括加熱速度、加熱溫度、保持時間、冷卻速度等。為了提高工件的加工效率，在工件的熱處理期間必須選擇適當的加熱速度和加熱溫度，并且必須建立熱處理的基本保持時間。當參數設定時，有必要充分計算出工件的厚度，以確保工件在熱處理過程中具有均勻的組織轉變時間，目的是減少技術工件的組織變形。

3.3 加強對金屬材料熱處理過程中冷卻技術的把控

冷卻是金屬材料熱處理中的重要環節。經過一系列熱處理后，殘留的奧氏體可以轉化為金屬材料的體積，并且在一系列加熱和淬火后會分解成馬氏體為了提高熱處理的效率，有必要合理地控制冷卻技術的使用。在操作的具體實施中，各部門可以根據金屬材料尺寸帶的要求選擇冷卻技術，并結合原材料的微原子結構，如碳化物的量、合金化的含量元素、纖維鍛造的方向和指導金屬材料的應用。

3.4 采取措施減少金屬材料熱處理過程中的殘留應力

在金屬材料的熱處理中，會產生一定的應力，而殘留下的應力會對金屬表面的保護膜產生一定的破壞作用，從而導致材料變形，并使材料的質量也出現一定的問題。為此，相關部門應采取一定的措施，減少材料中殘留的應力。同時，在對材料進行熱處理時，應根據材料性能的不同，加入適當的元素，以使材料的使用壽命得到延長，并符合其工藝特點。除此之外，在進行熱處理的過程中，也需要對材料中存在的問題予以解決，防止由于材料過度粗糙，而引起材料的變形和破裂[3]。

3.5 強化對金屬材料熱處理溫度的控制

在對制定的材料進行熱處理時，需要重視的就是材料的溫度。在熱處理的過程中，如果沒有合理的控制，將會對熱處理帶來影響，使金屬材料的質量也進一步降低。為了針對問題進行有效的解決，應對金屬熱處理過程中的溫度進行有效的控制[4]。

3.6 合理選擇冷卻介質

在冷卻操作中，需要必要的環境刺激，同時在進行循環冷卻處理時，還需要循環泵進行。以上一系列處理用于減少工作部件周圍溫度不均勻變形的相反影響?？紤]到進液方式對熱處理過程中的冷卻變形和金屬件的冷卻操作的影響，石棉纏繞法可用于處理操作中的緩慢冷卻[5]。

4 結語

總之，金屬零件在工業生產中以成為其最重要的組成部分。在零件材料的設計和選型過程中，對材料的綜合性能越來越高。進行材料生產和加工時，經過熱處理對材料的質量也有新的要求。在對金屬材料的熱處理變形進行分析時，應主要對熱處理的工藝參數以及導致變形、開裂的問題進行分析，以在很大程度上提高金屬才來的使用壽命。以此減少金屬材料在使用過程中的資金、材料浪費問題。