淺談金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略

吳愛青

（鄂爾多斯生態(tài)環(huán)境職業(yè)學(xué)院，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010）

金屬材料熱處理是一種對金屬原料進行加工的工藝，通過退火、淬火、回火等流程完成對金屬材料的熱處理工作，通過熱處理工藝加工過的金屬材料，有著更好的金屬性能，利用這些金屬材料制作的機械設(shè)備，抗磨損能力更高，具有更長的使用壽命[1]。但是在金屬材料熱處理加工的過程中，不能控制好金屬的應(yīng)力，就會產(chǎn)生金屬材料的形變，嚴(yán)重時會讓金屬材料開裂，進而降低金屬的質(zhì)量[2]。

1 造成金屬材料熱處理變形的主要因素

（1）金屬材料內(nèi)部成分與應(yīng)力的影響因素。在金屬材料熱處理加工過程中，金屬材料內(nèi)部的組織成分也是引起金屬材料變形的影響因素之一，在淬火或城中，金屬材料內(nèi)部成分會出現(xiàn)變化，一些碳化物被析出，這樣會減小金屬材料的整體體積，同時也會改變金屬材料的原始強度，最終引起金屬材料變形量提高，金屬材料出現(xiàn)變形的問題。對金屬材料進行熱處理可以提高金屬的抗氧化能力，并且提高金屬材料的抗磨損能力，利用熱處理技術(shù)改變金屬強度的同時，也會在熱處理的過程中提高金屬的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超出金屬材料的屈服強度時，金屬就會出現(xiàn)變形。另外在熱處理的加工過程中，應(yīng)力產(chǎn)生的位置也有所不同，不能平衡金屬材料中應(yīng)力的分布，也是造成金屬材料熱處理變形的原因之一。

（2）時效處理階段引發(fā)金屬變形的因素。在對金屬材料進行時效處理的階段，需要將經(jīng)過固溶熱處理的金屬材料放在高于常溫的環(huán)境中靜置，讓金屬材料逐漸析出其中的碳化物，進而提高金屬的硬度，但是在析出碳化物的過程中，金屬材料可能會出現(xiàn)體積變小的問題。另外在金屬材料溫度下降，的過程中，金屬內(nèi)的應(yīng)力會逐漸變小，隨著應(yīng)力減小，金屬也可能會出現(xiàn)變形的可能。

2 金屬材料熱處理技術(shù)的操作原則

（1）保證操作的科學(xué)性。金屬材料熱處理工作需要保證操作的科學(xué)性，熱處理操作應(yīng)該建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同屬性的金屬材料，合理的做出檢測分析，保證金屬材料信息獲取的準(zhǔn)確性、完整性。掌握了準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)后，再制定相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和工藝流程。金屬材料熱處理工作需要保證充分的技術(shù)支持，技術(shù)人員應(yīng)該對工藝流程加以監(jiān)督，根據(jù)情況給予相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)，進而保證熱處理工藝的規(guī)范性和科學(xué)性，最終實現(xiàn)提高金屬材料熱處理變形控制水平的目的。

（2）營造良好的生產(chǎn)環(huán)境。良好的生產(chǎn)環(huán)境是保證加工生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)之一，從事金屬材料加工生產(chǎn)的工廠往往需要建立在城市的近郊，這樣才不會對城市環(huán)境產(chǎn)生影響。為了提高金屬材料熱處理變形控制能力，必須消除環(huán)境因素造成的影響，這樣才能更好的控制金屬材料的應(yīng)力，最終減少金屬材料變形問題的發(fā)生。應(yīng)該提高工廠的硬件支持水平，保障生產(chǎn)中有先進的設(shè)備支持，進而降低熱處理難度，保障加工各個環(huán)節(jié)的工藝質(zhì)量，最終達到提高加工生產(chǎn)水平的目的。

（3）提高工作人員的專業(yè)技術(shù)水平。想要提高金屬材料的加工生產(chǎn)水平，企業(yè)還應(yīng)該提高操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，應(yīng)該引進更加先進的生產(chǎn)設(shè)備，定期組織操作人員進行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。提高了操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，操作人員就能更加了解各種金屬材料的特性，進而更加科學(xué)合理的使用不同的加工工藝，同時也能更加規(guī)范的完成工藝流程，進而就能保證最后的生產(chǎn)質(zhì)量，減少金屬材料熱處理是出現(xiàn)變形問題的可能。

3 金屬材料熱處理變形的控制措施

（1）熱處理技術(shù)中的退火工藝。金屬材料熱處理技術(shù)的第一步就是對金屬材料進行退火，保證退火工藝環(huán)節(jié)的加工質(zhì)量，這就避免了在金屬材料退火環(huán)節(jié)產(chǎn)生金屬變形的問題。

在進行淬火前，需要先對金屬材料進行正火處理，成活處理主要是讓金屬材料適應(yīng)相對的溫度，進而提高淬火質(zhì)量，正火處理階段應(yīng)該控制好爐內(nèi)溫度，進而防止正火處理因溫度過高造成的金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形。在正火處理時根據(jù)爐內(nèi)溫度，加入退火工藝，利用退火工藝降低金屬材料的硬度，也可以降低金屬材料的應(yīng)力數(shù)值，進而避免金屬材料因應(yīng)力過高超出金屬材料的屈服強度，保證金屬做好淬火前的準(zhǔn)備工作，保障淬火時的熱處理質(zhì)量。

（2）熱處理技術(shù)中的淬火工藝。對金屬材料的淬火處理工藝是熱處理技術(shù)中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，淬火處理工藝的技術(shù)水平對金屬材料的加工質(zhì)量影響最大，淬火溫度、淬火介質(zhì)都是對金屬材料內(nèi)部應(yīng)力變化的影響因素，應(yīng)力過高就會造成對金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改變。所以在金屬材料熱處理加工時，操作人員應(yīng)該重視淬火處理環(huán)節(jié)的工作，重點提高淬火處理環(huán)節(jié)的加工質(zhì)量，根據(jù)金屬材料屬性的不同，合理的控制溫度，科學(xué)的選擇淬火介質(zhì)，這樣才能讓金屬材料的應(yīng)力分布更加均勻，避免局部應(yīng)力過高而造成的金屬材料變形。通常使用的淬火介質(zhì)以水油、鹽水為主，在使用水油進行淬火時，當(dāng)水油的溫度在450℃～550℃之間時，其冷卻速度為500℃/s，當(dāng)水油的溫度降低到250℃～350℃時，其冷卻速度為280℃/s。使用鹽水作為淬火介質(zhì)，會讓冷卻速度提升，通常鹽水的冷卻速度是水油的2倍，例如，當(dāng)水油的溫度在550℃～650℃時，冷卻速度應(yīng)為600℃/s，而使用了鹽水后，同樣的溫度下，其冷卻速度將達到1200℃/s。因此使用鹽水作為淬火介質(zhì)時，應(yīng)該根據(jù)金屬材料對冷卻速度的要求，合理的控制淬火介質(zhì)的溫度，進而避免因冷卻速度過快造成的金屬材料變形。

（3）合理的選用淬火方法確保冷卻效果。在對不同金屬材料使用熱處理工藝時，應(yīng)該根據(jù)金屬材料的不同屬性，選擇更加適合的淬火方法，淬火方法較為常見的有單液淬火法和雙液淬火法。而使用雙液淬火法是利用冷卻速度較高的淬火介質(zhì)進行金屬材料的冷卻，當(dāng)金屬材料達到350℃左右時，在放入另一種冷卻速度較慢的淬火介質(zhì)，最終讓金屬材料達到常溫。使用雙液淬火法可以更加準(zhǔn)確的控制金屬材料的冷卻速度，進而避免冷卻速度過快造成的變形問題。

4 結(jié)語

綜上所述，金屬材料熱處理技術(shù)是提高金屬材料性能的重要加工技術(shù)，控制好熱處理中的各個工藝環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，減少金屬材料熱處理變形的發(fā)生，有利于企業(yè)節(jié)省成本，進而提高企業(yè)的收益，促進企業(yè)的進一步發(fā)展。隨著社會的發(fā)展、科技的進步，城市建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)對金屬材料的質(zhì)量要求更高，需要金屬材料具備更高的強度及耐久度，這也就需要金屬生產(chǎn)加工企業(yè)有著更高的技術(shù)水平，這樣才能滿足市場需求。因此，提高金屬材料熱處理技術(shù)水平是至關(guān)重要的，也是企業(yè)為了更好的應(yīng)對未來市場首先要做到的。