金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

王玉辰

摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，各領域建設邁入了一個全新的時代，金屬材料作為最基本的元素，其應用范圍越發(fā)廣泛。為了進一步滿足了工業(yè)生產(chǎn)多樣化、專業(yè)化的需求，很多企業(yè)在金屬材料加工中進行了熱處理操作，但同時受多重因素影響，出現(xiàn)了不同程度的變形現(xiàn)象，降低了其使用性能及壽命。時至今日，有關金屬材料熱處理變形控制方面的研究備受關注。本文基于對金屬材料熱處理變形影響因素的簡述分析，就其有效控制策略進行了研究。

關鍵詞：金屬材料;熱處理變形;影響因素;控制策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.052

0 引言

在金屬加工制造領域，熱處理技術應用相當普遍，改善了金屬材料的物理及化學性質，使之內部結構發(fā)生了改變和優(yōu)化，其性能大幅提升，滿足了多樣化的應用需求。但是在具體的操作實踐中，金屬材料熱處理對整個工作環(huán)境及技術應用有著極高要求，需結合實際情況對其操作工藝進行創(chuàng)新優(yōu)化，減少金屬材料熱處理變形量，進而推動金屬加工制造行業(yè)發(fā)展。

1 金屬材料熱處理變形影響因素

隨著現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展，金屬材料因其韌性強、塑性佳、高強度等特性，有著極其廣泛的應用，其在硬度、耐久性等方面的性能表現(xiàn)，會受外界環(huán)境因素影響作用。據(jù)科學研究表明，金屬材料熱處理過程中，會因應力狀態(tài)、處理工藝以及加工方式等因素影響，出現(xiàn)變形現(xiàn)象，進而影響到了后期應用。具體而言，金屬材料因其本身的密度、結構等構成特點，加之外界因素影響，在進行熱處理過程中，可能會出現(xiàn)不等時性、冷熱不均衡分布等問題，并在內應力的作用下，產(chǎn)生變形，并隨著熱處理頻繁，出現(xiàn)明顯的方向性。同時，要想了解工藝流程對金屬材料熱處理變形的影響，首要對其進行全面分析。在實際操作踐行中，金屬材料的熱處理包括正火、淬火、回火以及退火等工藝，并因材料屬性差異進行操作調整，是一個相當繁瑣的流程?，F(xiàn)階段而言，我國在金屬材料熱處理工藝上的溫度控制技術存有缺陷，容易破壞其結構，導致變形發(fā)生。此外，較大的金屬材料預留熱處理變形量、加工余量等誤差，亦是造成變形的重要影響因素。

2 金屬材料熱處理變形控制策略

綜合來看，金屬材料的熱處理變形是一個多因素影響作用的過程，其有效控制需從各個環(huán)節(jié)入手。作者基于上述分析，結合實踐經(jīng)驗，針對性地提出了以下幾種金屬材料熱處理變形控制策略，以供參考和借鑒。

2.1 合理淬火

在整個金屬材料熱處理工藝流程中，淬火作為最核心的工作之一，對變形產(chǎn)生了重要影響作用。在具體踐行過程中，相關工作人員應注重工藝技術創(chuàng)新，從多個維度上降低淬火失誤率。事實上，不合理的淬火介質，很大程度上增加了金融材料內應力失衡，最終導致變形出現(xiàn)?，F(xiàn)階段而言，常見的金屬材料淬火介質包括水和油，對其溫度控制至關重要。一般情況下，水溫應控制在五十五攝氏度到六十五攝氏度之間，而油溫則提升到六十到八十攝氏度之間，同時注意提高淬火速度，以產(chǎn)生良好的冷卻效果，減少金屬材料變形量?？茖W的淬火工藝處理，將對金屬材料熱處理變形控制產(chǎn)生舉足輕重的影響。

2.2 科學冷卻

不同的金屬材料熱處理，所采取的冷卻方案不盡相同，科學冷卻是確保金屬材料熱處理變形控制的有效舉措。目前來講，金屬材料的熱處理主要包括單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火以及等溫淬火等。其中，單介質淬火工藝模式下，在一種淬火介質中完成淬火零件的冷卻，具有操作簡便的特性，很容易實現(xiàn)機械化、自動化，因而工作效率更高，但是對淬火速度的控制難度較大，容易導致金屬材料出現(xiàn)變形、開裂等問題。而雙介質淬火則是通過特殊介質的快速冷卻功能，將淬火零件溫度迅速降至三百攝氏度，在經(jīng)過兩到三分鐘的保溫處理之后，將之放入冷卻速度較低的介質當中，進行二次冷卻處理。不同的冷卻速度要求決定了冷卻介質的不同。長期實踐經(jīng)驗表明，過快的冷卻速度，會增加金屬材料內部拉應力，繼而影響其淬透性，導致變形量增大。因此，為了有效控制金屬材料熱處理變形，應科學選擇冷卻方案。

2.3 有效加工

如上分析，金屬材料熱處理過程中，需在之前的機械加工中存留合理余量，保證金屬材料變形量充足，提高淬火合格率。與此同時，夾裝工具的差異，亦會對金屬材料形狀產(chǎn)生不同程度的影響。在具體操作來看，要認真分析加工零件的實際情況，包括要求、特點等，選擇有效的夾裝方式，避免熱應力不均衡導致金屬材料變形。與此同時，值得注意的是，如遇金屬材料加工中需進行熱處理，那么還需進行上述操作，即保證足夠的金屬材料形變余地。在系列工作完成之后，可依據(jù)金屬材料的變形規(guī)律，通過淬火變形合格率，來改善金屬材料質量，確保金屬材料變形值符合加工工件技術要求。事實上，有效的加工方式選擇，對控制金屬材料熱處理變形具有重要價值意義，應當?shù)玫礁叨戎匾暋?/p>

3 結語

總而言之，金屬材料熱處理變形是一個多因素作用的過程，包括應力狀態(tài)、處理工藝以及加工方式等諸多方面影響，其控制作為一項系統(tǒng)化工程，需從上述各個環(huán)節(jié)入手。由于個人能力有限，加之金屬材料熱處理變形復雜，本課題研究任重而道遠，作者希望學術界大家持續(xù)關注此課題研究，結合實際情況，針對性地提出更多有效控制措施。

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