金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略研討

王寶倉，張遠(yuǎn)沖

（西寧特殊鋼股份有限公司，青海 西寧 810005）

采用熱處理技術(shù)對(duì)金屬材料的加工處理，不僅能夠提高金屬材料的性能，而且還有利于其他領(lǐng)域的穩(wěn)定發(fā)展，使金屬材料能夠充分地發(fā)揮出自身的重要作用與價(jià)值。但是，在熱處理加工的過程中，會(huì)受到一些因素的影響，影響了整體的質(zhì)量與效率，完全不利于金屬材料的發(fā)展。因此，本文主要針對(duì)金屬材料熱處理變形影響因素進(jìn)行了分析，并結(jié)合實(shí)際情況，制定出了相應(yīng)的控制策略，確保整體質(zhì)量與效率，滿足金屬材料熱處理加工的基本需求。

1 金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1 應(yīng)力狀態(tài)影響因素

在對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的過程中，由于受到金屬材料自身因素的影響，例如金屬材料的結(jié)構(gòu)、密度等問題，使金屬材料的冷熱分布不均勻，對(duì)熱處理加工工藝的加熱、保溫、處理三個(gè)階段都產(chǎn)生了重要的影響。對(duì)于金屬材料熱處理加熱與保溫階段，主要是受到了溫度的變化影響，使金屬材料的內(nèi)部應(yīng)力也發(fā)生著一定的變化，那么就會(huì)造成材料的變形[1]。一般情況下，初選了應(yīng)力分布不均勻的情況，使金屬材料出現(xiàn)變形的幾率就越大，同時(shí)對(duì)頻率也造成了一定的影響，無法確保金屬材料的整體質(zhì)量。

1.2 淬火介質(zhì)影響因素

在金屬材料熱處理工藝中，淬火介質(zhì)對(duì)整體的工藝效果有直接的影響，是到導(dǎo)致金屬材料變形的重要影響因素。那么就需要對(duì)淬火介質(zhì)合理地選擇，注重其自身的質(zhì)量問題，確保淬火產(chǎn)生的效果良好，避免對(duì)淬火的穩(wěn)定性產(chǎn)生制約的影響[2]。與此同時(shí)，要控制介質(zhì)的攪拌速度，確保操作方法的正確性，才能薄面對(duì)金屬材料的質(zhì)量產(chǎn)生影響。相反，介質(zhì)攪拌的速度與方法都不合理，那么就會(huì)直接導(dǎo)致金屬材料的變形。

1.3 預(yù)處理影響因素

開展預(yù)處理工作，主要是能夠?qū)?shí)施中產(chǎn)生的應(yīng)力消除，需要在熱處理前實(shí)施。做常見的預(yù)處理方式就是正火處理法。但是，采用此方法，雖然是對(duì)一定的應(yīng)力有效地消除，但是也會(huì)受到場(chǎng)地因素的影響，在冷卻的過程中，使眾多的材料出現(xiàn)堆冷，一旦這種現(xiàn)象的發(fā)生，就會(huì)對(duì)加熱爐內(nèi)的冷卻效果產(chǎn)生反差的影響，不僅冷卻的效果并不理想，而且還會(huì)對(duì)金屬材料的組織產(chǎn)生破壞。

2 金屬材料熱處理變形控制策略

2.1 加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理變形的控制與管理

為了能夠控制金屬材料熱處理變形的幾率，就需要針對(duì)實(shí)踐情況綜合分析，能夠?qū)卣鸩牧峡茖W(xué)處理，不僅能夠確保金屬材料整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而且還避免出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，能夠在根源問題上有效地降低了金屬材料變形幾率。由于金屬材料各自的差異性，整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都大不相同，因此，在熱處理的實(shí)施工序中，需要對(duì)金屬材料的整體結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等綜合分析，對(duì)熱處理的工序合理地制定，從而能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的效果，避免金屬材料出現(xiàn)變形的情況。加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理變形的控制與管理，雖然整體的效率比較高，但是需要的費(fèi)用成本卻比較高，在實(shí)施的過程中花費(fèi)的時(shí)間也比較長，因此，也需要結(jié)合金屬材料及加工的具體要求，合理地選擇處理方式。

2.2 合理選擇冷卻方法

在金屬材料的熱處理工藝中，最常用的冷卻方式有分級(jí)淬火冷卻方式、單液淬火冷卻方式、等溫淬火冷卻方式、雙液淬火冷卻方式。每一種冷卻的方式都具備自身的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)。對(duì)分級(jí)淬火冷卻方式的選擇，最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠有效地降低應(yīng)力，確保金屬材料結(jié)構(gòu)的完整性。但是，也存在著一些缺點(diǎn)，在實(shí)施的過程中需要使用到鹽液、堿液，加大了成本費(fèi)用。選擇單液淬火冷卻方，主要的優(yōu)勢(shì)是具有自動(dòng)化與機(jī)械化的功能，對(duì)整體的實(shí)施效果提升。缺點(diǎn)就在于實(shí)施的過程中對(duì)冷卻的速度無法合理地控制。等溫淬火冷卻方式的使用，主要適用在加工要求比較高的金屬材料中，缺點(diǎn)是實(shí)施的時(shí)間比較長，成本高。

雙液淬火冷卻方式，主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的金屬材料，缺點(diǎn)就是需要與預(yù)冷操作結(jié)合使用。那么就需要結(jié)合實(shí)際情況，選擇出最佳的方式，能夠有效地降低變形幾率。

2.3 淬火介質(zhì)的選擇

對(duì)于淬火介質(zhì)的選擇，如果選擇的不夠合理，那么就會(huì)加大金屬材料的內(nèi)部應(yīng)力，也就出現(xiàn)了金屬材料變形的情況，嚴(yán)重的會(huì)使金屬材料出現(xiàn)開裂問題，對(duì)整體的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。

目前，所選擇的淬火介質(zhì)，主要的是油與水。那么在實(shí)施的過程中，對(duì)具體的溫度有一定的要求，最適合的穩(wěn)定是在550℃～650℃之間，能夠使淬火的效果達(dá)到最佳的狀態(tài)，并且的冷卻速度也比較好。但是，如果溫度控制在200℃～300℃之間，那么就會(huì)降低冷卻效果，整體的速度也比較緩慢。一旦冷卻的速度降低，就會(huì)發(fā)生材料變形的情況。對(duì)此，需要添加鹽液與堿液，能夠提升整體的冷卻速度，對(duì)金屬材料的變形加強(qiáng)控制。如果是針對(duì)硬度比較高的金屬材料熱處理的加工，則需要選擇油淬火介質(zhì)，能夠滿足加工的需求，還有效地降低變形幾率。

2.4 采用機(jī)械化加工技術(shù)

對(duì)于金屬材料的熱處理加工工序，是固定的，只是由于加工的金屬材料不同，導(dǎo)致工藝的實(shí)施工序出現(xiàn)了差異性。針對(duì)大多數(shù)的金屬材料加工，其熱處理的工藝環(huán)節(jié)都是在最后的階段，但是，也有一些金屬材料的加工，熱處理工藝是在中間環(huán)節(jié)中，主要是受到了金屬材料自身因素的影響。機(jī)械加工的處理，對(duì)于余量的處理是比較簡答的，通常情況下，對(duì)在加工的過程中對(duì)余量的預(yù)留，對(duì)金屬材料出現(xiàn)變形預(yù)留了一定的范圍。針對(duì)已經(jīng)加工完成的金屬材料，如果需要進(jìn)行二次的加工處理，最主要是對(duì)變形的規(guī)律詳細(xì)了解，采用結(jié)合反變形的方式處理，能夠有效地提高材料加工處理的合格率，對(duì)材料變形有效地控制。

2.5 零件結(jié)構(gòu)的配置

加強(qiáng)化對(duì)零件結(jié)構(gòu)的合理配置，能夠以實(shí)際生產(chǎn)的需求為重要基礎(chǔ)，對(duì)需要加工的金屬材料薄厚合理地控制，避免由于零件結(jié)構(gòu)的影響而產(chǎn)生材料的變形情況，對(duì)材料截面操作時(shí)需要確保整體的平整與均勻，為后續(xù)的冷卻工作奠定良好的基礎(chǔ)，還對(duì)零件結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性全面地提高。

此外，還需要對(duì)零件整體結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，能夠?qū)Σ牧献冃萎a(chǎn)生積極的影響，避免零件出現(xiàn)棱角、溝槽等情況。最主要的是對(duì)零件交界處的處理，通常情況下都是以圓角過渡設(shè)置。

3 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于金屬材料的熱處理工藝實(shí)施過程中，會(huì)受到一些因素的影響，使材料出現(xiàn)了變形的情況，那么就需要對(duì)此科學(xué)地解決，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)綜合因素的分析，加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理變形的控制與管理、采用機(jī)械化加工技術(shù)、淬火介質(zhì)的選擇等，都能夠有效地降低材料變形幾率，從而確保整體的加工質(zhì)量與效率。