金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略

吳紹凱

摘要：金屬材料在對(duì)金屬材料進(jìn)行加工處理的過(guò)程中，熱處理技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。其有助于金屬材料的制造和加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)變形的科學(xué)控制，以保證在實(shí)際生產(chǎn)中熱處理過(guò)程的有效應(yīng)用，對(duì)中國(guó)的金屬行業(yè)提升生產(chǎn)能力、提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，推動(dòng)相關(guān)企業(yè)的快速健康的發(fā)展在一定程度上。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理；影響因素；策略

處理在金屬材料加工制造材料的應(yīng)用中，有效提高了金屬材料的性能，所以對(duì)熱處理變形因素的研究，從而提出的有效解決措施和方案，有利于金屬材料制造和加工企業(yè)對(duì)熱處理規(guī)避變形進(jìn)行有效的控制，滿足了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防金屬材料的需要，減少了金屬材料資源的浪費(fèi)，充分發(fā)揮了其作用。

一、金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1時(shí)效與冷處理

金屬材料熱處理時(shí)會(huì)有低溫回火的情況，低溫回火與時(shí)效會(huì)造成兩種金屬變形的情況，分別為馬氏體分解和碳化物析出，使金屬材料的體積減小，出現(xiàn)變形大的情況；還有應(yīng)力松弛影響，這種情況會(huì)造成金屬材料出現(xiàn)畸形的狀態(tài)。其中，冷處理的方式會(huì)造成殘存金屬材料中的奧氏體逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使金屬材料體積發(fā)生變化，最終出現(xiàn)變形。

1.2原始組織與應(yīng)力狀態(tài)

金屬材料在淬火前會(huì)受到有關(guān)聯(lián)的原始組織的影響，最常見的是碳化物的數(shù)量、碳化物的形態(tài)、合金元素產(chǎn)生的纖維方向等，都會(huì)帶來(lái)一定影響。經(jīng)過(guò)行之有效的調(diào)質(zhì)處理，可以縮減其對(duì)金屬材料熱處理時(shí)的變形情況，使金屬材料的淬火變形有一定的規(guī)律性，最終可以控制金屬材料的熱處理變形。

還有一種化學(xué)熱處理方式，主要作用是改善金屬材料表層的一些性能，使金屬材料發(fā)揮更好的效果。如化學(xué)熱處理可以提升金屬材料表層抗氧化功能、耐磨性能等。但需要注意的是，化學(xué)熱處理的深度在一定范圍內(nèi)，如果保證實(shí)現(xiàn)滲透層，在進(jìn)行化學(xué)熱處理后，就要進(jìn)行磨削加工。通常情況下，金屬材料性能較差，化學(xué)熱處理過(guò)程中出現(xiàn)的變形情況相對(duì)難處理。

二、金屬材料熱處理減少變形應(yīng)遵守的原則

2.1遵守科學(xué)性的原則

要想要金屬材料在熱處理加工環(huán)境中減少變形的因素，就需要采用科學(xué)的管理方法來(lái)應(yīng)當(dāng)金屬材料的熱處理[2]。在工作中，我們金屬加工工藝師要抱著科學(xué)的精神，用科學(xué)的手段，科學(xué)的理念的指導(dǎo)下，才能在現(xiàn)在技術(shù)設(shè)備不夠完善的情況下，保證好技術(shù)材料的熱加工不會(huì)有變形的情況發(fā)生，或者有發(fā)生，也要控制在合理的范圍以內(nèi)。

2.2易操作原則

通常，金屬材料與熱處理技術(shù)將位于這個(gè)城市的郊區(qū)進(jìn)行操作，如操作場(chǎng)地條件，無(wú)法達(dá)到金屬材料的熱處理和變形控制要求的精加工，為了應(yīng)對(duì)這種情況，在應(yīng)用金屬材料的變形控制方案相關(guān)技術(shù)的熱處理，有必要提高金屬材料熱率的容錯(cuò)率從而控制方案的變形，以減少對(duì)外部環(huán)境的影響，金屬材料的熱處理變形控制。

2.3遵循實(shí)用性的原則

金屬材料對(duì)于地球資源來(lái)講，是一種不可再生資源，在這樣的資源利用中，我們要考慮得是資源的浪費(fèi)問(wèn)題，以及資源的可持續(xù)發(fā)展。如何保證金屬材料的資源浪費(fèi)中的問(wèn)題，我們要就要在對(duì)金屬熱加工工程中減少材料變形問(wèn)題，對(duì)資源進(jìn)行有效的利用。同時(shí)都資源的有效利用，就是對(duì)環(huán)境的一種保護(hù)，在保護(hù)好了環(huán)境，我們才能在發(fā)展，這也就是可持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容。因此，在對(duì)金屬材料熱加工中，就要采用科學(xué)的方法，保證加工處理是以實(shí)用性為基礎(chǔ)的加工，保證材料的有效性使用。當(dāng)然，在保證材料的有效節(jié)約的同事，這樣的前提是要保證金屬材料在熱加工中的質(zhì)量問(wèn)題。只有保證好了質(zhì)量，才能使最大化的實(shí)用性。

三、金屬材料熱處理變形的控制策略

3.1做好熱處理工藝前的預(yù)處理工作

金屬熱處理時(shí)的正火和退火對(duì)變形量也有影響。正火時(shí)若溫度偏高，容易造成材料內(nèi)部變形加大，所以應(yīng)在熱處理前進(jìn)行溫度控制。實(shí)踐表明，正火處理后采用等溫淬火處理手段可使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為均勻。另外，為提高材料正火處理的成效，結(jié)合材料自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采取適當(dāng)?shù)耐嘶?，可以縮小材料所受溫度梯度，在熱處理期間控制變形，提高材料熱處理的質(zhì)量和水平。

3.2對(duì)淬火工藝合理應(yīng)用

在金屬熱處理工作中，淬火工藝是最為核心化的一項(xiàng)工作步驟，且其發(fā)揮著極為重要的作用。不合理的淬火介質(zhì)，很容易導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力失調(diào)。所以在實(shí)際的處理過(guò)程中，要降低淬火階段的操作失誤情況，工作人員要在原有的工作基礎(chǔ)上，對(duì)淬火工藝進(jìn)行合理化的創(chuàng)新，調(diào)節(jié)冷卻的速度，降低材料的變形量，像油和水是常用的淬火介質(zhì)，為了提升淬火速度，保證冷卻效果，當(dāng)使用水作為淬火介質(zhì)時(shí)，其溫度應(yīng)該被控制在60℃左右；而使用油作為淬火介質(zhì)的時(shí)候，其溫度則應(yīng)該被控制在70℃左右。選擇合理的淬火介質(zhì)，能夠降低熱處理對(duì)材料內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的影響，對(duì)金屬材料的變形情況進(jìn)行控制。

3.3選擇科學(xué)的冷卻方案

在冷卻方法的選擇上，針對(duì)金屬材料熱處理的工作內(nèi)容，當(dāng)前主要有單液淬火和雙液淬火這兩類。在使用上，單液淬火方法可以提升淬火的工作效率，但是卻難以對(duì)淬火的速度進(jìn)行控制，所以工作人員在選擇上應(yīng)該平衡這兩種工作方法的使用。

3.4選擇有效的加工方式

在金屬材料進(jìn)行加熱、冷卻的過(guò)程中，選擇不同的夾裝方法，也會(huì)導(dǎo)致加工件形狀受到不同的影響。在此過(guò)程中，必須要根據(jù)零件的實(shí)際情況，選擇合適的裝夾方法，這樣才能夠?qū)釕?yīng)力不均勻所導(dǎo)致的變形情況進(jìn)行避免。在實(shí)際工作過(guò)程中，可以根據(jù)材料的實(shí)際要求、特點(diǎn)，對(duì)裝夾方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?。如果在金屬材料加工的過(guò)程中需要進(jìn)行熱處理，那么還應(yīng)該在機(jī)械加工過(guò)程中預(yù)留相應(yīng)的加工余量，確保熱處理過(guò)程中金屬材料可以具備較為足夠的形變余地。完成熱處理加工工作之后，可以根據(jù)其變形規(guī)律，利用淬火變形合格率來(lái)提升材料質(zhì)量，要求所有變形值必須要滿足工件的實(shí)際規(guī)定。

結(jié)語(yǔ)：

金屬材料在熱處理過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)變形問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)影響到金屬材料的實(shí)際應(yīng)用，為了避免熱處理變形問(wèn)題的產(chǎn)生，本文主要研究金屬材料熱處理變形的相關(guān)影響因素以及控制策略。

參考文獻(xiàn)

[1]王利榮。淺談金屬材料熱處理變形的影響因素及控制策略[J].世界有色金屬，2018（02）：226-227.

[2]彭天成。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].冶金與材料，2018（01）：44+46.

[3]吳江濤，潘海宏，王云龍，楊學(xué)山。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].世界有色金屬，2017（19）：236+238.

[4]高靜，申志敏。金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2017（06）：12-14.

（作者單位：遼寧科技學(xué)院）