金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略分析

安慶鐘 王顏瑞

摘要：近年來(lái)，伴隨社會(huì)進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，金屬制造行業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，社會(huì)對(duì)金屬材料熱處理的要求也更為嚴(yán)格。由于金屬材料研究持續(xù)深化，促使其熱處理方面問(wèn)題日漸突出，一旦忽略其處理環(huán)節(jié)則可能造成變形問(wèn)題，直接影響材料正常使用。如何有效控制金屬材料熱處理變形的影響因素，得到越來(lái)越多從業(yè)人員的關(guān)注及重視。本文以金屬材料熱處理變形為切入點(diǎn)，分析其影響因素，進(jìn)一步提出具體的控制策略，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的金屬材料熱處理技巧經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理變形;影響因素;控制策略

自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健發(fā)展的大背景下，我國(guó)金屬制造企業(yè)數(shù)量漸漸增多，促使社會(huì)大眾對(duì)金屬材料熱處理提出全新的要求及標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)加工處理手段相比，金屬材料加工處理應(yīng)用熱處理技術(shù)，不止能大幅度增強(qiáng)金屬材料的性能，更能推動(dòng)其行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，充分發(fā)揮金屬材料自身作用及價(jià)值。同時(shí)，金屬材料熱處理變形的影響相對(duì)復(fù)雜，包括預(yù)處理影響因素、淬火介質(zhì)影響因素及應(yīng)力狀態(tài)影響因素，嚴(yán)重阻礙材料熱處理的工作效率及工作質(zhì)量，對(duì)金屬材料熱處理技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生極其不利的影響，甚至可能對(duì)企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，本文針對(duì)“金屬材料熱處理變形影響因素及控制策略”進(jìn)行分析研究具有重要的價(jià)值意義。

1 金屬材料熱處理變形的影響因素分析

1.1 應(yīng)力狀態(tài)

金屬材料熱處理期間深受材料自身因素的影響，例如：材料結(jié)構(gòu)及材料密度等，極易出現(xiàn)材料冷熱分布不均的問(wèn)題，直接影響熱處理中加熱、處理及保溫三個(gè)環(huán)節(jié)。從金屬材料熱處理加熱及保溫環(huán)節(jié)角度來(lái)看，無(wú)法擺脫溫度變化因素的影響，導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生翻天覆地的變化，出現(xiàn)材料變形的問(wèn)題。同時(shí)，應(yīng)力分布不均的程度越大其金屬材料變形發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)越高，無(wú)法保證金屬材料的總體質(zhì)量。

1.2 淬火介質(zhì)

金屬材料熱處理工藝中淬火介質(zhì)直接影響工藝總體處理效果，是造成金屬材料出現(xiàn)變形問(wèn)題的主要原因。如何選擇適宜的淬火介質(zhì)，得到越來(lái)越多從業(yè)人員的關(guān)注及重視。除重視淬火環(huán)節(jié)外，保證淬火介質(zhì)的質(zhì)量，能大幅度提升淬火產(chǎn)生效果，不影響淬火穩(wěn)定性。同時(shí)，嚴(yán)格控制淬火介質(zhì)的攪拌速度，規(guī)范介質(zhì)攪拌的操作流程及操作方法，一旦介質(zhì)攪拌速度或攪拌方法不合理則存在引發(fā)金屬材料變形問(wèn)題的可能性。

1.3 預(yù)處理

預(yù)處理工作以消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生應(yīng)力為核心目標(biāo)，盡量于熱處理前期完成實(shí)施，以正火處理法最為常見(jiàn)，是常用的預(yù)處理方法。即便正火處理法能一定程度上消除應(yīng)力，但是無(wú)法擺脫場(chǎng)地等方面因素的影響，尤其是冷卻期間，存在引發(fā)多種材料堆冷問(wèn)題的可能性。一旦出現(xiàn)多種材料堆冷的問(wèn)題則直接影響熱爐的冷卻效果，反而出現(xiàn)反差影響，無(wú)法取得而令人滿意的冷卻效果，甚至破壞金屬材料的組織結(jié)構(gòu)。

2 金屬材料熱處理變形的控制策略分析

2.1 強(qiáng)化控制管理

為了控制金屬材料熱處理變形的程度，相關(guān)技術(shù)人員必須立足于具體實(shí)踐情況予以綜合性分析，科學(xué)合理處理溫正火材料，方可保證金屬材料總體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，預(yù)防出現(xiàn)材料表面不均勻的問(wèn)題，從根源上降低金屬材料變形的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。受金屬材料類型差異性的影響，其總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)均不盡相同，說(shuō)明熱處理實(shí)施期間，綜合分析金屬材料的特點(diǎn)及總體結(jié)構(gòu)，制定切實(shí)可行的熱處理工序，取得令人滿意的預(yù)期處理效果，預(yù)防金屬材料出現(xiàn)嚴(yán)重變形的問(wèn)題。此外，根據(jù)金屬材料的加工要求，選擇合理的處理方式，最大限度上節(jié)約成本及時(shí)間的投入。

2.2 選擇冷卻方法

按方式類型，金屬材料熱處理工藝中冷卻方式可劃分為分級(jí)淬火冷卻、等溫淬火冷卻、單液淬火冷卻及雙液淬火冷卻，并且各個(gè)冷卻方式均具備相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及缺陷，結(jié)合金屬材料的特性選擇適宜的冷卻方式，能明顯提升總體處理效果。其中，分級(jí)淬火冷卻方式能最大程度上降低應(yīng)力，保證金屬材料結(jié)構(gòu)的完整性，但是工藝實(shí)施期間需要使用堿液及鹽液，大大增加成本投入。單液淬火冷卻具有機(jī)械化及自動(dòng)化等鮮明特點(diǎn)，能大幅度提升總體實(shí)施效果，但是實(shí)施期間難以控制其冷卻速度。等溫淬火冷卻適用于加工要求相對(duì)嚴(yán)格的金屬材料，但是其耗費(fèi)的成本高昂且時(shí)間漫長(zhǎng)。

2.3 挑選淬火介質(zhì)

由于淬火介質(zhì)選擇不合理則大大增加金屬材料內(nèi)部應(yīng)力，極易出現(xiàn)金屬材料變形的問(wèn)題，嚴(yán)重者可能出現(xiàn)開(kāi)裂的情況，直接影響金屬材料的總體質(zhì)量。目前我國(guó)市場(chǎng)中所使用的淬火介質(zhì)類型相對(duì)單一，包括油類及水分，尤其是具體實(shí)施期間對(duì)于溫度的要求相對(duì)嚴(yán)格，以550℃至650℃最為合適穩(wěn)定，能取得令人滿意的淬火效果及冷卻速度，一旦淬火溫度低于550℃則直接影響冷卻效果，造成冷卻速度過(guò)于緩慢，以至于引發(fā)變形的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，相關(guān)技術(shù)人員以原有的淬火介質(zhì)為基礎(chǔ)，適當(dāng)添加堿液及鹽液，大幅度提升總體冷卻速度，有助于強(qiáng)化控制金屬材料的變形程度。此外，針對(duì)硬度較高的金屬材料則可選擇油類淬火介質(zhì)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文探究，認(rèn)識(shí)到金屬材料熱處理期間深受多方面因素的影響，存在出現(xiàn)變形問(wèn)題的可能性，例如：預(yù)處理、淬火介質(zhì)及應(yīng)力狀態(tài)等。因此，相關(guān)技術(shù)人員秉持具體問(wèn)題具體分析的工作原則，加大對(duì)于金屬材料熱處理的重視程度，全面分析其處理變形的影響因素，采取相應(yīng)的控制策略，例如：選擇適宜的機(jī)械加工技術(shù)及淬火介質(zhì)等，最大程度上降低材料變形發(fā)生率，提高金屬材料的加工效率，進(jìn)一步全面提金屬材料加工的質(zhì)量。

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[3] 趙嬌嬌.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略探究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019（11）.

（作者單位：1.遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司;

2.沈陽(yáng)人和機(jī)械有限公司）