論熱處理變形在金屬材料的影響因素和減小對策

王樂進(jìn)

摘 要：金屬材料在當(dāng)前社會中具有廣泛的應(yīng)用價值，在金屬材料加工當(dāng)中，常常需要改變材料的內(nèi)部構(gòu)造，通過機械以及化學(xué)的作用，改變金屬材料的性能。但是實際在金屬材料的熱處理當(dāng)中，常常會有較大程度的變形出現(xiàn)，所以為了降低由于熱處理作用對材料性能造成的影響，應(yīng)當(dāng)積極采取有效措施來進(jìn)行預(yù)防和改善材料的變形。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理;變形

前言

金屬材料的熱處理主要是通過將固態(tài)金屬或合金，利用高溫加熱、保溫、冷卻的形式，使金屬內(nèi)部的組織構(gòu)造發(fā)生改變，在這個過程中，為了取得更好的熱處理效果，需要加入機械材料或化學(xué)材料。通過我們對熱處理中尺寸、形狀出現(xiàn)變化的分析研究，能夠發(fā)現(xiàn)金屬材料熱處理變形的影響因素，在熱處理的多個環(huán)節(jié)當(dāng)中，依據(jù)減少變形的主要原則，實施處理變形的有效控制措施，從而能夠提升金屬材料熱處理性能，進(jìn)而提升金屬材料熱處理的整體質(zhì)量。

1熱處理變形的呈現(xiàn)形式

1.1尺寸出現(xiàn)改變

熱處理通常情況下包括正常的熱處理、形變熱處理、化學(xué)式熱處理。不論是哪種形式的熱處理，其熱處理的一般流程均會經(jīng)過升溫、保溫和材料冷卻等金屬的溫度變化過程，尤其是一般的熱處理所需要的溫度，通常會非常高，此時金屬材料會在熱應(yīng)力、變形應(yīng)力和重力的作用下使金屬構(gòu)件的尺寸產(chǎn)生一定的改變，此種尺寸的變化是宏觀的，也可以是微觀的，比如延伸、收縮、變薄、變厚等現(xiàn)象。其中以淬火為常見的熱處理方式。金屬構(gòu)件在淬火處理過各種會產(chǎn)生相應(yīng)的熱應(yīng)力，一旦熱應(yīng)力能夠產(chǎn)生聚集效應(yīng)，就會使金屬部件尺寸發(fā)生一定程度的改變。簡而言之就是部件受到熱應(yīng)力的影響，會沿著最大規(guī)格方向進(jìn)行收縮，沿著最小規(guī)格方向進(jìn)行膨脹，沿著孔徑方向進(jìn)行收縮;在一定的應(yīng)力作用下，就會沿著較大規(guī)格的方向進(jìn)行延展，沿著最小尺寸方向進(jìn)行收縮，部件因此會出現(xiàn)表面凹陷，孔徑出現(xiàn)膨大，一般金屬熱處理變形中，部件的尺寸變化受到了多種因素的影響作用而變得復(fù)雜多樣。

1.2形狀出現(xiàn)變化

金屬材料熱處理過程產(chǎn)生的熱應(yīng)力不僅僅會造成部件尺寸產(chǎn)生變化，同時還造成材料的形狀出現(xiàn)變化，比如部件出現(xiàn)扭曲、彎曲等變化。針對此類部件產(chǎn)生軸線方面的變形，圓形部件會沿著直徑和軸線方面產(chǎn)生一定的變化，例如齒輪部件不僅齒輪形狀會產(chǎn)生一定的變化，同時還會受熱處理的影響導(dǎo)致齒形的變化，因而齒輪產(chǎn)生的偏差會大于標(biāo)準(zhǔn)的公差范圍，形狀出現(xiàn)大的變化。

2.金屬材料熱處理變形的影響因素

2.1應(yīng)力狀態(tài)因素影響。采用金屬材料熱處理技術(shù)，會因為部件的結(jié)構(gòu)因素、密度因素影響，從而引起金屬材料出現(xiàn)冷熱分布不均的情況。金屬材料熱處理工藝，主要分為加熱、保溫和材料處理各個階段。金屬材料在加熱以及保溫過程中，由于受到溫度的作用，部件內(nèi)部的應(yīng)力會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，進(jìn)而造成材料出現(xiàn)一定的變形產(chǎn)生。一般情況下，部件內(nèi)部由于應(yīng)力的分布情況，會增加部件變形的幾率，其發(fā)生的頻率較高的話，會直接影響金屬材料的整體質(zhì)量[1]。

2.2時效和冷處理

金屬材料熱處理中，當(dāng)出現(xiàn)低溫回火，會造成金屬材料產(chǎn)生一定的變形，及時性也是主要的一項因素，低溫回火同時效性會造成碳化物的析出，進(jìn)而使金屬材料的體積出現(xiàn)縮小，產(chǎn)生較大的變形。在冷卻處理模式下，材料當(dāng)中存在的奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，造成金屬材料體積出現(xiàn)一定的變化，造成金屬材料產(chǎn)生變形。

3金屬材料熱處理減少變形的主要原則

3.1易操作原則。一般情況下，金屬材料熱處理的操作，容易會受到場地條件的限制，不能使金屬的熱處理工藝做到科學(xué)化、精細(xì)化，難以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。為了使金屬材料變形得到有效的控制，將材料的變形控制在合理范圍內(nèi)，降低金屬材料熱處理當(dāng)中變形情況所受環(huán)境的影響。所以，對金屬部件熱處理變形進(jìn)行有效控制的時候，應(yīng)作出有效的簡化處理，降低操作的難度，保證熱處理操作的有序進(jìn)行，確保金屬熱處理工藝的順利進(jìn)行。

3.2實用性原則。金屬材料作為自然環(huán)境下不可再生資源，所以在金屬類資源利用過程中，要盡量減少不必要的浪費現(xiàn)象，強化資源的可持續(xù)發(fā)展之路。在金屬材料熱處理技術(shù)應(yīng)用過程中要堅持實用性的原則，在實際熱處理過程中，應(yīng)最大限度減少材料的變形，科學(xué)合理的利用資源，起到保護(hù)環(huán)境的作用，為資源的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。在金屬材料熱處理當(dāng)中，為符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，要有效利用材料，加強金屬材料熱處理的質(zhì)量管理。

3.3科學(xué)性原則。通常情況下，為了降低金屬材料熱處理變形的幾率，要使熱處理變形的管控方式具有科學(xué)性。為實現(xiàn)金屬材料熱處理變形控制目標(biāo)，應(yīng)圍繞科學(xué)性原則展開，保證熱處理計劃與實施手段的科學(xué)化，使熱處理設(shè)備更加完善化，對金屬材料進(jìn)行熱加工處理，我們應(yīng)當(dāng)盡最大努力將金屬材料的變形情況控制在一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，金屬材料熱處理只有在科學(xué)的原則指導(dǎo)下，依靠當(dāng)前的技術(shù)工藝，使金屬熱處理得到良好的變形控制管理。

4.金屬材料熱處理變形的控制措施

4.1金屬材料熱處理當(dāng)中的預(yù)處理

人們在熱處理工藝實施過程中，為了降低材料在熱處理過程中變形問題的發(fā)生，我們首先應(yīng)當(dāng)對金屬部件熱處理進(jìn)行一定的預(yù)處理，也就是通常所說的正火處理，此種形式不但能夠保證金屬材料結(jié)構(gòu)的均勻性，同時還能夠降低材料在實施熱處理工藝之后產(chǎn)生的變形情況。除此以外，我們想要降低金屬材料熱處理造成的變形，還可通過退火形式進(jìn)行有效處理，如此一來，就能夠?qū)饘俨牧献冃螌嵤┹^為有效的管理控制[2]。

4.2金屬材料的熱處理

我們對金屬材料熱處理中，淬火技術(shù)是金屬材料實施熱處理技術(shù)的重要流程工藝，如果人們在金屬材料熱處理當(dāng)中，沒有很好地實施有效的淬火介質(zhì)，那么在金屬材料熱處理過程中，就會引起金屬材料內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生一定的變化，進(jìn)而引起金屬材料的結(jié)構(gòu)以及形狀產(chǎn)生變形。所以人們在熱處理的時候，要盡可能在淬火階段減少由于淬火出現(xiàn)的問題，因此，這就需要相關(guān)人員熟練掌握淬火技術(shù)，并對淬火工藝不斷創(chuàng)新改革，另外人們在金屬部件熱處理加工的時候，要合理控制金屬部件的冷卻速度[3]。

4.3選擇科學(xué)的裝夾方式以及夾具

金屬材料加熱以及冷卻中，不同的裝夾方式能夠?qū)饘俨考a(chǎn)生不同的影響。必須依據(jù)金屬部件的實際情況，選擇科學(xué)的裝夾方式以及夾具，唯有如此，才能夠降低由于熱應(yīng)力不勻?qū)饘俨牧显斐傻淖冃?，并且在實際金屬材料加熱以及冷卻中，可以依據(jù)情況的不同，改變原有的裝夾方式。

結(jié)束語

綜上所述，只有全面深入認(rèn)識金屬材料與熱處理工藝之間的關(guān)系，更好地把控兩者之間的關(guān)系，才能夠更好地提升部件的性能，進(jìn)一步提高金屬部件的質(zhì)量和水平，從而提升金屬材料加工的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉亦晴.淺析金屬材料熱處理過程變形及開裂問題[J].科技經(jīng)濟市場，2020（03）：3-5.

[2]李磊.金屬材料熱處理變形問題與開裂問題的解決方案探究[J].中國金屬通報，2019（11）：296+298.

[3]付占虎.關(guān)于影響熱處理變形的因素分析及減小措施探討[J].中國金屬通報，2019（09）：102+104.