關于金屬材料熱處理變形及開裂處理技術

楊立志 張彥超

摘? ?要：金屬材料的熱處理可以有效提高性能，滿足后續(xù)生產(chǎn)加工要求。熱處理變形通常是在熱處理過程中，金屬的形狀或大小會因為在組織張力、熱應力和重力的影響發(fā)生不同程度的變化。熱處理變形是降低熱處理質量并經(jīng)常導致精度降低的因素之一，零件由于變形而超出公差范圍，而造成不必要的經(jīng)濟損失。所以，在此基礎上，本文主要分析討論了關于金屬材料熱處理變形及開裂處理技術。

關鍵詞：金屬材料? 熱處理? 變形? 開裂? 處理技術

中圖分類號：TG157? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）06（c）-0086-02

1? 影響因素分析

由于進行了冷處理，殘留的奧氏體將變成馬氏體?；鼗鸷偷蜏貢r會使金屬材料變形并使其體積變大，這是由于馬氏體，硬質合金材料的降解，而低溫固化和時效會使金屬材料變形。這是由于馬氏體的劣化引起的。第二個是應力的松弛效應，它導致金屬材料變形。原材料的微觀結構將通過冷卻和壓實過程影響金屬材料的變形。通過淬火和固化過程，可以控制金屬設計變形的量，以確保淬火變形變得規(guī)則，并可以有效地控制變形。

2? 金屬材料熱處理開裂分析

2.1 殘余應力與開裂

通過對金屬材料進行熱處理，不可避免地會部分破壞材料并發(fā)生微裂紋，這會在金屬材料中引起宏觀裂紋，然后產(chǎn)生裂紋，這會影響金屬零件的使用并縮短使用壽命。

產(chǎn)生裂紋的原因可以概括如下：第一，應力的作用是必不可少的因素。當多個應力存在時，如果最大應力為拉力時，則金屬部件中會出現(xiàn)裂紋。第二，像大多數(shù)應力系統(tǒng)一樣，殘余應力系統(tǒng)也具有臨界值。當金屬材料承受的總應力負荷小于該臨界值時，金屬材料不會發(fā)生破裂。當材料上的總應力負荷大于臨界值時，有可能會出現(xiàn)裂紋。在正常情況下，除不銹鋼以外，其他金屬材料也具有臨界的應力值。第三，大多數(shù)裂紋發(fā)生在合金中，這種現(xiàn)象很少發(fā)生在純金屬中，合金的開裂是由于分離出較少的合金成分所致。但是在實際操作中，它不是100%純金屬。甚至所謂的純金屬也幾乎不含雜質。但是正是這種少量雜質也提高了金屬材料的開裂性，因此不容忽視。第四，金屬材料的開裂僅在某些腐蝕性介質中發(fā)生。由于金屬材料的組成和結構不同，因此對裂紋的敏感性也不同。

2.2 殘余應力引起金屬材料開裂的影響

在使用金屬零件的過程當中，工作應力和殘余應力會重疊，從而導致殘余應力的分布和金屬零件的二次變形。 如果由于工作環(huán)境而使用金屬零件，則由于平均工作溫度和殘余應力的影響零件的耐蝕性和抗裂性將大大降低。 根據(jù)原理，殘余應力裂紋主要分為晶間裂紋和透晶裂紋。在應力影響的開裂過程中，開裂主要在垂直于最大載荷的方向上進行。

3? 減小金屬材料熱處理變形與開裂處理有效措施控制

金屬材料的變形和熱處理工藝比較復雜，因此必須進行科學合理的分析金屬材料后對熱處理工藝有關的因素處理變形，在此基礎上運用熱處理技術進行科學合理的處理后保障材料在整個過程里控制應力變形減少熱處理變形的影響，提高基礎質量。

3.1 變形與開裂處理

在金屬材料的熱處理過程中，不可避免地會發(fā)生局部損壞材料和出現(xiàn)微裂紋的情況，這會導致金屬材料中出現(xiàn)大裂紋，然后破裂，從而影響金屬工件的使用安全性并縮短使用壽命。所以，在預防和處理變形和開裂的過程中，必須遵循以下基本原則：第一，科學原則上，任何控制和處理措施的應用都必須具有良好的科學性，然后才能進行良好的處理。第二，簡單操作性原則，變形和裂縫控制措施的原則應盡可能簡單，以免由于操作困難而難以達到預期的控制效果和處理效果;第三，實用原則，該原則是指減少勞動力和材料資源，用于預防和處理變形和裂縫，并避免熱處理后影響金屬材料的質量，以確保加工過程中熱處理具有可靠的效果，并為進一步加工提供了良好的基礎。

3.2 金屬材料熱處理的預處理

規(guī)范金屬材料是一種科學合理的方法，它不僅可以提高材料的均勻性和結構完整性，而且可以減少內(nèi)部加熱過程中由于材料變形而產(chǎn)生的內(nèi)部應力的影響。還可以選擇應力以減少變形對金屬材料的導熱性的影響，可以提供烹飪操作以提供對金屬材料的變形和加熱過程的最終有效控制以及對金屬熱處理的持續(xù)改進。

3.3 金屬材料淬火處理

淬火處理過程中科學應用在工作中對金屬材料進行熱處理中起著非常重要的作用。如果使用不當，淬火介質將引起金屬材料內(nèi)部張力的異常變化，從而導致金屬材料的結構和形狀發(fā)生變化。水和油是常用的淬火介質。在550℃～650℃的溫度范圍內(nèi)，其冷卻速率為600℃/s，即使在200℃～300℃的溫度條件下，其冷卻速率也可以超過270℃/s。在此過程中，金屬材料完成了馬氏體的轉變。 如果冷卻速度非?？欤饘贂冃位蚱屏?。如果向水中添加一定量的鹽和堿，例如在550℃～650℃的溫度范圍內(nèi)的冷卻速率為1100℃/s時，但在200℃～300℃的溫度比下基本保持相同時，可以加快冷卻速率?；诖?，鹽水和堿通常用于冷卻碳鋼，但這也是造成金屬變形和裂紋的主要原因。因此，在金屬材料的熱處理過程中，必須減少在冷卻階段可能發(fā)生的錯誤，這需要相關人員在冷卻過程中進行糾正和創(chuàng)新。在金屬材料的冷卻和冷卻過程中，必須科學，合理地調(diào)整冷卻速率，以減少冷卻過程中工件的變形。

3.4 零件結構配置

在金屬的熱處理和冷卻過程當中，金屬零件的結構也會影響變形。由于金屬的較厚部分具有較低的冷卻速率，而較薄的部分具有較快的冷卻速率，因此在實際生產(chǎn)中，必須減小厚度差。為了有效控制過渡區(qū)應力集中引起的變形和裂紋，必須保持界面均勻。由于冷卻速度不均勻所引起的變形是無法控制的，因此子結構及其材料成本必須保持對稱。在設計零件的結構時，必須避免產(chǎn)生邊緣和凹槽。另外，必須配置零件的角和角以協(xié)調(diào)過渡。對于厚度不規(guī)則較大的零件，可以通過預先保留處理量進行有效處理。

3.5 合適的安裝方式

為了有效地控制金屬在熱處理過程中的變形，必須確保加熱和冷卻的均勻性，保持金屬的熱應力穩(wěn)定，并且所產(chǎn)生的結構的張力必須相對均勻。必須使用合理且可行的修復方法。例如，對于圓盤的零件，必須始終和油面保持垂直，而對于軸零件，則必須采用立直安裝方法。

3.6 注意機械加工控制

金屬材料的熱處理完成后，必須進行機械加工。根據(jù)金屬材料的變形規(guī)律，可以采用收縮側的逆向變形法和膨脹孔法來控制熱處理引起的金屬材料的變形。同時，在進入最后一個過程之后，必須適當?shù)卣{(diào)整由熱處理引起的變形進行控制，并且必須根據(jù)先前過程的相應加工尺寸來清除和調(diào)整變形量。因此，根據(jù)金屬材料本身的變形規(guī)律，必須在開始熱處理之前預先調(diào)整熱處理的尺寸，從而提高熱處理的質量，以便可以對熱處理后的金屬材料符合要求。

4? 結語

總而言之，通過分析熱處理變形和開裂機理，可以發(fā)現(xiàn)引起熱處理變形的最重要因素。用于熱處理工藝，并提高了熱處理的效益。有關技術人員應繼續(xù)研究總結經(jīng)驗，闡明熱處理過程中變形控制必須遵循的基本原則，并根據(jù)熱處理的具體條件，通過預處理，淬火處理、保證零件結構配置的合理性、采用合適的裝夾方式、加強機械加工控制，加強機械加工控制，使熱處理后金屬材料的變形量在允許范圍內(nèi)，并避免出現(xiàn)裂紋。

參考文獻

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