金屬材料熱處理變形的主要影響和控制策略探討

張寶維 計璇 董敬晨

摘要：近些年，在我國發(fā)展的影響下，金屬材料需要滿足多樣化和專業(yè)化的需求，本文結(jié)合實際生產(chǎn)中金屬材料的熱處理變形的情況，對材料變形進行研究和防范并推動金屬材料產(chǎn)品質(zhì)量的提高。本文重點講解金屬材料熱加工過程中變形的原因，提出解決措施，以期推動金屬材料熱處理效能的有效發(fā)揮。金屬材料熱處理的過程，是影響金屬材料質(zhì)量的關(guān)鍵因素。當前在我國金屬材料熱處理的過程中，常常會出現(xiàn)因金屬材料熱處理不當而導(dǎo)致的金屬材料自身發(fā)生變形的現(xiàn)象。因此，為了更好的控制金屬材料熱處理過程中的變形，文章主要對金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略進行了簡要的分析，通過相關(guān)方法的使用來更好地對金屬材料熱處理引發(fā)的變形現(xiàn)象進行改良或者預(yù)防。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理變形;影響因素;控制策略

金屬材料具有延展性、導(dǎo)電性、傳熱性等特征，具備一定的光澤，一般分為黑色金屬、有色金屬以及特殊金屬三大種類，由于其良好的性能，導(dǎo)致其常常被用到機械制造領(lǐng)域機械制造中，一些金屬材料在進行熱處理之后會完善其自身的性能，提升設(shè)備的運行效果，這也是機械制造領(lǐng)域選用金屬材料的最大原因，但是如果處理不當，就會影響金屬材料的性能，以及機械設(shè)備的質(zhì)量，最終直接影響機械的使用效果，對企業(yè)的健康生產(chǎn)極為不利。

1金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1溫度變化是關(guān)鍵因素

金屬材料都有自己的受熱溫度的臨界點，經(jīng)過熱處理的金屬材料，高溫強度下的損失，會伴隨著熱處理的溫度下降而逐漸緩慢減少，特別是當熱處理的溫度下降到一定溫度臨界點時，金屬材料自身的熱應(yīng)力以及組織結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會逐步降低，從而導(dǎo)致金屬材料的變形。

1.2受應(yīng)力狀態(tài)的影響

一般情況下，在金屬材料熱處理的過程中，受金屬材料自身的密度影響，會使金屬材料本身由于受熱不均而出現(xiàn)變形。金屬材料熱處理需要經(jīng)過加熱、保溫和處理三個環(huán)節(jié)，通常情況下，在加熱和保溫的過程中，金屬材料表面的溫度會導(dǎo)致其呈現(xiàn)不同的狀態(tài)，溫度越高金屬越軟。

1.3比容變形要素

對金屬材料進行熱處理操作的時候，因為它們的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有所差異，相變時會出現(xiàn)小尺寸和體積變化，也就是比容形變。通常來說，比容形變和材料自身的淬透性、鐵素體含量以及殘余奧氏體等有著很大關(guān)系。比容變形和內(nèi)應(yīng)力塑形比較，很難有效地確定比容變形的方向。另外，如果組織結(jié)構(gòu)比較均勻，那么它的形變則會在不同方向出現(xiàn)一致變化，其中，金屬材料和熱處理工藝類型與次數(shù)影響關(guān)系不大。

2控制金屬材料熱處理變形的措施

對于金屬材料在熱處理的過程中出現(xiàn)的變形情況來說，有諸多因素的影響，像環(huán)境因素、技術(shù)人員的施工技術(shù)以及熱處理工藝本身的不適合等等，都能夠直接作用于金屬材料本身的質(zhì)量。那么技術(shù)人員為了有效地控制金屬材料在進行熱處理的過程中出現(xiàn)變形情況，就可以從具體的施工環(huán)節(jié)入手，分析金屬材料變形的原因，從而借助高效地控制措施予以處理和優(yōu)化，為企業(yè)的健康生產(chǎn)和高效運用奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.1采用科學(xué)方法應(yīng)用淬火工藝

正如以上內(nèi)容中所提到的，淬火工藝是金屬材料熱處理工藝中最為常見和最為核心的一步。操作工程中，如果所使用的淬火介質(zhì)不恰當，最終會造成金屬材料的結(jié)構(gòu)與形狀等受到影響，就會導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部本身的應(yīng)力發(fā)生變化和失調(diào)。金屬材料熱處理過程中相關(guān)操作人員積極的進行淬火工藝的創(chuàng)新與改變，必須盡可能減少操作淬火過程的失誤，選擇使用合理的淬火介質(zhì)。此外，在進行淬火冷卻時，需要結(jié)合科學(xué)的方法，控制調(diào)節(jié)好金屬材料冷卻的節(jié)奏和速度，以此來保證金屬材料在淬火工藝的過程中，將金屬材料變形的可能降到最低。

2.2合理的冷卻

技術(shù)人員在對金屬材料冷卻的過程中，因為金屬材料質(zhì)量和種類的不同，就會導(dǎo)致對其冷卻的方式也不同，在金屬材料熱處理的過程中，冷卻是保障金屬材料不變形的重要手段。那么首先技術(shù)人員就需要了解金屬材料的淬火技術(shù)，其中涵蓋了單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火和等溫淬火，每種淬火技術(shù)都涵蓋了一種冷卻技術(shù)，對于單介質(zhì)淬火技術(shù)的冷卻處理技術(shù)使用方便，能夠借助一定的機械設(shè)備完成，在當下可以達成自動化、智能化的發(fā)展，投入使用效率較高，可是在這一冷卻技術(shù)使用時，技術(shù)人員需要特別控制淬火速度，如果控制不得當很容易使金屬材料出現(xiàn)變形或者開裂的情況。

對于雙介質(zhì)淬火而言，技術(shù)人員需要依照淬火介質(zhì)的特征實行快速冷卻，具體的流程如下：把淬火設(shè)施的溫度快速下降到300攝氏度，在保溫技術(shù)的協(xié)助下，在2分鐘之后把金屬材料放到溫度地的冷卻介質(zhì)中。

2.3合理地選擇裝夾方法和夾具

加熱和冷卻過程中的裝夾方式不同，那么加工件的形狀也會受到一定銀杏果，所以施工技術(shù)人員需要結(jié)合零件的情況選擇好裝夾方法與夾具，這樣就可以減輕熱應(yīng)力的不均勻的形變影響，并且在具體使用的時候需要結(jié)合運用要求和特征去改變裝夾方式。

2.4加強機械加工控制

金屬材料完成熱處理后還要進行機械加工，根據(jù)金屬材料具有的變形規(guī)律，可使用反變形方法及收縮端預(yù)脹孔方法，以此對金屬材料由于熱處理產(chǎn)生的變形進行控制。與此同時，在進入到最后一道工序后，需要對熱處理造成的變形的允許量進行適當調(diào)整，變形量要根據(jù)上一道工序相應(yīng)的加工尺寸進行明確和調(diào)整。

2.5有效開展金屬材料熱處理的預(yù)處理工作

通過大量實踐和數(shù)據(jù)顯示，通過正火處理后的金屬材料可以更好地提升其材料的結(jié)構(gòu)完整性和均勻性，還可以降低材料內(nèi)部應(yīng)力對金屬材料的影響，并且有效地降低熱處理變形量。所以技術(shù)人員可以合理地運用退火工藝，并且合理地管理和控制好金屬材料熱處理過程中的變形量，提升金屬材料的熱處理水平。

3結(jié)語

由此我們可以總結(jié)出，在金屬材料熱處理工藝中，必須把握好材料本身和熱處理工藝二者的關(guān)系，為了確保工件的精準性，在進行工件熱處理的過程中必須通過相應(yīng)的措施將變形控制在最小范圍之內(nèi)。才能更加使技術(shù)材料零部件的整體加工水平提升，從好推動生產(chǎn)加工的工作效率。熱處理工藝在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用過程中包含了淬火、回火等多種形式，但總的來講這些形式都屬于熱作用過程，主要的階段為加熱階段、保溫階段與冷卻階段。因此，溫度是熱處理工藝中非常重要的因素，也是變形的關(guān)鍵影響因素。目前的這一發(fā)展階段，伴隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的提升，金屬材料在工業(yè)以及各行業(yè)中的應(yīng)用價值不斷增強。

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（作者單位：沈陽科金特種材料有限公司）