淺析金屬材料熱處理過(guò)程變形及開裂問(wèn)題

史尚司

湖南中興設(shè)備安裝工程有限責(zé)任公司 湖南株洲 412000

1 金屬材料熱處理工藝應(yīng)用分析

金屬材料熱處理中，有四個(gè)方面的步驟，分別是退火、正火、淬火以及回火。熱處理在進(jìn)行過(guò)程中，對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到30-50度左右，應(yīng)延長(zhǎng)一段時(shí)間進(jìn)行處理。

為了進(jìn)一步提高金屬材料的性能，應(yīng)對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理，尤其是熱處理后，會(huì)有一些碳化物和顆粒殘留在材料中，從而消除了金屬材料的內(nèi)應(yīng)力并提高了金屬的柔韌性以及材料的強(qiáng)度，使其在工業(yè)生產(chǎn)中更有效。此外，采用熱處理技術(shù)可以對(duì)金屬材料的機(jī)械性能予以改善，以減少局部塑形變形和表面的損傷，從而減少裂縫的發(fā)生率[1]。

2 金屬材料熱處理變形及開裂出現(xiàn)的主要原因

2.1 金屬熱處理內(nèi)應(yīng)力塑形變形

金屬材料的熱處理過(guò)程中，需要經(jīng)歷三個(gè)階段，分別是加熱、儲(chǔ)熱以及冷卻。當(dāng)金屬材料在加熱和冷卻中出現(xiàn)不均勻的情況是，會(huì)導(dǎo)致各種變化的發(fā)生，并導(dǎo)致金屬材料在熱處理的過(guò)程中出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，金屬材料受到內(nèi)應(yīng)力的影響，容易出現(xiàn)塑形、變形等問(wèn)題。

2.2 金屬熱處理的比容變形

在金屬材料的熱處理過(guò)程中，它受金屬各種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響當(dāng)發(fā)生相變時(shí)，由于體積和尺寸的變化，特定的體積變形將發(fā)生，與內(nèi)部應(yīng)力和變形相比，單位體積變形具有方向不確定的特征，組織結(jié)構(gòu)相對(duì)均勻。

2.3 冷卻方式選擇錯(cuò)誤

通常情況下，是通過(guò)四個(gè)步驟對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理。進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，應(yīng)重視對(duì)冷卻技術(shù)的應(yīng)用和選擇。如果沒有正確使用冷卻技術(shù)，將會(huì)在很大程度上導(dǎo)致金屬材料冷卻不均勻的出現(xiàn)，對(duì)金屬材料的后續(xù)加工也有一定影響[2]。

2.4 溫度把控不合理

金屬材料的熱處理對(duì)環(huán)境溫度有很高的要求，如果在操作過(guò)程中不能有效地控制溫度，則會(huì)發(fā)生熱處理變形和金屬材料開裂的情況。例如，如果直接對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理而沒有精確的溫度測(cè)量，則會(huì)引起金屬材料報(bào)廢的問(wèn)題。

3 金屬材料熱處理變形及開裂問(wèn)題的解決對(duì)策

3.1 強(qiáng)化對(duì)金屬工件結(jié)構(gòu)的處理

在設(shè)計(jì)金屬材料的工作部件的過(guò)程中，相關(guān)人員必須充分考慮到熱處理操作可能引起的變形問(wèn)題，并通過(guò)在操作過(guò)程中引導(dǎo)工件來(lái)固定工件的變形。如果無(wú)法直接襯砌工件，則必須確保對(duì)工件進(jìn)行足夠的加工，以免因熱處理不當(dāng)而導(dǎo)致工件變形和脫落。在滿足工件的基本性能的情況下，在設(shè)計(jì)工件時(shí)，應(yīng)確保橫截面力的均勻分布，并確保工件結(jié)構(gòu)的對(duì)稱分布。

3.2 合理調(diào)節(jié)工件熱處理工藝參數(shù)

工件熱處理工藝的技術(shù)參數(shù)包括加熱速度、加熱溫度、保持時(shí)間、冷卻速度等。為了提高工件的加工效率，在工件的熱處理期間必須選擇適當(dāng)?shù)募訜崴俣群图訜釡囟?，并且必須建立熱處理的基本保持時(shí)間。當(dāng)參數(shù)設(shè)定時(shí)，有必要充分計(jì)算出工件的厚度，以確保工件在熱處理過(guò)程中具有均勻的組織轉(zhuǎn)變時(shí)間，目的是減少技術(shù)工件的組織變形。

3.3 加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理過(guò)程中冷卻技術(shù)的把控

冷卻是金屬材料熱處理中的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)一系列熱處理后，殘留的奧氏體可以轉(zhuǎn)化為金屬材料的體積，并且在一系列加熱和淬火后會(huì)分解成馬氏體為了提高熱處理的效率，有必要合理地控制冷卻技術(shù)的使用。在操作的具體實(shí)施中，各部門可以根據(jù)金屬材料尺寸帶的要求選擇冷卻技術(shù)，并結(jié)合原材料的微原子結(jié)構(gòu)，如碳化物的量、合金化的含量元素、纖維鍛造的方向和指導(dǎo)金屬材料的應(yīng)用。

3.4 采取措施減少金屬材料熱處理過(guò)程中的殘留應(yīng)力

在金屬材料的熱處理中，會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，而殘留下的應(yīng)力會(huì)對(duì)金屬表面的保護(hù)膜產(chǎn)生一定的破壞作用，從而導(dǎo)致材料變形，并使材料的質(zhì)量也出現(xiàn)一定的問(wèn)題。為此，相關(guān)部門應(yīng)采取一定的措施，減少材料中殘留的應(yīng)力。同時(shí)，在對(duì)材料進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料性能的不同，加入適當(dāng)?shù)脑兀允共牧系氖褂脡勖玫窖娱L(zhǎng)，并符合其工藝特點(diǎn)。除此之外，在進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，也需要對(duì)材料中存在的問(wèn)題予以解決，防止由于材料過(guò)度粗糙，而引起材料的變形和破裂[3]。

3.5 強(qiáng)化對(duì)金屬材料熱處理溫度的控制

在對(duì)制定的材料進(jìn)行熱處理時(shí)，需要重視的就是材料的溫度。在熱處理的過(guò)程中，如果沒有合理的控制，將會(huì)對(duì)熱處理帶來(lái)影響，使金屬材料的質(zhì)量也進(jìn)一步降低。為了針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，應(yīng)對(duì)金屬熱處理過(guò)程中的溫度進(jìn)行有效的控制[4]。

3.6 合理選擇冷卻介質(zhì)

在冷卻操作中，需要必要的環(huán)境刺激，同時(shí)在進(jìn)行循環(huán)冷卻處理時(shí)，還需要循環(huán)泵進(jìn)行。以上一系列處理用于減少工作部件周圍溫度不均勻變形的相反影響。考慮到進(jìn)液方式對(duì)熱處理過(guò)程中的冷卻變形和金屬件的冷卻操作的影響，石棉纏繞法可用于處理操作中的緩慢冷卻[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，金屬零件在工業(yè)生產(chǎn)中以成為其最重要的組成部分。在零件材料的設(shè)計(jì)和選型過(guò)程中，對(duì)材料的綜合性能越來(lái)越高。進(jìn)行材料生產(chǎn)和加工時(shí)，經(jīng)過(guò)熱處理對(duì)材料的質(zhì)量也有新的要求。在對(duì)金屬材料的熱處理變形進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)主要對(duì)熱處理的工藝參數(shù)以及導(dǎo)致變形、開裂的問(wèn)題進(jìn)行分析，以在很大程度上提高金屬才來(lái)的使用壽命。以此減少金屬材料在使用過(guò)程中的資金、材料浪費(fèi)問(wèn)題。