摘 要：金屬材料經(jīng)過(guò)熱處理技術(shù)后，可有效改善材料的性能，也是獲得各類(lèi)優(yōu)良性能金屬材料的重要方式之一。熱處理主要是通過(guò)加熱和冷卻等相應(yīng)的方法，讓金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組織發(fā)生變化，從而達(dá)到材料性能的改善，在這個(gè)處理過(guò)程中，材料性能會(huì)發(fā)生變化，而且形狀也會(huì)出現(xiàn)變化。金屬材料熱處理變形會(huì)直接對(duì)工件的壽命、強(qiáng)度以及精度等產(chǎn)生影響，所以在進(jìn)行處理的過(guò)程中，需盡量減少工件的變形幾率。本文主要對(duì)金屬材料熱處理變形控制的影響因素進(jìn)行了分析，并提出了降低變形量的有效措施。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理變形；影響因素；控制

前言

金屬材料性能的改良可通過(guò)熱處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，但在實(shí)際運(yùn)用熱處理技術(shù)的過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)金屬材料變形等情況。溫度變形與機(jī)械加工之間即是共存關(guān)系，又是需要去避免的。所以，在對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，需要運(yùn)用相應(yīng)有效的方式來(lái)控制其變形，讓變形的概率保持在最小的范圍中。

1.金屬材料熱處理中出現(xiàn)變形的原因

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，金屬材料在整體應(yīng)用范圍上不斷擴(kuò)大。因我國(guó)制造業(yè)在發(fā)展中持續(xù)進(jìn)步，對(duì)種類(lèi)不同的金屬構(gòu)件做合理加工已成為行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)之一。我國(guó)在建筑、汽車(chē)、輪船等領(lǐng)域，也在不斷的提高自身產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)能力，相應(yīng)的，對(duì)金屬部件進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，提高了整體要求和標(biāo)準(zhǔn)，在管理方面也逐步完善。金屬部件在進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，容易出現(xiàn)的變形主要有以下兩種。

1.1內(nèi)應(yīng)力塑性變形

金屬在進(jìn)行熱處理過(guò)程中，會(huì)因加熱和冷卻出現(xiàn)的不均勻情況，造成工件構(gòu)件發(fā)生變形，在這個(gè)過(guò)程中，產(chǎn)生了一定的內(nèi)應(yīng)力。在塑性條件下，出現(xiàn)了塑性變形。由于部件的內(nèi)層和外層的加熱速度與冷卻速度是不同的，所以不同位置的溫度數(shù)值并不一致，出現(xiàn)了不同程度的熱脹冷縮，這就是熱應(yīng)力塑性變形。

1.2比容變形

金屬材料在進(jìn)行熱處理過(guò)程中，不同相的比容存在一定的差異，在出現(xiàn)相變時(shí)，出現(xiàn)的體積變化以及尺寸變化都是比容變形。比容變形通常僅和奧氏體中的碳元素和合金元素的含量相關(guān)，和處于游離狀態(tài)的碳元素、鐵素體含量以及比容變化的差值相關(guān)。

2.金屬材料熱處理變形的影響因素

金屬材料熱處理技術(shù)，在金屬材料的加工中是十分重要的工序之一，熱處理技術(shù)在不改變金屬材料的化學(xué)成分基礎(chǔ)上，對(duì)材料內(nèi)部中的顯微組織進(jìn)行改變，從而讓材料達(dá)到使用所需的性能，提高了金屬材料的質(zhì)量，改善了其性能。然而，金屬材料在進(jìn)行熱處理的過(guò)程中，很容易出現(xiàn)變形的情況，影響了材料的整體加工質(zhì)量，而出現(xiàn)這種變形的主要影響因素主要有以下幾個(gè)方面。

2.1受溫度的影響

溫度是金屬材料熱處理變形的關(guān)鍵影響因素，因溫度導(dǎo)致變形的主要原因如下：當(dāng)熱處理工藝的溫度降低到一定程度時(shí)，被處理的金屬材料的高溫強(qiáng)度損失會(huì)隨著溫度的下降而逐步減少，熱應(yīng)力及組織應(yīng)力也會(huì)隨之降低，由此容易造成金屬材料變形。

2.2受淬火介質(zhì)的影響

熱處理工藝中選用的淬火介質(zhì)對(duì)金屬材料的變形有著較大的影響，相關(guān)研究結(jié)果表明，淬火介質(zhì)的質(zhì)量對(duì)金屬材料淬火的穩(wěn)定性具有一定影響，同時(shí)介質(zhì)的攪拌方式、攪拌速度也會(huì)對(duì)金屬材料的變形有所影響。

2.3受預(yù)處理的影響

對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理之前，一般都需要進(jìn)行預(yù)處理，這道工序的主要作用在于徹底消除應(yīng)力。通常情況下，預(yù)處理采用的都是正火處理方式，受場(chǎng)地的限制，正火過(guò)程的冷卻多數(shù)都為堆冷，由此容易導(dǎo)致加熱爐內(nèi)的金屬材料冷卻不均勻，進(jìn)而造成組織不均，當(dāng)這樣的金屬材料進(jìn)行熱處理時(shí)，變形則會(huì)不一致。此外，正火不當(dāng)還會(huì)使金屬材料產(chǎn)生魏氏組織，從而進(jìn)一步增大了熱處理變形的可能性。

3.減少金屬材料熱處理變形的措施

3.1 科學(xué)的應(yīng)用淬火工藝

淬火工藝是金屬材料熱處理工作中最核心的步驟，而且具有極為重要的作用，假如使用的淬火介質(zhì)不合理的話，就會(huì)造成金屬材料內(nèi)部應(yīng)力的變化失調(diào)，最終造成材料的結(jié)構(gòu)與形狀受到影響。因此必須在進(jìn)行金屬材料熱處理的過(guò)程中，盡可能的減少淬火階段可能出現(xiàn)的失誤，這就要求相關(guān)工作人員必須積極的進(jìn)行淬火工藝的改革和創(chuàng)新。在進(jìn)行金屬材料淬火冷卻的過(guò)程中，必須科學(xué)合理的調(diào)節(jié)冷卻的速度，才能確保金屬材料在淬火的過(guò)程中，降低材料變形量的增加。水和油是較為常用的淬火介質(zhì)。為了確保冷卻的效果以及淬火速度，一般情況下水溫應(yīng)該控制在55 ～ 65℃。如果使用油作為淬火介質(zhì)的話，油溫一般在 60 ～ 80℃，必須提高淬火的速度，才能確保最終的冷卻效果?？茖W(xué)合理的進(jìn)行金屬材料淬火介質(zhì)和速度的選擇應(yīng)用，不僅可以有效的降低金屬熱處理對(duì)材料內(nèi)部應(yīng)力造成的影響，同時(shí)也有效控制了金屬材料的變形量。

3.2科學(xué)的選擇冷卻方式

現(xiàn)階段金屬材料熱處理的冷卻方法包含了雙液淬火、單液淬火等多種方式，雙液淬火通過(guò)將金屬材料放入到冷卻速度較快的介質(zhì)當(dāng)中，將其在短時(shí)間內(nèi)迅速降低到 300℃左右，然后在轉(zhuǎn)入冷卻速度較低的介質(zhì)中進(jìn)行冷卻。單液淬火在單一介質(zhì)中進(jìn)行降溫冷卻處理，其能提升淬火工作效率，但難以實(shí)現(xiàn)對(duì)淬火速度科學(xué)控制。根據(jù)不同的熱處理要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)淬火冷卻方法的科學(xué)選擇，能夠提升冷卻工作的質(zhì)量與水平。

3.3科學(xué)的選擇裝夾方式和夾具

在加熱、冷卻過(guò)程中裝夾方式的不同，加工件形狀受到的影響也就不同。必須根據(jù)零件的實(shí)際情況進(jìn)行裝夾方式和夾具的選擇，才能降低因?yàn)闊釕?yīng)力的不均勻所造成的工件變形。而且在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中可以根據(jù)應(yīng)用的要求和特點(diǎn)對(duì)裝夾的方式進(jìn)行改變。

4.小結(jié)

綜上所述，將金屬材料和熱處理工藝的關(guān)系把握好，才更利于增強(qiáng)金屬加工零部件的整體水平，提升工件質(zhì)量，從而推動(dòng)工藝生產(chǎn)加工效率。隨著社會(huì)的進(jìn)步，生產(chǎn)水平的提高，金屬材料市場(chǎng)的應(yīng)用價(jià)值也在不斷增強(qiáng)，熱處理技術(shù)與金屬材料兩者間的關(guān)系也越發(fā)受到關(guān)注，而市場(chǎng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵也在于兩者是否進(jìn)行有效的結(jié)合，因此減少金屬材料熱處理變形是非常重要且必要的。

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作者簡(jiǎn)介：

張焰（1972-，男（漢）籍貫：重慶市合川區(qū)，初級(jí)職稱(chēng)，學(xué)歷：專(zhuān)科，研究方向：金屬材料方向.