胡曉飛 張寶坤 封偉民

摘 要： 隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展和裝備制造產(chǎn)業(yè)的升級，金屬合金材料的加工和應(yīng)用也越來越多。之所以機械制造和裝備制造工業(yè)廣泛的應(yīng)用金屬合金作為主要的材料，就是因為金屬合金具有可塑性好，價格合適和耐久性高等優(yōu)良特性。在可塑性的加工過程中，我們比較常用的就是熱加工，金屬熱加工可以使金屬變成我們想要的形狀和規(guī)格，但是也存在著一些缺點，比如說不當(dāng)?shù)臏囟忍幚恚赡軙Φ浇饘俦旧淼男再|(zhì)，導(dǎo)致加工的零件和機械的強度降低，影響設(shè)備的運行和質(zhì)量，對企業(yè)造成不可估量的損失。本文基于熱處理過程中影響金屬材料變形的影響和改進措施展開論述。

關(guān)鍵詞： 熱處理過程;金屬材料變形的影響;改進措施

【中圖分類號】TB741 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.159

引言：熱處理工藝是使各種金屬材料獲得優(yōu)良性能的重要手段，但在處理過程中金屬材料不可避免地會產(chǎn)生或多或少的變形，而變形則會對機械加工的后續(xù)工作產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。目前要達到完全不變形是不可能實現(xiàn)的，但要盡量將變形量控制在允許的范圍內(nèi)。本文主要針對金屬材料熱處理變形的影響因素進行分析探討，并提出有針對性的改進措施，旨在更好地促進金屬材料加工領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，提高行業(yè)核心競爭力。

1 熱處理技術(shù)的概述

金屬材料的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)在我國早期被應(yīng)用，包括多個環(huán)節(jié)。首先是正火階段，要將需要加工的金屬材料加熱到其臨界點，此時的金屬材料極易鍛造加工。在完成正火工作后，要進行退火處理，退火的過程是需要將加熱后的材料在空氣中靜置一段時間，在靜置的過程中要保證金屬材料的加熱溫度不能夠過低，否則影響后續(xù)的加工處理。最后，要進行固熱熔處理，將加熱后的金屬材料能夠快速冷卻，在金屬材料達到冷卻效果之后，要對金屬進行強度的處理，在熱處理的過程中，由于步驟的繁瑣，所以熱處理技術(shù)對于技術(shù)的要求相對較高。熱處理技術(shù)是當(dāng)前機械制造中的重要環(huán)節(jié)，熱處理能夠在不改變技術(shù)化學(xué)性質(zhì)的情況下，通過溫度的改變，改變金屬材料的物理性質(zhì)，從物理性質(zhì)出發(fā)，達到改變材料性能的目的，主要過程包括加熱、保溫與冷卻環(huán)節(jié)，以上三個環(huán)節(jié)需要在加工處理中環(huán)環(huán)相扣，各個環(huán)節(jié)的不同流程起到改變金屬材料結(jié)構(gòu)的目的。

2 影響因素分析

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)能力快速提升，金屬材料在整體應(yīng)用范圍上不斷擴大，對不同種類的金屬構(gòu)件進行合理加工已成為行業(yè)發(fā)展的趨勢之一。金屬材料熱處理變形的表現(xiàn)形式多種多樣，在進行熱處理的過程中，工件出現(xiàn)變形的概率非常大，影響了材料的整體加工質(zhì)量。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(zhì)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(yīng)力的松弛效應(yīng)，它導(dǎo)致金屬材料變形。原材料的微觀結(jié)構(gòu)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(shè)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。

3 面對熱處理問題的措施

3.1 提前對材料進行預(yù)處理

對材料進行預(yù)處理的是為了金屬材料能夠在經(jīng)過熱處理之后，降低材料的變形幾率，熱加工的預(yù)處理環(huán)節(jié)，即為在金屬材料進行正火之前，進行一定的物理處理，在經(jīng)過這樣的預(yù)處理之后，金屬材料的本身結(jié)構(gòu)會提前發(fā)生改變，這樣的改變會使得金屬材料遭進行熱處理之后，自身的結(jié)構(gòu)保持一種穩(wěn)定的狀態(tài)，不會因為正火的處理而導(dǎo)致材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不完整，這樣一來，金屬材料的變形現(xiàn)象也會降低，除此之外，如果材料出現(xiàn)了變形，要及時采取措施，例如進行退火處理，這樣可以有效控制材料變形問題。

3.2 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(dǎo)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(yù)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(xué)原則上，任何控制和處理措施的應(yīng)用都必須具有良好的科學(xué)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(yīng)盡可能簡單，以免由于操作困難而難以達到預(yù)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(yù)防和處理變形和裂縫，并避免熱處理后影響金屬材料的質(zhì)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(chǔ)。

3.3 改進冷卻工藝

金屬材料熱處理工藝中，除了淬火工藝以外，冷卻工藝的合理改進對金屬材料熱處理變形現(xiàn)象的降低也起到關(guān)鍵性的作用。熱處理過程冷卻工藝的操作需嚴格按照制定的方案實施，從而大大避免冷卻過程中熱變形現(xiàn)象的出現(xiàn)。不同的淬火方式需要不同的冷卻方式。在金屬材料熱處理淬火過程中，使用較多的是單介質(zhì)淬火和雙介質(zhì)淬火，分級淬火等方式。以雙介質(zhì)淬火為例進行說明，金屬材料使用雙介質(zhì)淬火方式進行淬火冷卻，冷卻過程分兩個階段進行。首先，將淬火后的金屬部件放入快速冷卻介質(zhì)中冷卻，這時金屬部件溫度快速下降到300℃，而后經(jīng)過短時間的保溫階段，將淬火后的金屬部件放入慢速度冷卻介質(zhì)中冷卻，實現(xiàn)金屬材料的兩次冷卻。兩次冷卻過程因冷卻速度的差別所選用的冷卻介質(zhì)也會不同。冷卻工藝中，對熱變形影響最大的部分是快速冷卻，因為快速冷卻會提高金屬內(nèi)的拉力。

結(jié)束語：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(guān)技術(shù)人員應(yīng)繼續(xù)研究總結(jié)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(yù)處理，淬火處理、保證零件結(jié)構(gòu)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。

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