張永軍

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

金屬合金分為有色金屬和黑色金屬兩種，顯示亮黑色的質(zhì)感，具有一定的導(dǎo)熱性能和延展性。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?shù)臏囟忍幚?，可能會傷害到金屬本身的性質(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。所以在金屬合金的熱加工過程中一定要掌握好機加工和溫度變形間的有機聯(lián)系，精確地控制好加工過程中的范圍和尺寸，按照高標準進行生產(chǎn)，可以避免很多問題的出現(xiàn)[1]。這也是提高后續(xù)設(shè)備質(zhì)量品質(zhì)的有效管控方法，是我國工業(yè)進步的和發(fā)轉(zhuǎn)的趨勢。在這篇文章中我們對金屬合金熱處理過程中容易出現(xiàn)的問題和出現(xiàn)問題的影響因素展開了分析，并且討論了一些符合實際的解決辦法，保證了金屬材料熱加工過程中的效率和質(zhì)量。

1 金屬材料熱處理過程中變形的種類

金屬合金在熱加工過程中發(fā)生形變是不可避免的，在多數(shù)的加工工藝過程中，會產(chǎn)生兩種類型的形變。一種是比容形變，這種形變和金屬材料中碳元素和一些微量的金屬元素有關(guān)，通過研究人員的探究發(fā)現(xiàn)，金屬合金材料的比容形變是普遍存在的，和鐵素體、游離碳和比容變化的差有不可分割的關(guān)聯(lián)。金屬合金材料的比容形變具有各向同性，也就是說在一塊均質(zhì)的金屬內(nèi)部，在進行熱加工的過程中，金屬材料向不同方向上發(fā)生著相同的形變。發(fā)生比容形變后的合金會發(fā)生尺寸大小的明顯變化；另一種金屬材料熱處理過程中的變形是內(nèi)應(yīng)力塑性形變，這種形變產(chǎn)生的原因是金屬塊的溫度不均勻?qū)е碌?，具體來說就是在熱加工過程中金屬塊的不同位置溫度不均勻，導(dǎo)致不同部位的冷卻速度也不同，因此隨著溫度的下降，金屬的不同位置發(fā)生著不盡相同的熱脹冷縮相應(yīng)，這種原因產(chǎn)生的不良形變就是熱應(yīng)力塑性形變。

2 熱處理過程中影響金屬材料變形的因素

2.1 冷處理過程的影響

在金屬加工過程中應(yīng)用熱處理時，往往會出現(xiàn)低溫回火，還有就是時效性的，這兩種情況的產(chǎn)生都會造成金屬材料的變形，對金屬加工產(chǎn)生不利的影響因素。時效性的發(fā)生和低溫回火的存在會是金屬合金材料發(fā)生碳的析出和馬氏體的分解[2]。在后續(xù)的加工過程中，如在淬火時，金屬中的奧氏體轉(zhuǎn)換成馬氏體，導(dǎo)致金屬的變形和體積形變，對材料的質(zhì)量和制造的設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不良的影響。

2.2 應(yīng)力的影響

金屬材料都具有特定的密度，在熱加工的過程中，由于受熱不均會導(dǎo)致金屬材料的變形。一般情況下，金屬的熱加工要先進行加熱，然后處于一段時間的保溫期，之后在進行熱加工。然而在加熱和保溫時，材料的內(nèi)外以及不同的位置會產(chǎn)生溫度的差別，這就導(dǎo)致了不同位置狀態(tài)的不同，當?shù)蜏靥庍€是硬的狀態(tài)時，高溫處已經(jīng)變軟，這種應(yīng)力的不同就會使材料產(chǎn)生不良的變形[3]。

2.3 原始組織影響

金屬熱處理過程中受到合金元素纖維方向和碳化物形狀等的影響，金屬材料會在淬火時產(chǎn)生一定的影響。這些就是原始組織的影響，在現(xiàn)代的熱處理過程中一般都加入了化學(xué)方法，在化學(xué)方法處理后，金屬材料的原始組織會變得更加的有規(guī)律。因此，就會使熱變形的程度變小并且使金屬表面的耐磨性等性質(zhì)得到提高。

2.4 淬火的影響

金屬材料加工的過程中，淬火是一個必不可少的操作。淬火可以使材料的性質(zhì)發(fā)生改變，是材料的硬度變高，抗腐蝕性能變強等。在淬火的過程中一定要選擇合適的淬火介質(zhì)，可以控制金屬材料的形變程度，這對提升加工品質(zhì)是至關(guān)重要的。

2.5 預(yù)處理的影響

預(yù)處理可以在一定程度上消除應(yīng)力，是金屬材料熱加工過程中經(jīng)常采取的處理方式，如果沒有進行預(yù)冷，在材料進行正火時就會產(chǎn)生冷堆的情況，內(nèi)部和表面的溫差會產(chǎn)生極大地變形，從而影響熱處理的效果，也會使加工出的產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)問題。

3 金屬材料熱處理技術(shù)使用過程中需要遵守的原則

隨著近年來金屬材料使用趨于頻繁，為了提高應(yīng)用金屬材料以后的成效，熱處理技術(shù)被逐漸應(yīng)用于金屬材料。金屬材料熱處理技術(shù)雖然對金屬材料的使用效果有一定的提升，但金屬材料在熱處理過程中會出現(xiàn)變形的狀況，因此會對熱處理過程應(yīng)用于金屬材料造成一定的阻礙。為了有效地避免金屬材料熱處理變形現(xiàn)象的發(fā)生，金屬材料熱處理技術(shù)使用過程中需要遵守一定的原則。

3.1 規(guī)范操作原則

金屬材料熱處理技術(shù)使用過程中，熱處理變形現(xiàn)象的發(fā)生會大大降低熱處理技術(shù)的優(yōu)越性。而在金屬材料熱處理時變形現(xiàn)象的發(fā)生的部分原因可以歸結(jié)為工作人員操作失誤。因此應(yīng)用熱處理技術(shù)處理金屬材料時，工作人員應(yīng)提前進行培訓(xùn)以具備有關(guān)金屬材料方面的專業(yè)知識。首先工作人員針對不同的金屬材料選用不同的熱處理技術(shù)，選定適宜的熱處理技術(shù)后便可以規(guī)劃詳細、規(guī)范的熱處理流程，使熱處理后的金屬材料性能更優(yōu)。其次，設(shè)立相應(yīng)的監(jiān)督機制，確保工作人員熱處理操作的規(guī)范性。

3.2 減少環(huán)境干擾原則

金屬材料熱處理技術(shù)的施工環(huán)境要求相對嚴苛，既要保護外部環(huán)境也要減少外部環(huán)境對金屬材料熱處理變形的影響，這樣熱處理后的金屬材料實用性才會達到最好。現(xiàn)階段，我國金屬材料處理選址大多均在偏僻的郊外，遵循了減少環(huán)境干擾的原則，在大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率的同時減少金屬材料熱處理變形狀況。

3.3 人員定期培訓(xùn)原則

從事金屬材料熱處理的工作人員規(guī)范操作需要依靠工廠對工作人員進行階段性的培訓(xùn)，以加強工作人員對金屬材料熱處理知識的認知和鞏固，在保障工作人員對金屬材料熱處理技術(shù)的熟練程度同時使企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展。

4 金屬材料熱處理變形的控制策略

4.1 改進淬火工藝

熱處理技術(shù)應(yīng)用于金屬材料的工藝過程中，淬火是其中重要且關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。熟練操作淬火工藝對金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。傳統(tǒng)的淬火工藝已經(jīng)不能滿足人們對于生產(chǎn)技術(shù)的要求，隨著社會的發(fā)展被逐步淘汰。淬火工藝中使用的淬火介質(zhì)主要有油和水等，針對不同金屬材料選用合適的淬火介質(zhì)來控制金屬材料熱處理變形狀況。如今，淬火工藝的改進與革新成為企業(yè)急需解決的問題，企業(yè)應(yīng)該引起高度的關(guān)注并在合適的熱處理技術(shù)上合理調(diào)控溫度，從而避免淬火工程中出現(xiàn)的麻煩提高淬火效率。在大多數(shù)情況下，淬火介質(zhì)為水時的水溫為55℃～65℃，淬火介質(zhì)為油時的油溫為60℃～80℃，將淬火速率調(diào)控在正常范圍內(nèi)，有效避免金屬材料熱處理變形。

4.2 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。

4.3 合理加工

金屬材料熱處理技術(shù)應(yīng)用過程中，離不開機械設(shè)備的使用。運用機械設(shè)備進行加工時，要將金屬材料熱變形量考慮在內(nèi)，從而對金屬材料進行合理加工并有效增加淬火后的合格品數(shù)。在加工金屬材料過程中，需要對金屬材料的加工需要和金屬本身特點進行充分的了解，從而選用機械夾裝的方式。工作人員要正確認識到各種金屬材料的形變規(guī)律，運用相應(yīng)的熱處理措施，保障金屬材料熱處理的正確實施。通過對金屬材料熱處理變形值的估量，從而降低金屬材料的熱處理變形。

5 結(jié)語

現(xiàn)代社會中，金屬材料的應(yīng)用已經(jīng)遍及人們生活的方方面面。金屬材料的改進革新伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在不斷變化?，F(xiàn)在，將熱處理技術(shù)用于金屬材料已經(jīng)非常普遍，但緊隨著這一技術(shù)革新的同時也帶來新的問題，即在金屬材料熱處理過程中金屬材料產(chǎn)生的變形問題。文章通過介紹金屬材料熱處理過程中變形的種類和影響因素分析，明確了金屬材料熱處理技術(shù)使用過程中需要遵守的原則和控制策略研究，更加充分的對金屬材料熱處理變形有了了解。通過文章分析知道了金屬材料熱處理流程在實施的過程中，要對金屬材料和熱處理工藝兩者均有足夠充分的了解，從而保障工藝的質(zhì)量并有效避免金屬材料熱處理變形現(xiàn)象的發(fā)生。金屬材料熱處理變形影響的主要環(huán)節(jié)包括淬火過程、冷卻過程和加工過程等，所以熱處理過程中溫度的控制至關(guān)重要。金屬材料熱處理技術(shù)效率高的企業(yè)會在競爭激烈的市場中占得一席之地。不僅會提高企業(yè)的知名度和利潤率而且在一定程度上減少了資源的浪費并保護社會環(huán)境。