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金属材料热处理变形的影响因素与控制分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张文飞

[导读] 摘要：金属材料具有延展性、导电性、传热性等特征，具备一定的光泽，一般分为黑色金属、有色金属以及特殊金属三大种类，由于其良好的性能，常常被用到机械制造中，一些金属材料在进行热处理之后会完善其自身的性能，提升设备的运行效果，这也是机械制造领域选用金属材料的最大原因，但如果处理不当，就会影响金属材料的性能，以及机械设备的质量，最终直接影响机械的使用效果，对企业的健康生产极为不利。

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        摘要：金属材料具有延展性、导电性、传热性等特征，具备一定的光泽，一般分为黑色金属、有色金属以及特殊金属三大种类，由于其良好的性能，常常被用到机械制造中，一些金属材料在进行热处理之后会完善其自身的性能，提升设备的运行效果，这也是机械制造领域选用金属材料的最大原因，但如果处理不当，就会影响金属材料的性能，以及机械设备的质量，最终直接影响机械的使用效果，对企业的健康生产极为不利。本文就金属材料热处理变形的影响因素与控制展开分析。
        关键词：金属材料；热处理变形；影响因素；控制
        1.金属材料热处理变形的影响因素
        在对金属材料热处理变形的影响因素进行探究时，工作人员需要对金属材料热处理过程中各项工艺技术特点，进行全面化的掌握，并在此基础上，采取一些具有针对性的改善措施，进而才能实现对金属材料变形的有效控制，也为金属材料热处理过程中变形控制工作的开展，起到了一定的促进作用。在对金属材料进行热处理的过程中，由于材料自身的密度构成、结构特点，以及在外界因素的影响下，材料本身可能会出现不等时性、冷热分布不均匀的问题。在金属材料受热的过程中，温度会发生较为明显的变化，这就会使金属材料内部结构的受力情况发生改变，金属材料变形的几率增大，而这种由于内部应力分布所导致的变形，被称之为是内应力塑性变形。这种变形的特征性较为明显，会表现出一定的方向性，且发生的频率较高，每一次对金属材料进行热加工，都会对其内部应力结构造成改变，进行热处理的频率越高，内部应力的变化情况越明显。
        在一般情况下，金属材料的内应力一般被分成热应力和组织应力变形着两类，在相应的温度条件下，对金属材料展开加热、冷却操作后，可以获得纯热应力变形，组织应力变形和金属材料自身的性能、形状，以及加热冷却方式有着紧密的关联。从实际的操作流程中可以了解到，要想对金属材料的使用性能进行高效化的提升，整个热处理工序将会包含较多的工艺内容，并且在操作过程中，需要根据金属材料的种类、操作规范展开适当的调整，收集各项参数内容。但是在实际执行过程中，由于我国在温度控制、监测精度方面具备局限性，所以温度监测精度难以得到有效的把控，一旦在热处理过程中对温度的控制未能合理实现，那么就会导致比容变形的问题发生，增加金属材料变形几率。
        2.金属材料热处理技术的操作原则
        一，保证操作的科学性。金属材料热处理工作需要保证操作的科学性，热处理操作应该建立在科学的基础上，根据不同属性的金属材料，合理的做出检测分析，保证金属材料信息获取的准确性、完整性。掌握了准确的分析数据后，再制定相应的工艺标准和工艺流程。金属材料热处理工作需要保证充分的技术支持，技术人员应该对工艺流程加以监督，根据情况给予相应的技术指导，进而保证热处理工艺的规范性和科学性，最终实现提高金属材料热处理变形控制水平的目的。
        二，营造良好的生产环境。良好的生产环境是保证加工生产质量的基础之一，从事金属材料加工生产的工厂往往需要建立在城市的近郊，这样才不会对城市环境产生影响。为了提高金属材料热处理变形控制能力，必须消除环境因素造成的影响，这样才能更好的控制金属材料的应力，最终减少金属材料变形问题的发生。应提高工厂的硬件支持水平，保障生产中有先进的设备支持，进而降低热处理难度，保障加工各个环节的工艺质量，最终达到提高加工生产水平的目的。
        3.减小金属材料热处理变形的有效措施控制
        3.1创新预处理环节
        在对材料进行预处理过程中，如果要想确保使材料变形几率得到有效降低，现场工作人员可以基于具体情况选择等温正火处理相关材料。

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在开展正火处理过程以后，还要对其相关材料进行等温淬火处理，确保材料结构具有较高的均匀性，有效避免出现不均匀状况，从而使材料出现形变的可能性大大降低，在具体实施热处理工艺时，不同材料结构特点具有一定程度的差异性，基于此，在处理环节，相关工作人员需要基于采购特点科学选择处理工序，实现热处理效果的有效提升，使其变形几率大大降低。
        3.2淬火工艺的科学应用
        淬火工艺是金属材料热处理工作中最核心的步骤，而且具有极为重要的作用，假如使用的淬火介质不合理的话，就会造成金属材料内部应力的变化失调，最终造成材料的结构与形状受到影响。因此必须在进行金属材料热处理的过程中，尽可能的减少淬火阶段可能出现的失误，这就要求相关工作人员必须积极的进行淬火工艺的改革和创新。在进行金属材料淬火冷却的过程中，必须科学合理的调节冷却的速度，才能确保金属材料在淬火的过程中，降低材料变形量的增加。水和油是较为常用的淬火介质。为了确保冷却的效果以及淬火速度，一般情况下水温应该控制在55～65℃。如果使用油作为淬火介质的话，油温一般在60～80℃，必须提高淬火的速度，才能确保最终的冷却效果。科学合理的进行金属材料淬火介质和速度的选择应用，不仅可以有效的降低金属热处理对材料内部应力造成的影响，同时也有效控制了金属材料的变形量。
        3.3合理选择冷却方法
        目前，针对金属材料热处理的方式主要有双液淬火、单液淬火等方式，而所谓的双液淬火主要是将金属材料放入冷却速度相对较高的介质当中，使其温度可以在短时间内迅速的下降至300℃左右，然后再将其放入冷却速度低的介质中进一步冷却。而单液淬火则指的是利用单一的介质进行材料的冷却处理，虽然这种方式可以促进淬火工作效率的提升，但是却无法控制淬火的速度。金属热处理经淬火后的冷却环节对金属变形也有极大的影响。如果金属在热处理过程中冷却速度过快的话，就会造成金属表面冷却的不均匀，而这就增加了金属的拉应力，最终导致工件变形量的增加。必须在确保金属强度不受影响的情况下，采用预冷以及分级降温的方式进行金属材料热处理的冷却，才能从根本上降低金属冷却不均匀导致的金属内部应力组织的变化。
        3.4热处理工艺参数方面
        热处理工艺技术参数主要包括加热速度与温度、保温时间、冷却速度等。加热速度过快、加热温度过高，不仅增大了工件的形变倾向，还会造成工件的过热和过烧倾向，严重时会造成工件报废。特别是薄壁和细长的工件，更容易发生变形。因此，在热处理过程中应选择合理的加热速度和加热温度。在制定保温时间的热处理工艺参数时，应充分计算工件的有效厚度，确保工件在热处理过程中有足够的组织转变时间和均匀化，以减小金属工件的比容变形倾向。金属工件往往在冷却阶段形变最明显。冷却过程中，不仅使工件产生内应力，出现弯曲等明显的变形，而且由于发生组织转变产生比容形变，出现体积增大等形变。因此，在满足硬度值等零件设计技术要求的前提下，尽量选择适宜或较缓的冷却速度，以减少工件的形变倾向。
        结束语
        在金属材料加工制造的过程中应用热处理技术，主要的目的是为了促进材料自身性能的提高，确保金属材料可以满足社会经济发展的实际需求。而热处理过程在提高金属材料性能的同时，也不可避免的产生热处理变形，使工件的尺寸发生偏离，给后续机械加工造成困难，严重者甚至会使工件报废。作为热处理工艺员，必须采取切实可行的方法将金属材料热处理的变形控制在允许的范围之内。
        参考文献：
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