郑添
中国船舶第710研究所 湖北省 宜昌市 443000
摘要：热处理是一种改善金属材料使用性能和艺性能的重要工艺，通过合适的热处理加工，可以充分挖掘材料的潜力，从而减少零件的重量，提高产品性能和质量，延长产品的使用寿命。与此同时，不合理的热处理工艺也会带来金属材料变形开裂等风险和隐患。通过分析热处理加工过程中引起金属材料变形及开裂的主要原因，采用合理控制和预防措施，避免材料变形和开裂的风险发生。鉴于此，本文主要分析金属材料热处理过程变形及开裂问题。
关键词：金属材料；热处理；变形
中国分类号：TG156文献标志码A
1、引言
机械金属材料通过热加工处理能够使机械金属材料中网状碳化物等杂质的含量降低和减少，使内应力的缺陷消除，很好地提升金属材料的强度和韧性，此外在机械生产过程中根据不同的实际状况，可以对金属材料再进行塑性打造，很大程度上提高机械金属材料的使用寿命，所以在相关机械深加工环节中被广泛应用。
2、机械金属材料热处理过程中需要遵守的原则
2.1、遵循可持续性的原则
机械金属材料要保持可持续发展的原则，保证资源和材料的不浪费，不破坏环境为前提。所以，在对机械金属材料热处理加工过程中，根据性能和最佳状态来完成，节约材料有效利用不浪费。在节约的前提下还要做好机械金属材料热处理加处理后的质量保证。更好地发挥机械效能和质量，保证物质生活提高和经济运行发展。
2.2、遵循科学实用性的原则
机械金属材料在热处理加工过程中，要避免出现开裂变形等问题，应该学习老一代前辈不怕苦不怕困难的精神，在科学的理念指引下，从失败中吸取经验，探索方法，创新思路，不断完善和提升金属材料的热处理水平。
3、金属材料热处理变形及开裂出现的主要原因
金属材料热处理是将材料加热到合适温度，保温一定时间，再通过合适的方式来冷却的过程。由此可见，在热处理加工过程中，加热温度，保温时间，冷却方式起着主要作用，此外工件结构设计的合理性也在热加工过程中起着关键作用。
3.1、温度把控不合理
在金属材料热加工过程中，温度起着决定性作用。比如在钢件的淬火过程中，亚共析钢的加热温度应选择在Ac3以上30~50℃，在该温度下能得到细晶粒的奥氏体，淬火后获得细小的马氏体组织，从而获得较好的力学性能。温度过高，使其晶粒粗大以致性能显著降低的现象，其强度和韧性下降，易出现脆性断裂。根据热处理加工工艺，选择合理的温度，可有效控制变形，预防开裂。
3.2.保温时间的不合理
材料在加热到一定温度后，需要适当时间进行保温，此时材料组织也在缓慢转变。保温时间过短，则组织转化不完全，心部和表面的转化程度不一致，不仅硬度不足，而且容易引起材料变形，甚至开裂。保温时间过长，组织过度转化，会引起奥氏体晶粒粗大，也会造成氧化现象加重，使材料性能反而下降，也容易引起变形，再则造成生产成本上升，于经济性也不合理。
3.3.冷却方式选择不合理
工件在保温一段时间后，需选择合适方式冷却。通常冷却方式有空冷，水冷，油冷。水及盐水的冷却能力最强，油的冷却的较弱，空气冷却能力最弱。如合金材料，选择空冷冷却速度过慢，会产生第二类回火脆性，使材料脆性变大，性能下降；选择水冷，冷却速度过快，组织内工件内应力增大，容易引起开裂。选择油冷，冷却速度适中，工件在冷却过程中既能避免发生第二类回火脆性，又能缓解工件内应力的突然增大，防止材料的变形和开裂。
3.4工件结构设计不合理
金属材料在淬火时，马氏体转变伴随着体积变大，材料淬火加热和快冷时，各个部分温度的不均匀，使材料出现较大的内应力，从而使材料产生变形。当内应力超过钢件的强度极限时，在应力集中处将导致开裂。所以在工件设计时，应多考虑圆角过度，避免尖部结构。
4、金属材料热处理变形及开裂问题的解决对策
4.1、变形和开裂处理
在金属材料的热处理过程中，不可避免地会发生局部损坏材料和出现微裂纹地情况，这会导致金属材料中出现大裂纹，然后破裂，从而影响金属工件的使用安全性并缩短使用寿命。所以，在预防和处理变形和开裂的过程中，必须遵循一下基本原则：第一，科学原则上，任何控制和处理措施的应用都必须具有良好的科学性，然后才能进行良好的处理。第二，简单操作原则，变形和裂缝的控制措施原则应尽可能简单，以免由于操作困难而难以达到预期的控制效果和处理效果。第三，实用原则，该原则是指减劳动力和材料资源，用于预防和处理变形和开裂，并避免热处理后影响金属材料的质量，以确保加工过程中热处理具有可靠的效果，并为进一步加工提供良好的基础。
4.2、对机械金属材料锻造和预热处理的实践探索
在机械金属合金材料淬火的时候，处理要得当，就会有规律的减少金属材料的变形情况比如高碳金属材料的制造构件，热处理加工中，金属材料淬火以及锻造工艺是否合理格外重要，网状碳化物相应减少保证金属材料的使用效能。对于标准较高的构件加工，应力退火、正火以及调试处理环节必不可少，开裂和变形现象也会大大减少。此外不同介质的水或油进行冷却也会产生不同的作用效果
4.3、金属材料淬火处理
淬火处理过程中科学应用在工作中对金属材料进行热处理中起着非常重要的作用。如果使用不当，淬火介质将引起金属材料内部张力的异常变化，从而导致金属材料的结构的形状发生变化。水和油是常用的淬火介质。在550℃~650℃的温度范围内，其冷却速率为600℃/S,即使在200℃~300℃的温度条件下，其冷却速率也可以超过270℃/S在此过程中金属材料完成了马氏体的转变。如果冷却速度非常快，金属会变形或破裂。如果向水中添加一定量的盐和碱，例如在550℃~650℃的温度范围内的冷却速率为1100℃/S时，但在200℃~300℃的温度比下基本保持相同时，可以加快冷却速率。基于此，盐水和碱通常用于冷却碳钢，但这也是造成金属变形和裂纹的主要原因。因此，在金属材料的热处理过程中，必须减少在冷却阶段可能发生的错误，这需要相关员在冷却过程中进行纠正和创新。在金属材料和冷却过程中，必须科学，合理的调整冷却速率，以减少在冷却过程中工件的变形。
4.4、金属材料热处理工艺技术的发展趋势
金属材料热处理工艺技术的发展趋势主要体现在以下几方面：①自动化发展，随着科技技术的进步，金属材料热处理工艺技术逐渐处于自化发展中企业在实用金属热处理工艺技术时，不但需要相应的配置，而且需要投入一定的资金和人力，并且在开展金属热处理作业时，还会因人为因素导致处理效果不理想，因此相关科研人员要加强对金属材料热处理工艺技术自动化发展和应用的研究，在有效提升金属热处理效果得到进一步的提升。②无氧化处理，随着我国科学技术的深入发展，无氧化处理技术被称之为应用价值最高的一项技术，可控气氛技术就属于无氧化处理技术中的一种，可控气氛热处理工艺技术可以有效的降低氧化率，让热处理过程更具稳定性和完整性，该技术通常被用来进行钢制品热处理，因此，无氧化处理技术是金属材料热处理工艺技术的未来发展趋势，所以相关企业要加强对无氧化处理工艺技术的深入研究，为我国的工业发展提供新鲜的血液及广阔的发展空间，进而促使我国实现小康社会
5、结束语
有关技术人员应继续研究总结经验，阐明热处理过程中变形控制必须遵循的基本原则，并根据热处理的具体条件，通过预处理、淬火处理、保证零件结构配置的合理性、采用合适的装夹方式、加强机械加工控制，加强机械加工控制，使热处理后金属材料的变形量在允许范围内，并避免出现裂纹
参考文献
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