浅谈金属热处理变形影响因素及改善措施

吕环祥　王博欢　卢宇

摘 要：目前，经济繁荣发展，随着工业领域的应用，各部对于金属工件的需求也越来越精细，在其刚度和韧性上都提出了新的标准，这些新标准都对金属加工技术的质量有了更进一步的要求。制造企业在进行内部结构的改善时常用的热处理中最常会因为金属部件开关不同而导致受热及冷却不均导致受力不均的困难。这些都是急需要处理的问题需要及时做相应分析并制定相关措施。

关键词：金属热处理;变形影响因素;改善措施

引言

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，导致其常常被用到机械制造领域机械制造中，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，但是如果处理不当，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。

1金属材料热处理变形的影响因素

1.1时效与冷处理

在金属材料热处理过程中，低温回火情况的出现，会导致金属变形，时效也是一项重要的影响因素，低温回火与时效会导致马氏体分解与碳化物析出的情况出现，缩小金属材料体积，变形较大。应力松弛情况的出现，会导致金属材料畸形。在冷处理方式下，金属材料中残存的奥氏体会向马氏体转变，导致金属材料体积变化，最终出现变形问题。

1.2原始组织与应力状态

在淬火之前，金属材料会受到关联原始组织的影响，包括碳化物数量、形态以及合金元素纤维方向等。在调质处理后，热处理是变形得以缩减，金属材料淬火变形更具规律性，便于控制热处理变形。化学热处理方式的应用，能够对金属材料表层部分性能加以改善，比如提升表层抗氧化功能以及耐磨性等。化学热处理深度应当处于标准范围内，若保证实现渗透层，需要在化学热处理后进行磨削加工，由于金属材料性能较差，很难处理化学热处理过程中的变形问题。

2金属热处理变形优化

2.1保证零件结构配置的合理性

在金属热处理及其冷却过程中，金属零件结构也会对其变形造成影响。因金属中厚度较大的部分冷却速度较慢，而厚度较小的部分冷却速度较快，所以实际生产中，应减小薄厚差。为对过渡区中因应力集中产生的变形与开裂进行有效控制，需要使零件的界面保持均匀;未对由于冷却速度不均造成的变形进行控制，还需要使零件结构与其材料成本保持对称。零件结构设计时，需要尽量避免棱角和沟槽的产生。另外，在零件薄厚交界处与台阶处还要进行圆角的设置来过渡，对于厚度不均匀程度较大的零件，可通过预留加工量来有效处理。

2.2合理的冷却

技术人员在对金属材料冷却的过程中，因为金属材料质量和种类的不同，就会导致对其冷却的方式也不同，在金属材料热处理的过程中，冷却是保障金属材料不变形的重要手段。那么首先技术人员就需要了解金属材料的淬火技术，其中涵盖了单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火，每种淬火技术都涵盖了一种冷却技术，对于单介质淬火技术的冷却处理技术使用方便，能够借助一定的机械设备完成，在当下可以达成自动化、智能化的发展，投入使用效率较高，可是在这一冷却技术使用时，技术人员需要特别控制淬火速度，如果控制不得当很容易使金属材料出现变形或者开裂的情况。对于双介质淬火而言，技术人员需要依照淬火介质的特征实行快速冷却，具体的流程如下：把淬火设施的温度快速下降到300摄氏度，在保温技术的协助下，在2分钟之后把金属材料放到温度地的冷却介质中。

2.3选择适当冷却方法

淬火完后冷却的处理方法一般有双液淬火、单液淬火、等温淬火及分级淬火等四种，需要针对不同的结构不同工艺进行不同的方法。双液淬火一般是在水和油的两种冷却介质中配合完成，其冷却过程是较为理想的，由于马氏体转变在相对缓和的冷却条件下进行，能够有效缓解或防止变形和开裂。单液淬火则是将零件加热到奥氏体化后淬入某种单一冷却介质中完成，这一方法是机械化和自动化中可以运用的，但是难以控制淬火冷却的速度。等温淬火法是将加热到奥氏体化温度的工件进行等温停留完成相变获得下贝氏组织或下贝低体与马氏体混合组织。分级淬火法是加热到奥氏体化温度的工件淬入温度在马氏体转变温度附近的冷却介质中让工件表面和中心温度一致后再取出空冷，再用较低的冷却速度变成马氏体转变。

2.4科学淬火

对于金属材料热处理技术的使用而言，淬火是其中相對重要的环节，能够直接作用于金属材料本身的质量。那么在此进程中，技术人员就需要及时的引进先进的热处理技术，并且借助创新性的理念优化淬火环节，逐步减少在金属材料热处理过程中因为淬火环节出现的失误而导致的变形情况。就淬火介质本身来说，如果在不科学淬火介质影响下，会导致金属材料内部的应力出现极大的不平衡现象，从而导致金属材料变形。常见的淬火介质有水和油，那么在实际淬火的过程中，技术人员就需要科学的控制温度，高度整合水的温度以及油的温度，只有在水温达到55℃～65℃之间，油温达到60℃～80℃之间，才能够保障金属材料均匀受热，从而给冷却工作提供重要的前提保障，强化金属材料的质量，所以说，技术人员科学的淬火技术能够直接影响金属材料的热处理效果，为企业的健康生产和金属材料的变形控制奠定了坚实的基础。

结语

伴随着制造业金属工件需求的大量增加，国内对于金属材料的分析也在持续深入中，热处理问题在现实应用中也被更多的关注，许多企业不断的将金属材料加工与热处理技术进行融合探究，分析影响热处理的因素，寻求减少变形的措施，希优化材料内部结构，以求更高提升材料性能。

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