金属材料特性及合金元素对热处理性能的影响

姚洪利

摘  要：在工业生产制造中，要想提高材料的质量，改善相关机械的性能，就要对其进行合理的热处理工艺，只有采用合适的热处理工艺才能将机械材料的性能进行改变，要是没有选用合适的热处理工艺，就会导致原机械材料的性能遭到损害，因此相关企业要想在竞争激烈的市场环境中脱颖而出，就要加强对各种金属材料性能的认知和了解，同时还要加强了解各种合金元素与热处理性能的影响，只有这样才能提高企业的竞争力，所以本文就金属材料特性及合金元素对热处理性能的影响进行分析讨论，促使金属材料达到最佳使用状态。

关键词：金属材料特性;合金元素;热处理性能;影响

前言：

在工业生产中，要想提高各种金属材料的性能，就要采取科学合理的热处理处理方式。随着时代的发展和进步，各行各业都得到了较好的发展，工业领域也是此，随着工业领域的快速发展，相关企业对各种金属材料的性能又提出了更高的要求，为了获取更加符合各行各业的材料性能需求，相关科研人员及科研企业加强了对金属性能的研究与探索，从而促使金属性能得到进一步的提升。

一、金属材料相关介绍

（一）金属材料定义及作用

金属材料是由金属元素构成的。金属材料在工业制造中应用的较为广泛，但要注意的是，金属氧化物不属于金属材料。除此之外，金属材料还具有较多的优势，不仅有较好的抗御能力、抗韧性强，而且还具有较好的导电性能，因此金属材料对工业的发展有着重大的影响。

（二）金属材料的分类及特性

金属材料分为：黑色金属、有色金属及特种金属材料，其中黑色金属又叫钢铁材料，像铸铁、不锈钢工业纯铁等;有色金属是指除了铁、锰、铬等元素以外的金属，它被分为轻金属、重金属、稀有金属、稀土金属等，一般的纯金属与有色金属相比，有色金属的强度更高，并且有色金属的电阻大且电阻温度系数不高;特种金属材料包括结构金属材料及功能金属材料。除此之外，金属材料还包含非晶态金属材料，像微晶、纳米晶等，同时还有耐磨、减震、隐身、抗氢等特殊功能合金。

二、合金元素对热处理性能的影响

（一）金属材料与热处理存在断裂韧性关系

在工业生产制造中，金属材料经常会荟萃先外壳断裂等情况，因此在进行金属加工时，要充分利用外力的作用来提升金属材料的断裂韧性，主要是因为金属中包含较多的错位金属晶体密度，只要将其错位进行改变，就能降低金属晶体密度的错位率，以此来提高金属材料性能，进而降低金属材料的断裂变形率，从而提高金属材料的抗韧性。简单的说就是，就是通过强化晶体来解决晶体错为的情况，但要注意的是，强化只能在温度较强的金属区域才能进行，只有金属热加热达到一定温度时，才能实现结晶，也就是说，温度控制是金属材料完成热结晶的关键之处。要是在金属热处理中出现原子断裂的现象，就要尽快处理温度的扩散，这样才能有效的提高各种金属材料的断裂韧性。

（二）金属材料与热处理存在腐蚀关系

金属材料的应力出现腐蚀就会严重影响金属材料的性能，因此要注重金属材料的应力腐蚀问题。出现金属材料腐蚀的原因有以下几点：①腐蚀环境，金属材料会因腐蚀环境的影响，导致金属材料的结构和性能出现腐蚀现象;②金属材料在应用的过程中，也会出现腐蚀问题，尤其是在进行焊接时，焊接产生的应力残余会导致金属材料的应力层出现腐蚀;③金属材料内外温度差，在金属材料进行加热冷却时，会让金属材料的性能和结构随之发生变化，要是金属材料的内部温度与金属材料的表面温度差过大，就会导致金属材料引发热应力，热应力会导致金属材料的拉力和应力变差，进而就会出现腐蚀的情况。另外在对不同金属材料进行热处理时，其金属材料的体积也会产生应力，因此在进行金属材料热处理工艺时，要精确的把握金属冷却速度，这样才能保证金属材料淬火后的热应力及质量，进而提高各种金属材料的机械性能。

（三）提高回火稳定性

合金元素在回火过程中会对马氏体和奥氏体的能力产生影响，其回火加热过程中会让马氏体加快分解能力，让奥氏体的转变能力快速加热。合金元素在回火过程中还能提高合金铁素体中的结晶温度。由于合金的碳化物无法快速形成聚集及长大，进而导致碳化物具有较强的耐热弥散度，只有提高回火对热处理的软化的抵抗力，才能提合金高回火的稳定性。总的来说，铬对合金回火稳定性具有巨大的作用。

（四）对奥氏体形成速度的影响

合金的元素中含有大量的碳化物，这些元素影响合金的扩散速度，不仅如此，这些大量的碳化物也会降低奥氏体合金元素的成碳的速率，对于那些不能形成碳的合金元素，尤其是一些中性碳化物，不仅可以提升碳的分子扩散率，还能加快奥氏体的分子形成率。由此可见，碳化物对奥氏体形成速度有着重大的影响。

（五）产生二次硬化

要是钢的含量中含有较高的Mo、W、V并进行回火时，其钢的硬度不会随着回火温度的升高而降低，反而会在达到某一温度时开始增减，要是温度持续升高并达到峰值，就会在回火过程中出现二次硬化的情况，出现这种情况的主要原因是因为，钢的硬度与回火析出物的性质有着极大的关系，铬能增加钢的淬透性，还能让钢有二次硬化的作用。另外，当铬的含量不超过12%时，就能提高钢的硬度及耐磨性，防止钢因硬度及耐磨性变脆，不仅如此，铬还能让钢具有较好的抗高温氧化性能及防腐蚀性能，由此可见，铬对钢的性能有着重大的作用，它不仅是不锈钢和耐热钢的主要合金元素，而且还能增加钢的热强性能。

结语：

综上所述，金屬材料企业要想在竞争激烈的环境中稳定发展，就要提高各个金属材料的性能，让各个金属材料的各项性能指标达到最优，因此这就需要金属材料企业加强对金属材料的特性、金属材料与热处理工艺之间的关系及合金元素对热处理工艺之间的关系进行全面的了解和认知，让金属材料经过热处理工艺后达到最佳的使用效果，只要这样才能提高金属材料企业的经济效益，促使金属材料企业提高综合竞争力，进而为金属材料企业实现稳定发展奠定基石。

参考文献

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