热处理过程中影响金属材料变形的影响和改进措施

胡晓飞 张宝坤 封伟民

摘 要： 随着我国经济社会的快速发展和装备制造产业的升级，金属合金材料的加工和应用也越来越多。之所以机械制造和装备制造工业广泛的应用金属合金作为主要的材料，就是因为金属合金具有可塑性好，价格合适和耐久性高等优良特性。在可塑性的加工过程中，我们比较常用的就是热加工，金属热加工可以使金属变成我们想要的形状和规格，但是也存在着一些缺点，比如说不当的温度处理，可能会伤害到金属本身的性质，导致加工的零件和机械的强度降低，影响设备的运行和质量，对企业造成不可估量的损失。本文基于热处理过程中影响金属材料变形的影响和改进措施展开论述。

关键词： 热处理过程;金属材料变形的影响;改进措施

【中图分类号】TB741     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.30.159

引言：热处理工艺是使各种金属材料获得优良性能的重要手段，但在处理过程中金属材料不可避免地会产生或多或少的变形，而变形则会对机械加工的后续工作产生至关重要的影响。目前要达到完全不变形是不可能实现的，但要尽量将变形量控制在允许的范围内。本文主要针对金属材料热处理变形的影响因素进行分析探讨，并提出有针对性的改进措施，旨在更好地促进金属材料加工领域的可持续发展，提高行业核心竞争力。

1 热处理技术的概述

金属材料的传统热处理技术在我国早期被应用，包括多个环节。首先是正火阶段，要将需要加工的金属材料加热到其临界点，此时的金属材料极易锻造加工。在完成正火工作后，要进行退火处理，退火的过程是需要将加热后的材料在空气中静置一段时间，在静置的过程中要保证金属材料的加热温度不能够过低，否则影响后续的加工处理。最后，要进行固热熔处理，将加热后的金属材料能够快速冷却，在金属材料达到冷却效果之后，要对金属进行强度的处理，在热处理的过程中，由于步骤的繁琐，所以热处理技术对于技术的要求相对较高。热处理技术是当前机械制造中的重要环节，热处理能够在不改变技术化学性质的情况下，通过温度的改变，改变金属材料的物理性质，从物理性质出发，达到改变材料性能的目的，主要过程包括加热、保温与冷却环节，以上三个环节需要在加工处理中环环相扣，各个环节的不同流程起到改变金属材料结构的目的。

2 影响因素分析

随着我国工业生产能力快速提升，金属材料在整体应用范围上不断扩大，对不同种类的金属构件进行合理加工已成为行业发展的趋势之一。金属材料热处理变形的表现形式多种多样，在进行热处理的过程中，工件出现变形的概率非常大，影响了材料的整体加工质量。由于进行了冷处理，残留的奥氏体将变成马氏体。回火和低温时会使金属材料变形并使其体积变大，这是由于马氏体，硬质合金材料的降解，而低温固化和时效会使金属材料变形。这是由于马氏体的劣化引起的。第二个是应力的松弛效应，它导致金属材料变形。原材料的微观结构将通过冷却和压实过程影响金属材料的变形。通过淬火和固化过程，可以控制金属设计变形的量，以确保淬火变形变得规则，并可以有效地控制变形。

3 面对热处理问题的措施

3.1 提前对材料进行预处理

对材料进行预处理的是为了金属材料能够在经过热处理之后，降低材料的变形几率，热加工的预处理环节，即为在金属材料进行正火之前，进行一定的物理处理，在经过这样的预处理之后，金属材料的本身结构会提前发生改变，这样的改变会使得金属材料遭进行热处理之后，自身的结构保持一种稳定的状态，不会因为正火的处理而导致材料内部的结构不完整，这样一来，金属材料的变形现象也会降低，除此之外，如果材料出现了变形，要及时采取措施，例如进行退火处理，这样可以有效控制材料变形问题。

3.2 变形与开裂处理

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的情况，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，必须遵循以下基本原则：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，简单操作性原则，变形和裂缝控制措施的原则应尽可能简单，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，该原则是指减少劳动力和材料资源，用于预防和处理变形和裂缝，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了良好的基础。

3.3 改进冷却工艺

金属材料热处理工艺中，除了淬火工艺以外，冷却工艺的合理改进对金属材料热处理变形现象的降低也起到关键性的作用。热处理过程冷却工艺的操作需严格按照制定的方案实施，从而大大避免冷却过程中热变形现象的出现。不同的淬火方式需要不同的冷却方式。在金属材料热处理淬火过程中，使用较多的是单介质淬火和双介质淬火，分级淬火等方式。以双介质淬火为例进行说明，金属材料使用双介质淬火方式进行淬火冷却，冷却过程分两个阶段进行。首先，将淬火后的金属部件放入快速冷却介质中冷却，这时金属部件温度快速下降到300℃，而后经过短时间的保温阶段，将淬火后的金属部件放入慢速度冷却介质中冷却，实现金属材料的两次冷却。两次冷却过程因冷却速度的差别所选用的冷却介质也会不同。冷却工艺中，对热变形影响最大的部分是快速冷却，因为快速冷却会提高金属内的拉力。

结束语：总而言之，通过分析热处理变形和开裂机理，可以發现引起热处理变形的最重要因素。用于热处理工艺，并提高了热处理的效益。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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