金属材料热处理工艺分析与控制

杨宗强

（重庆海德世拉索系统（集团）有限公司，重庆 401120）

一、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。

二、金属材料热处理变形的影响因素

在金属材料的热处理过程中，影响金属材料变形的主要因素有：

（一）温度的影响，金属材料具有其自身的临界加热温度点，并且在金属材料进行热处理之后，随着热处理温度的降低，耐高温性逐渐降低。在某个临界温度点，金属材料的热应力及结构的张力不断变化导致金属材料的性能受到严重影响，温度是热处理过程中金属材料变形的重要因素。

（二）冷却介质的影响，金属材料的大多数热处理过程中重要的一环就是淬火介质的使用，但搅拌方法和高速冷却介质的速率等因素也会影响材料的变形，最终由于材料组织的改变导致金属材料本身的变化。在进行大量有关实验后，可以得到冷却剂对金属材料的稳定性会产生重要的作用。

（三）预处理的影响，在对金属材料进行热处理之前，为了彻底消除应力，一般都需要进行预处理。通常情况下，预处理采用的都是正火处理方式，受场地的限制，正火工艺的冷却过程多为堆叠冷却，由此容易导致加热炉内的金属材料冷却不均匀，进而造成组织不均，当对金属材料进行热处理时，变形则会不一致。除此之外，正火硬度过高、混晶、大量索氏体或魏氏组织等都会进一步增大热处理变形的可能性。

三、热处理技术应用方式

（一）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。

（二）淬火工艺

热处理技术应用于金属材料的工艺过程中，淬火是其中重要且关键的一个环节。熟练操作淬火工艺对金属材料热处理技术的应用是非常重要的。传统的淬火工艺已经不能满足人们对于生产技术的要求，随着社会的发展被逐步淘汰。淬火工艺中使用的淬火介质主要有油和水等，针对不同金属材料选用合适的淬火介质来控制金属材料热处理变形状况。如今，淬火工艺的改进与革新成为企业急需解决的问题，企业应该引起高度的关注并在合适的热处理技术上合理调控温度，从而避免淬火工程中出现的麻烦提高淬火效率。在大多数情况下，淬火介质为水时的水温为55℃-65℃，淬火介质为油时的油温为60℃-80℃，将淬火速率调控在正常范围内，有效避免金属材料热处理变形。

（三）冷却方法进行合理选择

目前技术条件支持下，金属材料热处理加工中常见的冷却方法有：

1.单液淬火法。本方法具有自动、机械的优势，但难以达到最理想的淬火冷却速度要求，操作过程中选择水介质可能导致变形、开裂问题，选择油介质则可能导致材料硬度分布不均匀或不充足的问题。

2.双液淬火法。本方法首先选择冷却速度高的液体介质，将加热后金属材料冷却至300℃范围内，然后用冷却速度更缓慢的液体介质将其冷却至正常室温。以碳钢金属材料为例，在水中冷却达到300℃以内然后转油冷却至失稳状态，合金钢材料冷却顺序则正好相反。

3.分级淬火法。本方法是指金属材料经加热后先置于硝盐浴或碱浴中，其温度略高于马氏体转化反应起始温度，保温5 分钟左右且材料内外部温度均衡后在空气中冷却至室温状态，但受到冷却水平的影响，分级淬火法通常仅用于刀具、模具等尺寸小、精度要求高的金属材料热处理工艺中。

综上所述，随着科技水平不断提高，金属材料热处理工艺技术也得到了相应的发展，让金属材料在经济热处理工艺技术处理之后，其柔韧度及防腐、防蚀性能都得到了明显的增加，因此相关科研人员要加强对金属材料热处理工艺技术，让金属材料在使用热处理工艺技术时，不仅能确保金属材料质量，提高金属材料的使用率，而且还要降低金属材料生产过程中对环境的污染率，促使金属材料得到更加广泛的应用和发展，进而更好的带动社会经济发展。