探究金属材料热处理的影响因素

张兴存

摘要：金属复合材料具有性能好、质批轻便、延展性能高的优势，它的出现将逐步代替金属材料并使用在机械制造中来。现在多机械制造单位都使热处理的办法对金厲材料的抗磨损性进行有序提高，确保在一定程度上对机械设备的使用年限进行延长，此类技术丁艺对实际操作中要求较高，需要选择合适的生产环境，使用科学的工艺方法和较强的熟练度，一些机械制造单位n常进行生产过程中不能对热处理环境进行有效管理，会出现热变形的状况，情况严重时金1材料发生开裂，对金属质量产生影响。

关键词：金属材料;热处理;影响因素;微观组织演化

引言

科学应用热处理技术的主要目的是显著提高金属材料的性能，对有效提高金属材料的利用率具有关键作用和重要价值玩。金属材料的热处理受一些影响因素的影响而扭曲，对金属材料特定用途的某些不利影响这就是为什么要注意深入分析影响热处理的因素，运用科学实用的控制策略，有效降低变形的可能性和可能性，保证金属材料良好的加工性能，有效提高金属材料的利用率。

1金属热处理工艺概念介绍

金属材料热处理是一种重要手段，对产品进行一定的热处理可以除去在高温状态下进行加工对产品造成的缺陷问题，能够促进内部组织与结构变化，改善材料性能，同时还能够消除化学成分不均匀现象、降低残存在物体内部的应力，使得组织结构和性能更加均匀，而不恰当的热处理，会造成人力、物力的浪费。1863年时，英国钢的内部组织在加热和温度降低时会发生变化，钢中的高温相在淬火时会转变为硬相，英国专家发现钢铁的内部结构会随着温度的冷热变化而变化，证实钢铁在淬火过程中会变得越来越坚硬。渐渐人们也发现在对钢铁等进行热处理过程中，还能够对其形成保护作用，避免被跟氧化合而致使钢的含碳量减少。20世纪60年代，热处理技术利用等离子体场效应发展了离子氮碳共渗和低温渗氮处理。发展至今，热处理工艺多种多样，常被应用的热处理工艺有加热到一定温度并持续一定时间后缓慢温度降低、加热到一定温度后放在水或油或空气中迅速温度降低和表面加热温度降低改变表层力学性能等。对于热处理的概念不能一概而论，它包含着详细的分类。金属热处理工艺大体可分为整体热处理（热处理一般可分为三个环节：一是淬火环节，主要是利用冷却水对轧制后的高温钢材进行急剧降温冷却，使轧件表面形成具有更高强度与硬度的马氏体结构;第二环节是回火，经过淬火后的钢材，其表面温度要低于内部温度，此时钢材内部的热量就会向外部传递，继而使表面温度升高。由于其温升热量来自于钢材内部，因而也被称为自回火;第三是冷却环节，经过自回火后加工，其表面与内部温度逐渐趋于一致，内部的奥氏体经过等温相变，获得最终的金相组织。金属热处理常用的处理方法包括三种：表面热处理、局部热处理和化学热处理。其中表面热处理包含激光和感应加热热处理以及火焰淬火;而日常所说的渗碳、渗氮、渗金属、复合渗等则属于化学热处理。

2金属材料热处理的影响因素

2.1作业人员的影响因素

尽管当前对金属热处理工艺的实施要点与重点做出了明确的规定与指导，但是在实际的操作过程中还是会受人为因素的影响而导致加工过程的不规范，使金属工件变形，具体表现在操作过程中没有严格按照规范作业，疏忽大意且责任心不强，没有在处理过程中对金属工件的变化进行密切关注，对存在的问题没能及时发现，也就无法保证最终金属材料热处理的质量。

2.2应力的影响

金属材料热处理过程中发生了变形以及开裂的问题，和应力因素也有肴很大程度影响，重要是拉应力因素的影响，正常下金属材料热处理中拉应力不会发生变形及开裂，如果拉应力比较大，沖和其他的应力共同存在，这样在产生对冲的关系时候，金属材料承受的总应力就会大于临界值，残余应力系统会使得金属材料变形和发生开裂的问题，受到工作环境因素的影响存在着杂质，以及在热处埋中使川温度以及工作介质等因素的影响下，防开裂的能力会大大降低，这就容易出现变形以及开裂的质量问题。

2.3淬火介质

针对金属材料，热处理期间，淬火介质属于影响热处理的重要因素之一，同热处理变形息息相关。所以，针对淬火介质，务必重视合理选择，对质量问题加以重点关注，保证淬火效果符合标准，避免对淬火稳定性造成不利影响。除此之外，对介质搅拌速度加以合理控制，操作方法保证合理正确的情况下，方可避免对热处理和材料质量产生不利影响。反之，介质搅拌速度、方法无法保证合理的情况下，势必会引起热处理变形。

3金属材料热处理变形的控制措施

3.1金属材料热处理减轻变形的有效原则

在金属材料的热处理加工中，为了更好地控制金属材料的变形，要遵循几个原则，一是科学性原则，科学性原则是指热处理方法的科学性，以科学的理念与技术手段为依托，科学的选择设备、原料、淬火介质，而不是想当然地随意发挥，唯有如此，才能将变形质量在合理范围内，确保金属工件发挥出应用的作用;二是实用性原则，金属材料属于不可再生资源，虽然我国地域广袤资源丰富，但是对金属的需求与消耗量极大，所以在热处理过程中要坚持资源节约最大化利用的原则，减少不必要的浪费，这就需要在热处理过程中密切关注材料的变化，通过减少变形来实现资源利用最大化，尤其是在金属材料的热处理加工过程中，通过合理有效地使用材料，加强处理中的质量控制來实现环境保护，促进社会可持续发展的目标;三是便捷操作原则，金属材料热处理方式要尽可能简便易操作，这样能降低复杂过程的不确定性。同时，也要优化操作流程，尽可能地简化热处理变形控制策略，有序有效地进行热处理工作。

3.2减少热处理产生的残余应力

热处理过程中由于塑性变形产生残留的应力，因为不能完全消除，会破坏金属材料表面的保护膜，残余应力值越高表现出有害就越大，会降低试样的实际抗拉强度或屈服强度，还会降低疲劳极限，缩短试样寿命造成脆性断裂。残余应力会导致试样在淬火时因热膨胀而产生应力集中，试样可能因而产生严重变形或开裂，为了避免热处理失败，就要求炉内温度温差不能超过±20℃/小时，保温时间不宜过长和过快，在热处理升温过程中要有缓慢升温阶段，也要有缓慢冷却阶段，这种方法是消除残余应力的有效方法。对此类有缺陷的试样也可以在热处理之前预先采取适当的修复措施。

3.3科学配置零件结构

对于材料零件，热初期期间，并对零件结构加以重点关注，采取科学配置，基于具体生产的严格标准，对材料厚薄加以精准控制。具体生产期间，应避免应力集中的情况，以防零件结构发生变形，确保材料界面保持均匀平整。关于冷却速度影响因素，如果想确保不会犹豫冷却速度发生变形，足额徐确保金属结构具有良好的对称性，并对设计期间，尽量不出现沟槽等。关于材料交界部分，可以圆角过渡为主，对材料进行科学合理设计，对零件结构进行科学配置，以此对变形做出有效控制。

结语

综上所述，金属材料热处理变形不是由于单一因素作用而形成的，而是多重因素施加作用的过程，比如应力状态、处理工艺、实施加工等因素，金属材料热处理变形作为系统性的工作，需要从文中多项环节人手。鉴于个人能力有限，加之金属材料热处理变形研究较为繁杂，此类课题研究责任深远，希望学术界加大对此类课题的关注，进而提出更为有效的应用措施。

参考文献：

[1]李跃光.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].建筑工程技术与设计，2018.15.41-42.

[2]胡娟.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].建筑工程技术与设计，2018.25.35-36.