浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题

史尚司

湖南中兴设备安装工程有限责任公司 湖南株洲 412000

1 金属材料热处理工艺应用分析

金属材料热处理中，有四个方面的步骤，分别是退火、正火、淬火以及回火。热处理在进行过程中，对金属材料进行加热时，当温度达到30-50度左右，应延长一段时间进行处理。

为了进一步提高金属材料的性能，应对金属材料进行热处理，尤其是热处理后，会有一些碳化物和颗粒残留在材料中，从而消除了金属材料的内应力并提高了金属的柔韧性以及材料的强度，使其在工业生产中更有效。此外，采用热处理技术可以对金属材料的机械性能予以改善，以减少局部塑形变形和表面的损伤，从而减少裂缝的发生率[1]。

2 金属材料热处理变形及开裂出现的主要原因

2.1 金属热处理内应力塑形变形

金属材料的热处理过程中，需要经历三个阶段，分别是加热、储热以及冷却。当金属材料在加热和冷却中出现不均匀的情况是，会导致各种变化的发生，并导致金属材料在热处理的过程中出现内应力，金属材料受到内应力的影响，容易出现塑形、变形等问题。

2.2 金属热处理的比容变形

在金属材料的热处理过程中，它受金属各种内部结构的影响当发生相变时，由于体积和尺寸的变化，特定的体积变形将发生，与内部应力和变形相比，单位体积变形具有方向不确定的特征，组织结构相对均匀。

2.3 冷却方式选择错误

通常情况下，是通过四个步骤对金属材料进行热处理。进行实际操作时，应重视对冷却技术的应用和选择。如果没有正确使用冷却技术，将会在很大程度上导致金属材料冷却不均匀的出现，对金属材料的后续加工也有一定影响[2]。

2.4 温度把控不合理

金属材料的热处理对环境温度有很高的要求，如果在操作过程中不能有效地控制温度，则会发生热处理变形和金属材料开裂的情况。例如，如果直接对金属材料进行热处理而没有精确的温度测量，则会引起金属材料报废的问题。

3 金属材料热处理变形及开裂问题的解决对策

3.1 强化对金属工件结构的处理

在设计金属材料的工作部件的过程中，相关人员必须充分考虑到热处理操作可能引起的变形问题，并通过在操作过程中引导工件来固定工件的变形。如果无法直接衬砌工件，则必须确保对工件进行足够的加工，以免因热处理不当而导致工件变形和脱落。在满足工件的基本性能的情况下，在设计工件时，应确保横截面力的均匀分布，并确保工件结构的对称分布。

3.2 合理调节工件热处理工艺参数

工件热处理工艺的技术参数包括加热速度、加热温度、保持时间、冷却速度等。为了提高工件的加工效率，在工件的热处理期间必须选择适当的加热速度和加热温度，并且必须建立热处理的基本保持时间。当参数设定时，有必要充分计算出工件的厚度，以确保工件在热处理过程中具有均匀的组织转变时间，目的是减少技术工件的组织变形。

3.3 加强对金属材料热处理过程中冷却技术的把控

冷却是金属材料热处理中的重要环节。经过一系列热处理后，残留的奥氏体可以转化为金属材料的体积，并且在一系列加热和淬火后会分解成马氏体为了提高热处理的效率，有必要合理地控制冷却技术的使用。在操作的具体实施中，各部门可以根据金属材料尺寸带的要求选择冷却技术，并结合原材料的微原子结构，如碳化物的量、合金化的含量元素、纤维锻造的方向和指导金属材料的应用。

3.4 采取措施减少金属材料热处理过程中的残留应力

在金属材料的热处理中，会产生一定的应力，而残留下的应力会对金属表面的保护膜产生一定的破坏作用，从而导致材料变形，并使材料的质量也出现一定的问题。为此，相关部门应采取一定的措施，减少材料中残留的应力。同时，在对材料进行热处理时，应根据材料性能的不同，加入适当的元素，以使材料的使用寿命得到延长，并符合其工艺特点。除此之外，在进行热处理的过程中，也需要对材料中存在的问题予以解决，防止由于材料过度粗糙，而引起材料的变形和破裂[3]。

3.5 强化对金属材料热处理温度的控制

在对制定的材料进行热处理时，需要重视的就是材料的温度。在热处理的过程中，如果没有合理的控制，将会对热处理带来影响，使金属材料的质量也进一步降低。为了针对问题进行有效的解决，应对金属热处理过程中的温度进行有效的控制[4]。

3.6 合理选择冷却介质

在冷却操作中，需要必要的环境刺激，同时在进行循环冷却处理时，还需要循环泵进行。以上一系列处理用于减少工作部件周围温度不均匀变形的相反影响。考虑到进液方式对热处理过程中的冷却变形和金属件的冷却操作的影响，石棉缠绕法可用于处理操作中的缓慢冷却[5]。

4 结语

总之，金属零件在工业生产中以成为其最重要的组成部分。在零件材料的设计和选型过程中，对材料的综合性能越来越高。进行材料生产和加工时，经过热处理对材料的质量也有新的要求。在对金属材料的热处理变形进行分析时，应主要对热处理的工艺参数以及导致变形、开裂的问题进行分析，以在很大程度上提高金属才来的使用寿命。以此减少金属材料在使用过程中的资金、材料浪费问题。