金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

張紅霞

（蘭州電機(jī)股份有限公司，甘肅 蘭州 730300）

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的不斷深入，我國金屬材料的研究也逐漸走入研究人員的視野之中，其中金屬材料熱處理便是其中極為重要的組成部分，這一工藝通常情況下被應(yīng)用在實(shí)際金屬材料的特殊過程控制環(huán)節(jié)，為了在最大限度內(nèi)提升該金屬材料的力學(xué)性能，以便能夠優(yōu)化金屬材料為后續(xù)使用合理應(yīng)用打下基礎(chǔ)。就目前來說，金屬材料的熱處理工藝已經(jīng)發(fā)展了幾十年的時(shí)間，雖然能夠在一定程度上滿足我國實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)金屬材料的需求，但是仍舊存在較為明顯的形變問題，不僅僅會(huì)影響金屬的實(shí)際質(zhì)量同時(shí)也會(huì)在一定程度上為后續(xù)金屬材料的使用造成影響。

1 影響金屬材料熱處理變形的因素

根據(jù)以往研究，可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)際金屬材料熱處理環(huán)節(jié)，雖然大部分的操作工藝已經(jīng)能夠在一定程度上滿足預(yù)期的金屬材料使用目標(biāo)，但是在實(shí)際的操作、使用中仍舊存在一定的問題，而造成這一問題的主要因素集中表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：首先，是熱處理時(shí)效和金屬材料熱處理過程中的冷處理環(huán)節(jié)，根據(jù)實(shí)際金屬材料熱處理的研究可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的熱處理環(huán)節(jié)通常會(huì)出現(xiàn)一定程度的“低溫回火”現(xiàn)象，這種情況的存在會(huì)在一定程度上造成金屬熱處理環(huán)節(jié)發(fā)生形變。與此同時(shí)，熱處理過程中的馬氏體鋼分解或者碳鋼等的析出也會(huì)在很大程度上致使進(jìn)行熱加工的金屬受到其金屬自身的應(yīng)力影響進(jìn)而發(fā)生形變，影響后續(xù)的使用情況。

其次，便是原始組織與其金屬所受應(yīng)力的影響，根據(jù)以往形變金屬進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的熱處理環(huán)節(jié)金屬材料在進(jìn)行熱處理前夕其物體會(huì)受到一個(gè)與其相連的組織給予金屬物質(zhì)的影響，從而影響其金屬材料的內(nèi)部碳化物形態(tài)，進(jìn)而使得其內(nèi)部的金屬纖維發(fā)生形變，進(jìn)而影響該金屬材料的熱處理效果。與此同時(shí)，在實(shí)際的金屬熱處理環(huán)節(jié)，很多使用單位會(huì)用化學(xué)的模式進(jìn)行金屬材料的熱處理，這種模式雖然能夠獲得較好的金屬熱處理效果，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中會(huì)改變一部分的金屬性能，一方面這種金屬性能的改變會(huì)對(duì)該金屬的抗氧化性、抗腐蝕性等功能做出優(yōu)化，另一方面，如果這種化學(xué)模式下的熱處理方法沒有按照預(yù)期的反應(yīng)模式狀態(tài)進(jìn)行，就需要對(duì)該化學(xué)處理模式進(jìn)行二次的消磨，從而影響實(shí)際的熱處理效果。

2 優(yōu)化金屬材料熱處理變形的改善策略

綜上所述，隨著我國熱處理金屬在實(shí)際生產(chǎn)，生活中應(yīng)用的不斷增加，如何針對(duì)原有工藝中比較容易出現(xiàn)的金屬材料熱處理問題進(jìn)行改善、優(yōu)化，成為我國現(xiàn)階段金屬材料熱處理研究人員研究的重點(diǎn)，由此，本文提出以下幾點(diǎn)優(yōu)化改進(jìn)方案，以便能夠在一定程度上幫助且避免未來金屬材料熱處理環(huán)節(jié)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的變形問題：

2.1 增加預(yù)處理環(huán)節(jié)

根據(jù)研究可以發(fā)現(xiàn)，雖然大部分的金屬材料形變問題都出現(xiàn)在實(shí)際操作中的熱處理環(huán)節(jié)，但是不僅僅只有熱處理環(huán)節(jié)的不當(dāng)會(huì)造成一定程度的形變問題。由此，本文認(rèn)為，在實(shí)際的操作環(huán)節(jié)，應(yīng)用熱處理處理金屬材料的前期，可以通過加設(shè)預(yù)處理環(huán)節(jié)的方式將金屬內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，提升其均勻性的同時(shí)并結(jié)合不同金屬材料的不同物理性能合理的進(jìn)行后續(xù)熱處理安排，從而避免金屬材料因其材料自身原因造成后續(xù)形狀改變控制的失敗。

例如，在實(shí)際的操作環(huán)節(jié)，可以根據(jù)實(shí)際的工藝需要選擇適當(dāng)?shù)耐嘶鸸に?，這一退火工藝的應(yīng)用不僅僅能夠在很大程度上及時(shí)的降低金屬材料在熱處理環(huán)節(jié)可能受到不同溫度的影響，從而保證減少形變幾率的同時(shí)為后續(xù)的金屬材料熱處理提供保障。

2.2 優(yōu)化原有的淬火處理工藝

淬火熱處理是我國現(xiàn)階段金屬材料熱處理過程中比較重要的熱處理方法之一，在這一過程中有很多因素、介質(zhì)引起的不當(dāng)都會(huì)在熱處理過程中造成金屬材料內(nèi)部作用力之間的改變，從而使其發(fā)生形變的同時(shí)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的彎曲，由此，為了改善因?yàn)檫@一因素造成的金屬材料形變問題，就需要專業(yè)人員在實(shí)際過程中充分的重視到這一淬火處理工藝的應(yīng)用，從而降低金屬材料的形變比例。例如，在實(shí)際應(yīng)用中，通常情況下，在進(jìn)行淬火降溫的過程中需要對(duì)其溫度降低的速率進(jìn)行控制，過快或過緩都會(huì)造成金屬受熱的不均勻，進(jìn)而產(chǎn)生形變，由此，針對(duì)這一問題，本文認(rèn)為在未來的淬火過程中用水油作為介質(zhì)的降溫方式轉(zhuǎn)化為在水油中加入適當(dāng)?shù)柠}、堿等物質(zhì)，能夠通過降低溫度變化速率的方法來改善原有淬火操作中可能會(huì)造成的金屬材料形變問題。

2.3 完善原有的冷卻方式

根據(jù)原有金屬材料熱處理的研究可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的熱處理過程中常見的冷卻方式大都集中于分級(jí)淬火和單液淬火，其中在實(shí)際的操作中單液淬火的應(yīng)用比較多，這種方法也是在實(shí)際操作中最容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的方式之一，但是這種方式卻很難達(dá)到預(yù)期的冷卻速率，從而造成不同程度金屬材料形變問題，由此，本文認(rèn)為可以通過將單液淬火轉(zhuǎn)換為分析淬火的方式，將溫度較高的金屬材料先置于硝煙中，快速降溫后后轉(zhuǎn)為淬火速率較慢的方式進(jìn)行冷卻，從而幫助原有的冷卻方式達(dá)到預(yù)期的淬火目標(biāo)。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國金屬材料熱處理研究的不斷深入，人們對(duì)于影響金屬材料熱處理變形問題的因素也愈發(fā)的了解，為了在根本上避免金屬材料出現(xiàn)形變，影響后續(xù)使用可以通過對(duì)其冷卻方式、淬火方式的完善進(jìn)行彌補(bǔ)，與此同時(shí)還需要將金屬熱處理的零部件結(jié)構(gòu)、金屬裝配方式以及用以金屬熱處理的器械等方面逐一入手，遵循金屬材料基礎(chǔ)物理性能變化的同時(shí)合理的分析金屬材料在熱處理狀態(tài)下其金屬內(nèi)部的影響情況，最大程度保證該金屬材料熱處理受熱均勻的同時(shí)降低實(shí)際操作過程中出現(xiàn)形變的比例，為實(shí)際金屬熱處理模式在未來應(yīng)用中的推廣打下基礎(chǔ)。