金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略分析

潘美玲

摘 要：金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用較為常見，對熱處理變形進行有效控制，能夠促進金屬材料性能的優(yōu)化提升，滿足多樣化應(yīng)用需求，對于金屬加工制造行業(yè)的發(fā)展也具有重要意義。就金屬材料熱處理變形的影響因素進行分析，明確金屬材料熱處理減少變形的原則，進一步對金屬材料熱處理變形的控制策略進行探究，旨在提升金屬材料熱處理效果，提高工件熱處理后的精度。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理;變形影響因素;控制策略

工業(yè)快速發(fā)展，對于機械精度與性能也提出了更高的要求，金屬材料熱處理是一種重要手段，能夠促進內(nèi)部組織與結(jié)構(gòu)變化，改善材料性能。但在金屬材料熱處理過程中可能會出現(xiàn)變形情況，對工件的強度、精度以及壽命等產(chǎn)生影響，對金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略進行探究，對于金屬材料加工質(zhì)量的提升至關(guān)重要。

1 金屬材料熱處理變形的影響因素

1.1 時效與冷處理

在金屬材料熱處理過程中，低溫回火情況的出現(xiàn)，會導(dǎo)致金屬變形，時效也是一項重要的影響因素，低溫回火與時效會導(dǎo)致馬氏體分解與碳化物析出的情況出現(xiàn)，縮小金屬材料體積，變形較大。應(yīng)力松弛情況的出現(xiàn)，會導(dǎo)致金屬材料畸形。在冷處理方式下，金屬材料中殘存的奧氏體會向馬氏體轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致金屬材料體積變化，最終出現(xiàn)變形問題。

1.2 原始組織與應(yīng)力狀態(tài)

在淬火之前，金屬材料會受到關(guān)聯(lián)原始組織的影響，包括碳化物數(shù)量、形態(tài)以及合金元素纖維方向等。在調(diào)質(zhì)處理后，熱處理是變形得以縮減，金屬材料淬火變形更具規(guī)律性，便于控制熱處理變形?；瘜W(xué)熱處理方式的應(yīng)用，能夠?qū)饘俨牧媳韺硬糠中阅芗右愿纳?，比如提升表層抗氧化功能以及耐磨性等?；瘜W(xué)熱處理深度應(yīng)當(dāng)處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，若保證實現(xiàn)滲透層，需要在化學(xué)熱處理后進行磨削加工，由于金屬材料性能較差，很難處理化學(xué)熱處理過程中的變形問題。

2 金屬材料熱處理減少變形的原則

2.1 科學(xué)性原則

為減少金屬材料熱處理中變形情況，要保證管理方法的科學(xué)性。在實際熱處理工作中，要堅持科學(xué)性原則，保證理念與手段的科學(xué)化，保證技術(shù)設(shè)備的完善化，對技術(shù)材料實施熱加工，將變形控制在合理的范圍內(nèi)，確保金屬材料熱處理達(dá)到理想的效果。

2.2 實用性原則

金屬材料屬于不可再生資源，因此在此類資源利用過程中，要減少不必要的資源浪費，重視資源可持續(xù)發(fā)展。在金屬材料熱處理過程中，要注意變形的減少，有效利用資源，保護環(huán)境，為社會的持續(xù)健康發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。在金屬材料熱處理過程中，要堅持實用性的原則，節(jié)約化、有效性使用材料，加強金屬材料熱處理中質(zhì)量控制。

2.3 易操作原則

金屬材料熱處理操作的進行，應(yīng)合理選擇操作場地條件，滿足變形控制的科學(xué)化、精細(xì)化處理要求。要提升變形控制方案的容錯率，降低金屬材料熱處理變形控制所受環(huán)境的影響。要簡化處理變形控制策略，降低操作難度，有序進行熱處理工作。

3 金屬材料熱處理變形的控制策略

3.1 合理淬火

在金屬材料熱處理工藝中，淬火是核心內(nèi)容，會對變形產(chǎn)生直接影響。在實際熱處理流程中，要高度重視工藝技術(shù)創(chuàng)新，降低淬火失誤率。一旦淬火介質(zhì)不合理，極易導(dǎo)致金屬材料內(nèi)應(yīng)力失衡嚴(yán)重，最終造成變形問題。就淬火介質(zhì)來看，主要包括水和油，因此必須要重視溫度控制，以降低熱處理變形幾率。一般情況下，將水溫控制在55℃-65℃之間，油溫控制在60℃-80℃之間，保證淬火速度合理，改善冷卻效果，確保金屬材料熱處理變形量得到明顯減少。

3.2 科學(xué)冷卻

在金屬材料熱處理過程中，需要結(jié)合金屬材料具體性質(zhì)采取有針對性的冷卻方法，保證冷卻的科學(xué)性，才能夠?qū)ψ冃螌嵤┯行Э刂?。金屬材料熱處理以單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火以及等溫淬火等比較常見。單介質(zhì)淬火就是在一種介質(zhì)中冷卻淬火零件，操作簡便，易實現(xiàn)機械化與自動化，工作效率高，但難于控制淬火速度，極易導(dǎo)致金屬材料變形開裂等。雙介質(zhì)淬火是以特殊介質(zhì)為支持實現(xiàn)快速冷卻，淬火零件溫度可迅速下降至300℃，在2-3min保溫處理后，放置于低冷卻速度的介質(zhì)中，實施二次冷卻處理。冷卻速度不同的情況下，冷卻介質(zhì)也存在一定差異。金屬材料熱處理工藝中，冷卻速度過快，會導(dǎo)致內(nèi)部拉應(yīng)力增大，淬透性受到影響，進而加大變形量，因此要科學(xué)選擇冷卻方案，以確保熱處理變形得到有效控制。

3.3 有效加工

在金屬材料熱處理過程中，機械加工環(huán)節(jié)需要保證余量存留的合理化，為金屬材料變形量提供充足保證，淬火合格率也能夠得到明顯提升。由于夾裝工具不同會對金屬材料形狀產(chǎn)生影響，因此在金屬材料熱處理操作過程中，要明確加工零件的要求及特點等情況，對夾裝方式進行合理化選擇，降低熱應(yīng)力不均衡而造成變形的幾率。若金屬材料加工過程中需要采取熱處理措施，則需要保證金屬材料具備形變的條件。要對金屬材料變形規(guī)律形成正確認(rèn)識，保證淬火變形合格率，切實提升金屬材料質(zhì)量，依據(jù)加工工件技術(shù)要求來衡量金屬材料變形值，確保變形處于合理范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

在金屬材料熱處理過程中，在把握熱處理變形影響因素的基礎(chǔ)上，要堅持科學(xué)性與實用性原則，通過淬火、冷卻以及加工來對熱處理變形進行有效控制，確保工件的抗變形能力得到明顯增強，提升金屬材料熱處理效果。工件溫度的均勻性與一致性，能夠降低熱應(yīng)力的不良影響，變形問題也得到改善，熱處理時間的降低，對于工件變形的改善也非常重要。

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