淺談金屬熱處理變形影響因素及改善措施

呂環(huán)祥　王博歡　盧宇

摘 要：目前，經(jīng)濟繁榮發(fā)展，隨著工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，各部對于金屬工件的需求也越來越精細，在其剛度和韌性上都提出了新的標準，這些新標準都對金屬加工技術(shù)的質(zhì)量有了更進一步的要求。制造企業(yè)在進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改善時常用的熱處理中最常會因為金屬部件開關(guān)不同而導(dǎo)致受熱及冷卻不均導(dǎo)致受力不均的困難。這些都是急需要處理的問題需要及時做相應(yīng)分析并制定相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：金屬熱處理;變形影響因素;改善措施

引言

金屬材料具有延展性、導(dǎo)電性、傳熱性等特征，具備一定的光澤，一般分為黑色金屬、有色金屬以及特殊金屬三大種類，由于其良好的性能，導(dǎo)致其常常被用到機械制造領(lǐng)域機械制造中，一些金屬材料在進行熱處理之后會完善其自身的性能，提升設(shè)備的運行效果，這也是機械制造領(lǐng)域選用金屬材料的最大原因，但是如果處理不當，就會影響金屬材料的性能，以及機械設(shè)備的質(zhì)量，最終直接影響機械的使用效果，對企業(yè)的健康生產(chǎn)極為不利。

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疲热缣嵘韺涌寡趸δ芤约澳湍バ缘?。化學(xué)熱處理深度應(yīng)當處于標準范圍內(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金屬熱處理變形優(yōu)化

2.1保證零件結(jié)構(gòu)配置的合理性

在金屬熱處理及其冷卻過程中，金屬零件結(jié)構(gòu)也會對其變形造成影響。因金屬中厚度較大的部分冷卻速度較慢，而厚度較小的部分冷卻速度較快，所以實際生產(chǎn)中，應(yīng)減小薄厚差。為對過渡區(qū)中因應(yīng)力集中產(chǎn)生的變形與開裂進行有效控制，需要使零件的界面保持均勻;未對由于冷卻速度不均造成的變形進行控制，還需要使零件結(jié)構(gòu)與其材料成本保持對稱。零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要盡量避免棱角和溝槽的產(chǎn)生。另外，在零件薄厚交界處與臺階處還要進行圓角的設(shè)置來過渡，對于厚度不均勻程度較大的零件，可通過預(yù)留加工量來有效處理。

2.2合理的冷卻

技術(shù)人員在對金屬材料冷卻的過程中，因為金屬材料質(zhì)量和種類的不同，就會導(dǎo)致對其冷卻的方式也不同，在金屬材料熱處理的過程中，冷卻是保障金屬材料不變形的重要手段。那么首先技術(shù)人員就需要了解金屬材料的淬火技術(shù)，其中涵蓋了單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火和等溫淬火，每種淬火技術(shù)都涵蓋了一種冷卻技術(shù)，對于單介質(zhì)淬火技術(shù)的冷卻處理技術(shù)使用方便，能夠借助一定的機械設(shè)備完成，在當下可以達成自動化、智能化的發(fā)展，投入使用效率較高，可是在這一冷卻技術(shù)使用時，技術(shù)人員需要特別控制淬火速度，如果控制不得當很容易使金屬材料出現(xiàn)變形或者開裂的情況。對于雙介質(zhì)淬火而言，技術(shù)人員需要依照淬火介質(zhì)的特征實行快速冷卻，具體的流程如下：把淬火設(shè)施的溫度快速下降到300攝氏度，在保溫技術(shù)的協(xié)助下，在2分鐘之后把金屬材料放到溫度地的冷卻介質(zhì)中。

2.3選擇適當冷卻方法

淬火完后冷卻的處理方法一般有雙液淬火、單液淬火、等溫淬火及分級淬火等四種，需要針對不同的結(jié)構(gòu)不同工藝進行不同的方法。雙液淬火一般是在水和油的兩種冷卻介質(zhì)中配合完成，其冷卻過程是較為理想的，由于馬氏體轉(zhuǎn)變在相對緩和的冷卻條件下進行，能夠有效緩解或防止變形和開裂。單液淬火則是將零件加熱到奧氏體化后淬入某種單一冷卻介質(zhì)中完成，這一方法是機械化和自動化中可以運用的，但是難以控制淬火冷卻的速度。等溫淬火法是將加熱到奧氏體化溫度的工件進行等溫停留完成相變獲得下貝氏組織或下貝低體與馬氏體混合組織。分級淬火法是加熱到奧氏體化溫度的工件淬入溫度在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度附近的冷卻介質(zhì)中讓工件表面和中心溫度一致后再取出空冷，再用較低的冷卻速度變成馬氏體轉(zhuǎn)變。

2.4科學(xué)淬火

對于金屬材料熱處理技術(shù)的使用而言，淬火是其中相對重要的環(huán)節(jié)，能夠直接作用于金屬材料本身的質(zhì)量。那么在此進程中，技術(shù)人員就需要及時的引進先進的熱處理技術(shù)，并且借助創(chuàng)新性的理念優(yōu)化淬火環(huán)節(jié)，逐步減少在金屬材料熱處理過程中因為淬火環(huán)節(jié)出現(xiàn)的失誤而導(dǎo)致的變形情況。就淬火介質(zhì)本身來說，如果在不科學(xué)淬火介質(zhì)影響下，會導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部的應(yīng)力出現(xiàn)極大的不平衡現(xiàn)象，從而導(dǎo)致金屬材料變形。常見的淬火介質(zhì)有水和油，那么在實際淬火的過程中，技術(shù)人員就需要科學(xué)的控制溫度，高度整合水的溫度以及油的溫度，只有在水溫達到55℃～65℃之間，油溫達到60℃～80℃之間，才能夠保障金屬材料均勻受熱，從而給冷卻工作提供重要的前提保障，強化金屬材料的質(zhì)量，所以說，技術(shù)人員科學(xué)的淬火技術(shù)能夠直接影響金屬材料的熱處理效果，為企業(yè)的健康生產(chǎn)和金屬材料的變形控制奠定了堅實的基礎(chǔ)。

結(jié)語

伴隨著制造業(yè)金屬工件需求的大量增加，國內(nèi)對于金屬材料的分析也在持續(xù)深入中，熱處理問題在現(xiàn)實應(yīng)用中也被更多的關(guān)注，許多企業(yè)不斷的將金屬材料加工與熱處理技術(shù)進行融合探究，分析影響熱處理的因素，尋求減少變形的措施，希優(yōu)化材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以求更高提升材料性能。

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