熱處理過(guò)程中影響金屬材料變形的影響和改進(jìn)措施

鄧興

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程有了很大進(jìn)展，對(duì)金屬材料的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。為了獲得金屬材料更加優(yōu)秀的性能，人們通常采用熱處理的方式對(duì)材料進(jìn)行改性，使材料的性質(zhì)和性能得到提高。這種在特定溫度下的熱處理和淬火過(guò)程中，金屬的分子發(fā)生改變。但是應(yīng)為這種改變，材料可能會(huì)發(fā)生一些不期望的形變，在這篇文章中，我們討論了熱處理過(guò)程中金屬變形的原因和簡(jiǎn)單地應(yīng)對(duì)方法，希望對(duì)從業(yè)者提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：金屬熱處理;影響因素;控制策略

引言

金屬材料質(zhì)量的提高，成功滿足了當(dāng)代生產(chǎn)生活的要求。但是，熱加工處理技術(shù)的使用要求比較高，處理技術(shù)的工作環(huán)境需要高要求。如果熱處理技術(shù)的工作環(huán)境不能夠符合要求，導(dǎo)致金屬材料變形問(wèn)題的產(chǎn)生。所以面對(duì)此問(wèn)題，技術(shù)人員要對(duì)熱處理技術(shù)與金屬加工工藝進(jìn)行一定的處理，提出相關(guān)解決措施，在對(duì)熱加工技術(shù)進(jìn)行改良后，達(dá)到預(yù)期效果，以此提高我國(guó)金屬材料的生產(chǎn)加工與應(yīng)用水平，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展也能夠起到積極的推動(dòng)作用。

1影響因素分析

金屬材料在當(dāng)今社會(huì)中有著重要的地位，影響著人們的日常生活，影響著各行業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)，所以金屬材料的加工工藝成為金屬材料高品質(zhì)的重要影響因素。與此同時(shí)，不成熟的加工工藝對(duì)金屬材料最終質(zhì)量的影響也是非常大的，在采用熱處理加工工藝的過(guò)程中，面對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，總結(jié)出了一些影響熱加工工藝最終質(zhì)量的因素，通過(guò)以上因素的分析研究，能夠?yàn)闊崽幚砉に噹?lái)更好的材料加工工藝。金屬材料在受到熱量的影響后，根據(jù)外部的溫度不同，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)的改變也是不同的，對(duì)此需要對(duì)外部的溫度環(huán)境進(jìn)行分析研究。熱處理的三個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，金屬材料所接收到的外部環(huán)境是不同的，三個(gè)環(huán)節(jié)中內(nèi)部與外部的溫差比較大，在溫差較大的情況下，經(jīng)過(guò)熱處理之后，金屬的內(nèi)部受力情況發(fā)生變化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，使得金屬材料受力不均，導(dǎo)致金屬材料在經(jīng)過(guò)熱處理之后出現(xiàn)變形的情況，這也驗(yàn)證了熱處理加工工藝對(duì)外部環(huán)境的要求問(wèn)題。所以在進(jìn)行金屬材料的加工處理時(shí)，要時(shí)刻觀察金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與受力情況，減少金屬材料變形現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2面對(duì)熱處理問(wèn)題的措施

2.1做好前期預(yù)處理工作

熱處理前期正火、退火等工藝都會(huì)在不同程度上影響金屬材料最終變形量。以正火處理為例，溫度升高導(dǎo)致材料內(nèi)部變形量增加。因此，熱處理天氣應(yīng)當(dāng)對(duì)正火處理溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制，強(qiáng)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻性。同時(shí)，考慮到前文所提到的冷處理工藝及其時(shí)效會(huì)對(duì)熱處理變形、開(kāi)裂問(wèn)題產(chǎn)生重要影響，因此必須將對(duì)冷卻技術(shù)的選擇作為控制重點(diǎn)。相關(guān)人員可以基于對(duì)金屬材料尺寸參數(shù)的評(píng)估，結(jié)合金屬原材料碳化物數(shù)量、纖維鍛造方向、以及合金元素含量等多項(xiàng)指標(biāo)，選擇最佳冷卻工藝與手段。

2.2改進(jìn)淬火工藝

熱處理技術(shù)應(yīng)用于金屬材料的工藝過(guò)程中，淬火是其中重要且關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。熟練操作淬火工藝對(duì)金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。傳統(tǒng)的淬火工藝已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)的要求，隨著社會(huì)的發(fā)展被逐步淘汰。淬火工藝中使用的淬火介質(zhì)主要有油和水等，針對(duì)不同金屬材料選用合適的淬火介質(zhì)來(lái)控制金屬材料熱處理變形狀況。如今，淬火工藝的改進(jìn)與革新成為企業(yè)急需解決的問(wèn)題，企業(yè)應(yīng)該引起高度的關(guān)注并在合適的熱處理技術(shù)上合理調(diào)控溫度，從而避免淬火工程中出現(xiàn)的麻煩提高淬火效率。在大多數(shù)情況下，淬火介質(zhì)為水時(shí)的水溫為55℃～65℃，淬火介質(zhì)為油時(shí)的油溫為60℃～80℃，將淬火速率調(diào)控在正常范圍內(nèi)，有效避免金屬材料熱處理變形。

2.3運(yùn)用合理的冷卻方法

目前技術(shù)條件支持下，金屬材料熱處理加工中常見(jiàn)的冷卻方法有：①單液淬火法。本方法具有自動(dòng)、機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，但難以達(dá)到最理想的淬火冷卻速度要求，操作過(guò)程中選擇水介質(zhì)可能導(dǎo)致變形、開(kāi)裂問(wèn)題，選擇油介質(zhì)則可能導(dǎo)致材料硬度分布不均勻或不充足的問(wèn)題;②雙液淬火法。本方法首先選擇冷卻速度高的液體介質(zhì)，將加熱后金屬材料冷卻至300℃范圍內(nèi)，然后用冷卻速度更緩慢的液體介質(zhì)將其冷卻至正常室溫。以碳鋼金屬材料為例，在水中冷卻達(dá)到300℃以內(nèi)然后轉(zhuǎn)油冷卻至失穩(wěn)狀態(tài)，合金鋼材料冷卻順序則正好相反;③分級(jí)淬火法。本方法是指金屬材料經(jīng)加熱后先置于硝鹽浴或堿浴中，其溫度略高于馬氏體轉(zhuǎn)化反應(yīng)起始溫度，保溫5分鐘左右且材料內(nèi)外部溫度均衡后在空氣中冷卻至室溫狀態(tài)，但受到冷卻水平的影響，分級(jí)淬火法通常僅用于刀具、模具等尺寸小、精度要求高的金屬材料熱處理工藝中。

2.4有效加工

在金屬材料熱處理過(guò)程中，機(jī)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(huì)對(duì)金屬材料形狀產(chǎn)生影響，因此在金屬材料熱處理操作過(guò)程中，要明確加工零件的要求及特點(diǎn)等情況，對(duì)夾裝方式進(jìn)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(guò)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(duì)金屬材料變形規(guī)律形成正確認(rèn)識(shí)，保證淬火變形合格率，切實(shí)提升金屬材料質(zhì)量，依據(jù)加工工件技術(shù)要求來(lái)衡量金屬材料變形值，確保變形處于合理范圍內(nèi)。

2.5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(guò)程中，金屬零件結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)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(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)減小薄厚差。為對(duì)過(guò)渡區(qū)中因應(yīng)力集中產(chǎn)生的變形與開(kāi)裂進(jìn)行有效控制，需要使零件的界面保持均勻;未對(duì)由于冷卻速度不均造成的變形進(jìn)行控制，還需要使零件結(jié)構(gòu)與其材料成本保持對(duì)稱。零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(tái)階處還要進(jìn)行圓角的設(shè)置來(lái)過(guò)渡，對(duì)于厚度不均勻程度較大的零件，可通過(guò)預(yù)留加工量來(lái)有效處理。2.6采用合理的裝夾方式

在加熱、冷卻過(guò)程中裝夾方式的不同，加工件形狀受到的影響也就不同。采用合理的裝夾方式不僅能夠讓工件均勻受熱，還能減少因熱應(yīng)力分布不均和組織應(yīng)力分布不均造成的工件變形。在裝夾的過(guò)程中，可以根據(jù)實(shí)際情況改變裝夾的方式，通過(guò)補(bǔ)償墊圈、疊加墊圈等實(shí)現(xiàn)裝夾方式的合理化。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代社會(huì)中，金屬材料的應(yīng)用已經(jīng)遍及人們生活的方方面面。金屬材料的改進(jìn)革新伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在不斷變化?，F(xiàn)在，將熱處理技術(shù)用于金屬材料已經(jīng)非常普遍，但緊隨著這一技術(shù)革新的同時(shí)也帶來(lái)新的問(wèn)題，即在金屬材料熱處理過(guò)程中金屬材料產(chǎn)生的變形問(wèn)題。文章通過(guò)介紹金屬材料熱處理過(guò)程中變形的種類和影響因素分析，明確了金屬材料熱處理技術(shù)使用過(guò)程中需要遵守的原則和控制策略研究，更加充分的對(duì)金屬材料熱處理變形有了了解。通過(guò)文章分析知道了金屬材料熱處理流程在實(shí)施的過(guò)程中，要對(duì)金屬材料和熱處理工藝兩者均有足夠充分的了解，從而保障工藝的質(zhì)量并有效避免金屬材料熱處理變形現(xiàn)象的發(fā)生。金屬材料熱處理變形影響的主要環(huán)節(jié)包括淬火過(guò)程、冷卻過(guò)程和加工過(guò)程等，所以熱處理過(guò)程中溫度的控制至關(guān)重要。金屬材料熱處理技術(shù)效率高的企業(yè)會(huì)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中占得一席之地。不僅會(huì)提高企業(yè)的知名度和利潤(rùn)率而且在一定程度上減少了資源的浪費(fèi)并保護(hù)社會(huì)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘美玲.金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略分析[J].科技風(fēng)，2020（10）：168.

[2]李建國(guó)，陳艷輝.基于金屬材料熱處理變形及開(kāi)裂處理技術(shù)[J].世界有色金屬，2019（23）：153+155.

[3]左歡.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制探討[J].世界有色金屬，2019（22）：1～2.