金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施

金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施

刘明海

中车沈阳机车车辆有限公司辽宁沈阳110142

摘要：在金属加工制造行业中，对热处理技术进行应用，能够从根本上实现对金属物理性质、化学性质的提升，满足了当前各项工业生产、制造事宜。在调查中发现，当前金属材料的热处理工作，主要由金属加热、保温和冷却等几项工作流程所构成，但由于金属热处理工艺对于整体的工作环境、技术应用有着较高标准的要求，所以在实际操作的过程中，材料时常会发生变形的问题，这就需要相关工作人员在传统金属加工制造的基础上，实现热处理工艺技术的高效化应用，提升我国金属材料加工制造的整体质量与水平，进而推动社会的发展。

关键词：金属材料；热处理变形原因；防止变形

对于金属工件而言，基本的变形问题主要集中在尺寸变形以及形状变形两方面，但是，无论是哪种变形情况，都和热处理过程导致的工件内部应力息息相关。结合内应力的相关因素对问题因素进行分析，从而制定具有针对性的监督和管控措施，就能从根本上减少金属材料热处理变形和开裂导致的工件质量缺失性问题。

1金属材料性能分析

在当前的社会生产生活中，金属材料的应用范围十分的广泛。由于金属材料具有韧性强、塑性好以及高强度的特点，因此其在诸多行业中均有所应用。当前常用的金属材料主要包括两种：即多孔金属材料以及纳米金属材料。纳米金属材料：一般情况下，只有物质的尺寸达到了纳米的级别，那么该物质的物理性质和化学性质均会发生改变。在分析与研究金属材料性能的过程中，主要分析金属材料的如下两种性能：其一，硬度。一般情况下，金属材料的硬度主要指的是金属材料的抗击能力。其二，耐久性。耐久性能和腐蚀性是金属材料需要着重考虑的一对因素。在应用金属材料的过程中不可避免的会受到各种物质的腐蚀，由此就会导致金属材料出现缝隙等问题。

2金属材料热处理变形的影响因素

在对金属材料热处理变形的影响因素进行探究时，工作人员需要对金属材料热处理过程中各项工艺技术特点，进行全面化的掌握，并在此基础上，采取一些具有针对性的改善措施，进而才能实现对金属材料变形的有效控制，也为金属材料热处理过程中变形控制工作的开展，起到了一定的促进作用。在对金属材料进行热处理的过程中，由于材料自身的密度构成、结构特点，以及在外界因素的影响下，材料本身可能会出现不等时性、冷热分布不均匀的问题。在金属材料受热的过程中，温度会发生较为明显的变化，这就会使金属材料内部结构的受力情况发生改变，金属材料变形的几率增大，而这种由于内部应力分布所导致的变形，被称之为是内应力塑性变形。这种变形的特征性较为明显，会表现出一定的方向性，且发生的频率较高，每一次对金属材料进行热加工，都会对其内部应力结构造成改变，进行热处理的频率越高，内部应力的变化情况越明显。在一般情况下，金属材料的内应力一般被分成热应力和组织应力变形着两类，在相应的温度条件下，对金属材料展开加热、冷却操作后，可以获得纯热应力变形，组织应力变形和金属材料自身的性能、形状，以及加热冷却方式有着紧密的关联。从实际的操作流程中可以了解到，要想对金属材料的使用性能进行高效化的提升，整个热处理工序将会包含较多的工艺内容，并且在操作过程中，需要根据金属材料的种类、操作规范展开适当的调整，收集各项参数内容。但是在实际执行过程中，由于我国在温度控制、监测精度方面具备局限性，所以温度监测精度难以得到有效的把控，一旦在热处理过程中对温度的控制未能合理实现，那么就会导致比容变形的问题发生，增加金属材料变形几率。

3金属材料热处理变形控制时需要遵循的原则

3.1易操作原则

为了提升工艺精度，在应用热处理技术的过程中，要就金属材料的热变形问题，提出控制方案的容错率，尽可能降低环境对热处理变形控制工作造成的影响，还有，在对金属材料热处理变形问题进行控制的时候，要尽可能简化处理流程，降低控制的难度，确保各项工作能够有序展开。

3.2科学性原则

要想达成金属材料热变形控制的目的，必须要在执行过程中遵循相关的科学性原则，对金属材料热处理变形的影响因素、热处理工艺要求，以及金属材料之间的属性关系展开系统化的分析，尽可能确保金属材料热处理变形控制工作能够符合相关的基础标准，借助科学性的指导原则，基础人员在现有的基础条件上，对金属材料热处理变形控制策略，展开科学化的控制与升级。

4金属材料热处理变形的控制措施

4.1金属材料热处理的预处理方法

不同的金属材料热处理工艺，举例来说包括退火、正火工艺对于金属材料的最终变形量均会产生影响。正火工艺温度如果较高的话，会增加金属材料内部变形量，所以，在对工件进行热处理之前要展开正火处理，以合理的控制温度。此外，还应该展开退火工艺，合理选择退火工艺，降低温度梯度对于金属材料的负面影响，控制热处理过程中金属材料的变形量、在正火处理之后，可选用等温淬火的方式提升材料内部结构的均匀性，进而降低变形量。

4.2开展好淬火处理工艺

作为金属材料热处理工作中最为关键的部分，淬火工艺有着十分重要的作用。因此要尽量降低金属材料淬火过程中的失误率，由此有关的金属材料热处理人员要创新淬火工艺。通常情况下淬火介质最为常见的即为油和水，在冷却的过程中，为了保证淬火速度和冷却效果，水温要控制在55℃到65℃这个范围内。而如果淬火介质选择油的话，油温要控制在60℃到80℃这个范围内，同时一定要提升淬火的速度，才能从根本上保证冷却效果。

4.3合理选择冷却方法

当前，对金属材料进行热处理的方式主要包括单液淬火和双液淬火。单液淬火法是一种单一介质的冷却材料，这种方法虽然能够提升淬火的效率，但难以对淬火速度进行控制。双液淬火法则是把金属材料直接放入冷却速度相当较高的介质之中，由此金属材料的温度可以在较短的时间内降低至300℃，之后再将金属材料放至冷却速度较低的介质中进行再一次冷却。

4.4适用科学的装夹方式夹具

为了更好的控制金属材料热处理变形问题，必须要保证金属材料加热均已、冷却均匀以及热应力均匀。而实现这一效果的主要方式就是选用科学的装夹方式夹具，举例来说要确保油面和盘类工件保持垂直的状况，采用立装的方式处理轴类工件。合理应用垫圈，包括支承垫圈、叠加垫圈等。同时也可以采用专用的夹具确保渗碳层、渗氮层均匀，避免由于加热造成的金属材料蠕变问题。

4.5合理加工

在金属材料热处理加工时，一定要在热处理之前的机械加工的过程中，存留合理的加工余量，从而保证热处理过程中材料变形量充足。在完成热处理步骤后，工件一定要根据其实际的变形规律展开加工步骤，提升金属材料淬火的合格率。

5结论

金属材料在热处理过程中往往会出现变形问题，进而会影响到金属材料的实际应用，为了避免热处理变形问题的产生，本文主要研究金属材料热处理变形的相关影响因素以及控制策略。

参考文献：

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