影响金属热处理变形的因素及改善措施研究

影响金属热处理变形的因素及改善措施研究

张宇慧师玉英曾西军周锴

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

摘要：在金属材料加工制造中应用热处理技术，主要是为了提高金属材料性能，进而确保金属材料可满足社会经济发展切实需求。然而，依托金属热处理该项手段提高金属材料使用性能过程中，金属材料往往会引发一定的热处理变形情况，而该种变形必然会对金属材料使用及相关功能的拓展带来负面影响。本文就影响金属热处理变形的因素及改善措施进行研究。

关键词：金属热处理；变形；影响因素；措施

1金属材料热处理变形影响因素分析

金属材料在进行热处理的过程中，由于自身在密度构成、结构特性以及外界因素的作用下，会出现冷热分布不均以及不等时性的特点，金属材料的热处理一般分为加热、保温以及冷却三大部分，在金属材料受热的过程中，由于温度变化较为明显，从而使得金属内部结构的受力情况发生改变，增加了金属材料变形的风险。通常情况下我们将金属材料在热处理过程中，因内部应力分布情况造成的变形称之为内应力塑性变形。这种变形呈现出十分明显的特性，首先内应力塑性变形表现出极为明显的方向性。其次内应力塑性变形发生的频率较高，金属材料每进行一次热处理，其内部应力结构都会发生改变，并且金属材料变形量与热处理的频率呈现出正相关的关系，也就是说金属材料进行热处理的频率越高，其内部应力结构变化越明显，导致内应力塑性变形量不断增加，最终造成金属材料的结构与形状发生极为明显的变化。最后内应力塑性变形并不会对金属材料自身的体产生影响，其作用对象仅仅限于材料的结构。

在进行内应力塑性变形实际的分析后发现，导致金属材料内应力产生的因数有很多种，而不同因素引发的变形方式也不同。在金属材料热处理过程中比较常见的内应力塑性变形主要有组织应力变形和热应力变形两种。金属材料处于温度环境下进行加热冷却处理时，必须要掌握金属材料的热应力变形，否则无法实现金属材料的组织应力变形，也就是说，金属材料自身的淬透性、材料形状以及加热冷却方式直接决定着组织应力变形。经过分析内应力塑性变形的种类和特点后发现，虽然在实际的操作过程中，已经掌握了对金属材料的加热、保温以及冷却等技术和工艺，但是经过实际的操作发现，在金属材料热处理的过程中还必须充分的重视正火、淬火、回火以及退火等工艺，才能从根本上保证金属材料热处理的质量与水平不断的提高。在金属材料热处理的过程中，必须根据材料种类的不同进行操作流程的调整和变化，同时对材料热处理过程中的相关信息数据和参数及时的收集和整理。由于目前我国针对金属材料热处理工艺的温度控制与检测能力还较为薄弱，无法准确的控制材料热处理过程中温度检测的精度，所以造成了金属材料的结构在热处理的过程中受到损坏。同时金属材料内部的不容差异也很大。

2金属材料热处理变形的改善措施

金属材料热处理过程中，受一系列因素影响，往往会出现相关变形情况，进而对金属材料加工造成不利影响。全面金属材料热处理在时代发展新形势下，要紧随社会发展脚步，强化改革创新，在先进科学技术、成功发展经验的支持下逐步强化金属材料热处理变形的控制，如何进一步促进金属材料热处理工作的有序开展可以从以下相关措施着手:

2.1做好金属材料热处理前的准备工作

金属材料热处理方式的不同，如热处理过程中的正火、退火等方面差异，将会对变形量产生深远影响。因此对金属材料进行热处理之前，需要根据实际的处理要求，对温度进行有效控制，实现金属材料正火操作。实践证明正火处理后的金属材料，能有效提升自身结构完整性与均匀性，减少内部应力作用对金属材料自身破坏，从而减少了热处理过程中金属材料的变形量。同时为了保证金属材料正火处理的效果，还可以进行退火工艺的准备，通过对退火工艺的科学选择，能够降低温度梯度对金属材料的影响，实现金属材料热处理过程中变形量的有效控制，有效提升金属材料热处理的质量与水平。

2.2开展好淬火处理工艺

淬火冷却是金属材料热处理工作中尤为重要的一环，倘若于此环节引入了不适宜的淬火介质，必然会提升金属材料内部应力，进一步造成金属材料内部结构出现变形、破坏情况。针对此类情况，要想控制金属材料热处理期间淬火处理的不当操作，要求技术人员自现有淬火工艺出发，开展好淬火处理工艺。具体而言，在对金属材料开着淬火冷却期间，应当对淬火速度予以科学控制，倘若淬火速度超标，则会导致金属材料出现冷却不均匀情况，进而提升金属材料变形量。一般而言，水油是淬火常用的介质，其中，水在550～650℃之间可达到600℃/s的冷却速度，在200～300℃之间时冷却速度依旧较快，可达到270℃/s左右，于此期间金属材料正在进行马氏体转变，过高的冷却速度，必然会使得金属材料出现变形、开裂情况。如果于水中添加适量的盐或者碱，则能够把550～650℃之间冷却速度提升至1100℃/s，不过在200～300℃之间时冷却速度基本不变，所以水、盐水或者碱水常用以碳钢的淬火冷却介质，不过均易出现金属材料表形、开裂情况。而油在200～300℃之间冷却速度只有20℃/s左右，可一定程度控制金属材料在淬火过程中的变形、开裂倾向，不过在550～650℃之间冷却速度同样偏慢，难以确保碳钢淬火成马氏体，仅适用于合金钢。

2.3机械加工

如果金属材料在加工的过程中进行热处理，必须要在热处理前的机械加工过程中，留有一定的加工余量，以确保热处理过程中材料的变形量余地足够。热处理完成之后，进行工件加工时，必须根据其实际的变形规律，促进材料淬火变形合格率的进一步提升。同时在热处理过程中，所出现的变形值必须要满足工件的规定和要求，并根据实际的变形量进行加工工序的尺寸确定。

3结束语

综上所述，通过本文深入的研究和探讨金属材料热处理过程中的变形因素，不仅实现了对金属材料加工制造过程中变形的科学控制，同时也充分的将热处理技术应用于实际的生产加工过程中，对于我国金属材料生产能力以及产品质量的提升具有积极的促进作用，从根本上确保了我国相关产业的健康稳定发展。

参考文献

[1]影响热处理变形的因素探析[J].付崇涛.黑龙江科技信息.2013(36)