金属材料热处理变形及开裂问题研究

田小宇 1 胡晓阳 2

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　　摘要：金属材料热处理过程中，容易出现变形及开裂问题，这就要做好相应的热处理丁作，从整体上保障金属材料热处理的质量，将材料构件的完整性及及质量得以有效控制，本文主要从理论层面就金属材料热处理的作用以及变形开裂的问题原因进行分析，并就解决的措施详细探究，希望能为解决实际问题起到积极作用。 
　　关键词：金属材料;热处理变形;开裂 
　　引言 
　　阐家越来越重视金属材料热处理的研究，人开始了解可能对金厲材料热处理中变形问题产生的原闪，要想从源头上杜绝金属材料发生形变或者后续使用时发生各类突发情况，可以采用冷却、淬火的方式对金属材料热处理进行完善，同时弥补可能发生的各类风险。同时，处理时要以材料结构、装配方式、使用器材为抓手，按照金屬材料基础物理性能发生变化进行综合分析，确保金属材料进行^热处理过程中能有效了解金属内部情况，最大限度的确保该类金属材料热处理受热分布均匀，且有效消减在操作过程中出现形变的概率，为今后实施热处理模式在行业内部有效实施奠定基础。 
　　1、金属材料的种类与性能 
　　现阶段所使用的金属材料主要具有两种性能，就是使用性能和工艺性能。使用性能就是在使用机械零件的过程中，金属材料发挥出来的性能，包括化学性能、物理性能、力学性能等。在荷载的作用下，金属材料抵抗破坏的性能即力学性能，有时也被叫做机械性能。金属材料的选材和设计都需要以力学性能为主要依据。外加荷载性质不同，如循环荷载、冲击、压缩、扭转、拉伸等，将对金属材料的力学性能提出不同的要求。常用的力学性能包括疲劳极限、冲击韧性、多次冲击抗力、硬度、塑性、强度等。所谓工艺性能就是在加工机械零件时，金属材料在不同的加工条件下发挥出来的性能。金属材料工艺性能直接影响金属在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，也会有不同的工艺性能要求，如切削加工性、可锻性、热处理性能、可焊性和铸造性能等。 
　　2、热处理技术的现状分析 
　　简单来说，我国的金属材料热处理技术主要是针对那些固态化的金属和合金材料，然后通过对其进行相应的加热、冷却和保温等处理，以此使得金属与合金材料的内容更加的稳定，从而使其达到相应的性能要求。对于我国当前的热处理技术的发展现状来说，首先我国的制造业以及金属合金行业虽然都具备独有的热处理车间，但是由于自身并不是一个单独的热处理企业，所以导致热处理车间成为了附属的车间，进而使得许多的管理人员并没有对其进行足够的重视，也没有进行足够的资金投入，许多设备和技术都较为落后，无法有效的发挥热处理技术的真正效用。除此之外，热处理技术的应用过程中对于温度的要求较高，但是我国许多的制造业和金属合金行业缺乏相应的热处理设备，所以导致实际的热处理温度无法达到相应的标准，这样不仅会导致实际的热处理效率和质量降低，还会损耗大量的能源，甚至出现较多的报废品。最后，我国许多经过热处理加工的成品件质量无法得到有效的保障，这主要是因为实际的产品检修工作效率较低。 
　　3、金属材料热处理变形及开裂处理措施 
　　3.1、使用新的加热源和加热方法 
　　金属材料热处理中利用新的加热源以及加热方法是当前较为实用的途径之一。鉴于高能率热源其本身能源密度较高，这样实际加热的速度就比其他途径加热快，由此金属零件方能在短时间内达到预期温度，实施冷却后对组织进行改变进行重组。由此可知，高能率的热源在一定程度上可以充当金属材料热处理工艺中的热源进行有效使用。现在市场中，高能率热源的种类多种多样，其中包含激光束、电子束等等。其优点也十分显著，如缓解零件形成发生变化的程度，延长零件的使用寿命及质量。尽管它存在着大量的优势但现今仍旧未得到大规模投人使用，这是因为费用高。改变加热源，那么对应的加热方式也会随之进行改变。热处理方式和手段不同则加热的方法也会有所差异。表层加热方式中感应加热利用率高，若使用整体加热方式，选取真空或高压加热时比较不错的选择。 
　　3.2、有效消除处理中残余应力 
　　为能保障金属材料的热处理质量，要从应力因素的影响角度出发进行优化，最大程度减少产生的残余应力，是保障热处理质量的有效手段。热处理操作人员要采用优化工艺的方式，将金属材料热处理中的残余应力最大程度进行消除，由于残余应力对金属材料表面保护膜会产生直接破坏影响，使得材料部件发生变形及发生开裂的质量问题，这就需要和零部件的实际应用场合相结合，通过针对性措施应用，将残余应力降低到可控范围，热处理过程中要对其表面粗糙度进行确认，以及对裂纹和划伤等表面的质量问题加强重视，这些层面因素对热处理的效果呈现都会产生相应的影响，在实际的热处理过程中，要能从残余应力的消除角度出发，只有在这一工作要求方面得以强化，才能实现高质量的金属材料热处理的效果。如结合金属材料性质的不同，从中进行添加相应比例合金，这样能对金属材料抗应力性能得以强化，最大程度延长金属材料的使用寿命，热处理工艺的应用效果也比较突出。 

　　3.3、常用的热处理工艺 
　　金属热处理的常用工艺包括退火、正火、淬火以及回火。其中退火就是加热材料至能够引起内部结构变化的临界温度，然后再进行随炉冷却。正火也是相似的过程，只不过正火的冷却是在空气中进行，能够缩短冷却时间，进而取得更高的生产效率。淬火与退火、正火不同，需要在一定时间内保温经过加热的材料，然后利用油或者水使其尽快冷却，经过这种方法加工的金属拥有较高的硬度以及脆性，还会有淬火应力在金属材料内部形成，这种应力会导致金属开裂，所以在实际应用时还应该与回火处理相配合。回火处理就是将淬火处理完的金属再次加热至临界温度，并且进行空气冷却。 
　　3.4、减少热处理工艺过程中的能量消耗 
　　除了上述的方法以外，通过减少金属材料热处理节能工艺过程中的能量损耗也是目前我国一种较为有效的降低能源损耗和防止对周围环境污染的方法。在此过程中，想要对金属材料热处理节能工艺过程中的能量损耗进行有效的降低，那么就需要减少金属材料热处理节能工艺过程中的低压渗碳，并且采取全新的降温方式如高压气淬降温方式对金属材料进行相应的冷却，这样不仅可以保证降低实际的能量损耗，还可以提升实际的金属材料的性能。但是在进行上述的操作过程中，往往需要将整个金属材料热处理节能工艺的过程置于真空环境之中，只有确保金属材料不和周边的空气进行接触，才能够保证金属材料表面出现硬化的现象，并且金属材料在加工过程中越是接近真空的环境，那么金属材料所受到的影响就会越小，实际的金属产品生产合格率就会越高。另外，可控气氛热处理工艺还有一个非常突出的优势，就是能随意调节金属材料的尺寸，从而使操作变得更加灵活、简单。虽然可控气氛热处理技术的优势较多，但是它也有很多不足，因此需要相关的技术人员不断努力攻克，从而使其应用空间变得更加广泛。 
　　结束语 
　　总之，为能有助于将金属材料热处理的质量得以有效控制，这就需要对相应的影响因素进行充分的考虑，只有在了解相应影响因素的基础上，才能有助于将热处理中变形以及开裂的质量问题得到有效处理，从整体上保障热处理的质量。 
　　参考文献 
　　[1]刘婷.热处理过程中影响金属材料变形的影响和改进措施[J].清洗世界，2020，36（06）：63-64. 
　　[2]杨立志，张彦超.关于金属材料热处理变形及开裂处理技术[J].科技创新导报，2020，17（18）：86+88.