探究金属材料热处理的影响因素

探究金属材料热处理的影响因素

谢刚

航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司二十三车间 黑龙江省哈尔滨市 150060

摘要：金属材料热处理技术是提高金属材料性能的重要加工技术，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。基于此，本文对金属材料热处理变形的影响因素以及金属材料热处理的措施进行了分析。

关键词：金属材料热处理；变形；影响因素；策略

随着工业发展速度持续加快，机械精度的受重视程度有明显提高，这就要求金属材料热处理切实做到位。通过此种技术能够使得金属材料的结构出现明显变化，性能也会得到改善。当然，对金属材料进行热处理时发生变形的概率是较高的，这样就会使得工件强度、精度受到直接影响，使用寿命也难以保证，若想保证金属材料加工能够顺利完成，质量达到标准要求，应该要寻找到可行的措施来对金属材料热处理变形进行严格控制。

1 金属材料热处理变形的影响因素

1.1 温度

金属材料热处理简单来说就是将金属材料放置火上烤，待其加热到一定温度后进行淬炼。倘若工作人员未将温度掌握好，便会出现金属材料热处理变形这一现象。具体而言，工作人员因走神或未全面掌握热处理工艺在进行金属材料热处理时不小心把温度降低到标准以下了，且未及时察觉，仍旧进行了加工，此时金属材料的高温强度会减少，热应力及组织应力也降低了，所以极易出现变形问题。

1.2 淬火介质

淬火是金属材料热处理加工中的一个环节，其介质可对金属材料热处理造成影响，倘若淬火介质质量与要求不符，极易使金属材料出现变形。具体而言，淬火介质质量与金属材料稳定性有一定的联系，且介质的搅拌方式、速度可对金属材料变形直接造成影响。

1.3 预处理

预处理是金属材料热处理的前提，其旨在彻底消除金属材料的应力。一般来讲，预处理的方式为:正火处理，但由于金属材料加工企业场地有限，所以在进行正火处理过程的冷却时，会要求工作人员使用堆冷这种方式。在此情况下，金属材料极易出现冷却不均匀的现象，进而导致金属材料组织受到影响。且对组织不均匀的金属材料进行热处理的时候，变形易出现不一致的问题。此外，正火不当还会导致金属材料产生魏氏组织，而其可增加热处理变形的几率。

2 金属材料热处理的措施

2.1 注重预处理变形控制

从材料预处理来说，若想保证材料变形的发生几率切实降低，应该要从实际情况出发，通过等温正火来完成处理工作。从相关研究所得结果来看，将正火处理做到位，并进行等温淬火处理的话，材料结构会更为均匀，变形的发生几率自然就能够有明显降低。从热处理工艺的实际应用来看，不同材料在结构特点方面有明显的区别，因而要由此来对处理工序予以确定，这样能够使得热处理效果更为理想，变形问题也可避免。这里需要指出的是，采用此种方式进行预处理可以保证效果更为理想，然而需要投入的成本过高，时间也是较长的，因而要保证选择是最为合适的。对精细金属材料进行加工时，此种预处理方式是较为适合的。

2.2 改进冷却工艺

金属材料热处理工艺中，除了淬火工艺以外，冷却工艺的合理改进对金属材料热处理变形现象的降低也起到关键性的作用。热处理过程冷却工艺的操作需严格按照制定的方案实施，从而大大避免冷却过程中热变形现象的出现。不同的淬火方式需要不同的冷却方式。在金属材料热处理淬火过程中，使用较多的是单介质淬火和双介质淬火，分级淬火等方式。以双介质淬火为例进行说明，金属材料使用双介质淬火方式进行淬火冷却，冷却过程分两个阶段进行。首先，将淬火后的金属部件放入快速冷却介质中冷却，这时金属部件温度快速下降到300℃，而后经过短时间的保温阶段，将淬火后的金属部件放入慢速度冷却介质中冷却，实现金属材料的两次冷却。两次冷却过程因冷却速度的差别所选用的冷却介质也会不同。冷却工艺中，对热变形影响最大的部分是快速冷却，因为快速冷却会提高金属内的拉力。

2.3 科学应用淬火工艺

淬火工艺是金属材料热处理工艺流程中最核心的工序，具有极为重要的作用。如果淬火介质使用不当，就会造成金属材料内部应力的变化失调，最终影响整个材料的结构和形状。故在热处理过程中，应尽可能减少失误，这就要求相关工作人员必须深入探究节能高效、绿色环保的高性能淬火工艺，并加以科学运用。主要方法:(1)在淬火冷却的过程中，必须科学合理地调节冷却的速度，才能降低材料变形的可能性。(2)采用合适的介质。水和油是较为常用的淬火介质。通常情况下，水温应该控制在55~65°C，而油温一般控制在60~80°C，同时需提高淬火的速度，以确保最终的冷却效果。研究表明，在同样的条件下，水性介质比油性介质的冷却速度要快一些，水温变化对水性介质冷却特性的影响较大，油性介质相对水性介质淬火后的变形量要相对小，故从长期稳定性方面考虑，应使用油性介质。

2.4 注重零件结构的合理配置

材料的零件结构在实际热处理过程中也会受到相关因素的影响而发生变形现象。基于此，需要强化对零件结构的合理配置，基于实际生产需求，对材料的薄厚程度进行有效控制。在实际热处理过程中，要想防止零件结构因应力集中而产生形变，需要确保材料的截面保持平整且均匀。要想避免因冷却速度的不同而产生的变形现象，需要注重提高零件结构的对称性。此外，针对零件结构的设计，要想降低变形几率，尽可能在实际设计过程中避免零件出现棱角、沟槽等。而针对零件的交界处，需要基于实际生产需求进行圆角过渡的设置。

2.5 注重对机械加工的强化

对金属材料展开热处理时，工序是会出现变化的，这是因为材料存在差异，为了使得处理效果更为理想，必须要保证工序是最为合理的。在对有些材料进行加工时，热处理属于最后环节，而对另外一些材料予以加工时，热处理则属于中间环节。展开机械加工处理时，要对余量情况加以关注，确保预留是最为合适的，如此就可保证变形不会超出既定范围。在对材料进行热处理后，还可依据实际需要展开二次加工，如此可以使得材料合格率能够有明显的提升，材料变形可以控制在合理的范围内，质量自然就可达到标准要求。

2.6 减少热处理过程中的残余应力

由于残余应力对工件的形状，尺寸和性能有着极为重要的影响，故应加大研究力度，减少金属材料热处理过程中产生的残余应力。实现方法：（1）根据金属材料的不同性质，在其中.添加一定比例的合金元素，不仅能够使金属材料的抗应力性能得到优化，还能延长金属材料的使用寿命，使其更好地适应热处理工艺的要求。（2）金属材料热处理前，需对金属材料本体缺陷进行处理，加大检测力度，如存在表面粗糙、划伤、裂纹等不利因素，应采用焊接、高温塑变等方式对金属材料进行修复，防止其在淬火过程中因热胀冷缩的作用力而引起变形或开裂，为后续的金属材料热处理提供保障。

3 结束语

综上所述，在我们的日常生活中，不难发现种种的金属材料。金属材料几乎已经深入到家家户户的生活中去，与此同时伴随而来的就是对其材料质地的严苛要求。市场规模是愈来愈大，但其市场的产品质量参差不齐，市场与产业都对其金属材料的质量要求不断提升。但是目前产业内对于金属材料热处理的技术与手段还不够顶尖，还有很长的一段路要走，需要各方的共同奋进。

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