金屬材料熱處理變形的影響因素與控制探討
2018-05-18 摘 要：金屬材料經過熱處理技術后，可有效改善材料的性能，也是獲得各類優良性能金屬材料的重要方式之一。熱處理主要是通過加熱和冷卻等相應的方法，讓金屬的內部結構和組織發生變化，從而達到材料性能的改善，在這個處理過程中，材料性能會發生變化，而且形狀也會出現變化。金屬材料熱處理變形會直接對工件的壽命、強度以及精度等產生影響，所以在進行處理的過程中，需盡量減少工件的變形幾率。本文主要對金屬材料熱處理變形控制的影響因素進行了分析，并提出了降低變形量的有效措施。
關鍵詞：金屬材料；熱處理變形；影響因素；控制
前言
金屬材料性能的改良可通過熱處理技術來進行處理，但在實際運用熱處理技術的過程中，也會出現金屬材料變形等情況。溫度變形與機械加工之間即是共存關系，又是需要去避免的。所以，在對金屬材料進行熱處理的過程中，需要運用相應有效的方式來控制其變形，讓變形的概率保持在Z小的范圍中。
1.金屬材料熱處理中出現變形的原因
隨著工業的不斷發展和進步，金屬材料在整體應用范圍上不斷擴大。因我國制造業在發展中持續進步，對種類不同的金屬構件做合理加工已成為行業發展的趨勢之一。我國在建筑、汽車、輪船等領域，也在不斷的提高自身產品的質量和生產能力，相應的，對金屬部件進行熱處理的過程中，提高了整體要求和標準，在管理方面也逐步完善。金屬部件在進行熱處理的過程中，容易出現的變形主要有以下兩種。
1.1內應力塑性變形
金屬在進行熱處理過程中，會因加熱和冷卻出現的不均勻情況，造成工件構件發生變形，在這個過程中，產生了一定的內應力。在塑性條件下，出現了塑性變形。由于部件的內層和外層的加熱速度與冷卻速度是不同的，所以不同位置的溫度數值并不一致，出現了不同程度的熱脹冷縮，這就是熱應力塑性變形。
1.2比容變形
金屬材料在進行熱處理過程中，不同相的比容存在一定的差異，在出現相變時，出現的體積變化以及尺寸變化都是比容變形。比容變形通常僅和奧氏體中的碳元素和合金元素的含量相關，和處于游離狀態的碳元素、鐵素體含量以及比容變化的差值相關。
2.金屬材料熱處理變形的影響因素
金屬材料熱處理技術，在金屬材料的加工中是十分重要的工序之一，熱處理技術在不改變金屬材料的化學成分基礎上，對材料內部中的顯微組織進行改變，從而讓材料達到使用所需的性能，提高了金屬材料的質量，改善了其性能。然而，金屬材料在進行熱處理的過程中，很容易出現變形的情況，影響了材料的整體加工質量，而出現這種變形的主要影響因素主要有以下幾個方面。
2.1受溫度的影響
溫度是金屬材料熱處理變形的關鍵影響因素，因溫度導致變形的主要原因如下：當熱處理工藝的溫度降低到一定程度時，被處理的金屬材料的高溫強度損失會隨著溫度的下降而逐步減少，熱應力及組織應力也會隨之降低，由此容易造成金屬材料變形。
2.2受淬火介質的影響
熱處理工藝中選用的淬火介質對金屬材料的變形有著較大的影響，相關研究結果表明，淬火介質的質量對金屬材料淬火的穩定性具有一定影響，同時介質的攪拌方式、攪拌速度也會對金屬材料的變形有所影響。
2.3受預處理的影響
對金屬材料進行熱處理之前，一般都需要進行預處理，這道工序的主要作用在于徹底消除應力。通常情況下，預處理采用的都是正火處理方式，受場地的限制，正火過程的冷卻多數都為堆冷，由此容易導致加熱爐內的金屬材料冷卻不均勻，進而造成組織不均，當這樣的金屬材料進行熱處理時，變形則會不一致。此外，正火不當還會使金屬材料產生魏氏組織，從而進一步增大了熱處理變形的可能性。
3.減少金屬材料熱處理變形的措施
3.1科學的應用淬火工藝
淬火工藝是金屬材料熱處理工作中Z核心的步驟，而且具有極為重要的作用，假如使用的淬火介質不合理的話，就會造成金屬材料內部應力的變化失調，Z終造成材料的結構與形狀受到影響。因此必須在進行金屬材料熱處理的過程中，盡可能的減少淬火階段可能出現的失誤，這就要求相關工作人員必須積極的進行淬火工藝的改革和創新。在進行金屬材料淬火冷卻的過程中，必須科學合理的調節冷卻的速度，才能確保金屬材料在淬火的過程中，降低材料變形量的增加。水和油是較為常用的淬火介質。為了確保冷卻的效果以及淬火速度，一般情況下水溫應該控制在55～65℃。如果使用油作為淬火介質的話，油溫一般在60～80℃，必須提高淬火的速度，才能確保Z終的冷卻效果。科學合理的進行金屬材料淬火介質和速度的選擇應用，不僅可以有效的降低金屬熱處理對材料內部應力造成的影響，同時也有效控制了金屬材料的變形量。
3.2科學的選擇冷卻方式
現階段金屬材料熱處理的冷卻方法包含了雙液淬火、單液淬火等多種方式，雙液淬火通過將金屬材料放入到冷卻速度較快的介質當中，將其在短時間內迅速降低到300℃左右，然后在轉入冷卻速度較低的介質中進行冷卻。單液淬火在單一介質中進行降溫冷卻處理，其能提升淬火工作效率，但難以實現對淬火速度科學控制。根據不同的熱處理要求，實現對淬火冷卻方法的科學選擇，能夠提升冷卻工作的質量與水平。
3.3科學的選擇裝夾方式和夾具
在加熱、冷卻過程中裝夾方式的不同，加工件形狀受到的影響也就不同。必須根據零件的實際情況進行裝夾方式和夾具的選擇，才能降低因
關鍵詞：金屬材料；熱處理變形；影響因素；控制
前言
金屬材料性能的改良可通過熱處理技術來進行處理，但在實際運用熱處理技術的過程中，也會出現金屬材料變形等情況。溫度變形與機械加工之間即是共存關系，又是需要去避免的。所以，在對金屬材料進行熱處理的過程中，需要運用相應有效的方式來控制其變形，讓變形的概率保持在Z小的范圍中。
1.金屬材料熱處理中出現變形的原因
隨著工業的不斷發展和進步，金屬材料在整體應用范圍上不斷擴大。因我國制造業在發展中持續進步，對種類不同的金屬構件做合理加工已成為行業發展的趨勢之一。我國在建筑、汽車、輪船等領域，也在不斷的提高自身產品的質量和生產能力，相應的，對金屬部件進行熱處理的過程中，提高了整體要求和標準，在管理方面也逐步完善。金屬部件在進行熱處理的過程中，容易出現的變形主要有以下兩種。
1.1內應力塑性變形
金屬在進行熱處理過程中，會因加熱和冷卻出現的不均勻情況，造成工件構件發生變形，在這個過程中，產生了一定的內應力。在塑性條件下，出現了塑性變形。由于部件的內層和外層的加熱速度與冷卻速度是不同的，所以不同位置的溫度數值并不一致，出現了不同程度的熱脹冷縮，這就是熱應力塑性變形。
1.2比容變形
金屬材料在進行熱處理過程中，不同相的比容存在一定的差異，在出現相變時，出現的體積變化以及尺寸變化都是比容變形。比容變形通常僅和奧氏體中的碳元素和合金元素的含量相關，和處于游離狀態的碳元素、鐵素體含量以及比容變化的差值相關。
2.金屬材料熱處理變形的影響因素
金屬材料熱處理技術，在金屬材料的加工中是十分重要的工序之一，熱處理技術在不改變金屬材料的化學成分基礎上，對材料內部中的顯微組織進行改變，從而讓材料達到使用所需的性能，提高了金屬材料的質量，改善了其性能。然而，金屬材料在進行熱處理的過程中，很容易出現變形的情況，影響了材料的整體加工質量，而出現這種變形的主要影響因素主要有以下幾個方面。
2.1受溫度的影響
溫度是金屬材料熱處理變形的關鍵影響因素，因溫度導致變形的主要原因如下：當熱處理工藝的溫度降低到一定程度時，被處理的金屬材料的高溫強度損失會隨著溫度的下降而逐步減少，熱應力及組織應力也會隨之降低，由此容易造成金屬材料變形。
2.2受淬火介質的影響
熱處理工藝中選用的淬火介質對金屬材料的變形有著較大的影響，相關研究結果表明，淬火介質的質量對金屬材料淬火的穩定性具有一定影響，同時介質的攪拌方式、攪拌速度也會對金屬材料的變形有所影響。
2.3受預處理的影響
對金屬材料進行熱處理之前，一般都需要進行預處理，這道工序的主要作用在于徹底消除應力。通常情況下，預處理采用的都是正火處理方式，受場地的限制，正火過程的冷卻多數都為堆冷，由此容易導致加熱爐內的金屬材料冷卻不均勻，進而造成組織不均，當這樣的金屬材料進行熱處理時，變形則會不一致。此外，正火不當還會使金屬材料產生魏氏組織，從而進一步增大了熱處理變形的可能性。
3.減少金屬材料熱處理變形的措施
3.1科學的應用淬火工藝
淬火工藝是金屬材料熱處理工作中Z核心的步驟，而且具有極為重要的作用，假如使用的淬火介質不合理的話，就會造成金屬材料內部應力的變化失調，Z終造成材料的結構與形狀受到影響。因此必須在進行金屬材料熱處理的過程中，盡可能的減少淬火階段可能出現的失誤，這就要求相關工作人員必須積極的進行淬火工藝的改革和創新。在進行金屬材料淬火冷卻的過程中，必須科學合理的調節冷卻的速度，才能確保金屬材料在淬火的過程中，降低材料變形量的增加。水和油是較為常用的淬火介質。為了確保冷卻的效果以及淬火速度，一般情況下水溫應該控制在55～65℃。如果使用油作為淬火介質的話，油溫一般在60～80℃，必須提高淬火的速度，才能確保Z終的冷卻效果。科學合理的進行金屬材料淬火介質和速度的選擇應用，不僅可以有效的降低金屬熱處理對材料內部應力造成的影響，同時也有效控制了金屬材料的變形量。
3.2科學的選擇冷卻方式
現階段金屬材料熱處理的冷卻方法包含了雙液淬火、單液淬火等多種方式，雙液淬火通過將金屬材料放入到冷卻速度較快的介質當中，將其在短時間內迅速降低到300℃左右，然后在轉入冷卻速度較低的介質中進行冷卻。單液淬火在單一介質中進行降溫冷卻處理，其能提升淬火工作效率，但難以實現對淬火速度科學控制。根據不同的熱處理要求，實現對淬火冷卻方法的科學選擇，能夠提升冷卻工作的質量與水平。
3.3科學的選擇裝夾方式和夾具
在加熱、冷卻過程中裝夾方式的不同，加工件形狀受到的影響也就不同。必須根據零件的實際情況進行裝夾方式和夾具的選擇，才能降低因