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金属材料热处理变形的影响因素和控制策略研讨

2019-02-10王宝仓张远冲

世界有色金属 2019年13期
关键词:金属材料淬火热处理

王宝仓,张远冲

(西宁特殊钢股份有限公司,青海 西宁 810005)

采用热处理技术对金属材料的加工处理,不仅能够提高金属材料的性能,而且还有利于其他领域的稳定发展,使金属材料能够充分地发挥出自身的重要作用与价值。但是,在热处理加工的过程中,会受到一些因素的影响,影响了整体的质量与效率,完全不利于金属材料的发展。因此,本文主要针对金属材料热处理变形影响因素进行了分析,并结合实际情况,制定出了相应的控制策略,确保整体质量与效率,满足金属材料热处理加工的基本需求。

1 金属材料热处理变形的影响因素

1.1 应力状态影响因素

在对金属材料进行热处理的过程中,由于受到金属材料自身因素的影响,例如金属材料的结构、密度等问题,使金属材料的冷热分布不均匀,对热处理加工工艺的加热、保温、处理三个阶段都产生了重要的影响。对于金属材料热处理加热与保温阶段,主要是受到了温度的变化影响,使金属材料的内部应力也发生着一定的变化,那么就会造成材料的变形[1]。一般情况下,初选了应力分布不均匀的情况,使金属材料出现变形的几率就越大,同时对频率也造成了一定的影响,无法确保金属材料的整体质量。

1.2 淬火介质影响因素

在金属材料热处理工艺中,淬火介质对整体的工艺效果有直接的影响,是到导致金属材料变形的重要影响因素。那么就需要对淬火介质合理地选择,注重其自身的质量问题,确保淬火产生的效果良好,避免对淬火的稳定性产生制约的影响[2]。与此同时,要控制介质的搅拌速度,确保操作方法的正确性,才能薄面对金属材料的质量产生影响。相反,介质搅拌的速度与方法都不合理,那么就会直接导致金属材料的变形。

1.3 预处理影响因素

开展预处理工作,主要是能够对实施中产生的应力消除,需要在热处理前实施。做常见的预处理方式就是正火处理法。但是,采用此方法,虽然是对一定的应力有效地消除,但是也会受到场地因素的影响,在冷却的过程中,使众多的材料出现堆冷,一旦这种现象的发生,就会对加热炉内的冷却效果产生反差的影响,不仅冷却的效果并不理想,而且还会对金属材料的组织产生破坏。

2 金属材料热处理变形控制策略

2.1 加强对预处理变形的控制与管理

为了能够控制金属材料热处理变形的几率,就需要针对实践情况综合分析,能够对温正火材料科学处理,不仅能够确保金属材料整体结构的稳定性,而且还避免出现不均匀的现象,能够在根源问题上有效地降低了金属材料变形几率。由于金属材料各自的差异性,整体的结构特点都大不相同,因此,在热处理的实施工序中,需要对金属材料的整体结构、特点等综合分析,对热处理的工序合理地制定,从而能够实现预期的效果,避免金属材料出现变形的情况。加强对预处理变形的控制与管理,虽然整体的效率比较高,但是需要的费用成本却比较高,在实施的过程中花费的时间也比较长,因此,也需要结合金属材料及加工的具体要求,合理地选择处理方式。

2.2 合理选择冷却方法

在金属材料的热处理工艺中,最常用的冷却方式有分级淬火冷却方式、单液淬火冷却方式、等温淬火冷却方式、双液淬火冷却方式。每一种冷却的方式都具备自身的优势与缺点。对分级淬火冷却方式的选择,最大的优势就是能够有效地降低应力,确保金属材料结构的完整性。但是,也存在着一些缺点,在实施的过程中需要使用到盐液、碱液,加大了成本费用。选择单液淬火冷却方,主要的优势是具有自动化与机械化的功能,对整体的实施效果提升。缺点就在于实施的过程中对冷却的速度无法合理地控制。等温淬火冷却方式的使用,主要适用在加工要求比较高的金属材料中,缺点是实施的时间比较长,成本高。

双液淬火冷却方式,主要是针对结构比较复杂的金属材料,缺点就是需要与预冷操作结合使用。那么就需要结合实际情况,选择出最佳的方式,能够有效地降低变形几率。

2.3 淬火介质的选择

对于淬火介质的选择,如果选择的不够合理,那么就会加大金属材料的内部应力,也就出现了金属材料变形的情况,严重的会使金属材料出现开裂问题,对整体的质量造成严重的影响。

目前,所选择的淬火介质,主要的是油与水。那么在实施的过程中,对具体的温度有一定的要求,最适合的稳定是在550℃~650℃之间,能够使淬火的效果达到最佳的状态,并且的冷却速度也比较好。但是,如果温度控制在200℃~300℃之间,那么就会降低冷却效果,整体的速度也比较缓慢。一旦冷却的速度降低,就会发生材料变形的情况。对此,需要添加盐液与碱液,能够提升整体的冷却速度,对金属材料的变形加强控制。如果是针对硬度比较高的金属材料热处理的加工,则需要选择油淬火介质,能够满足加工的需求,还有效地降低变形几率。

2.4 采用机械化加工技术

对于金属材料的热处理加工工序,是固定的,只是由于加工的金属材料不同,导致工艺的实施工序出现了差异性。针对大多数的金属材料加工,其热处理的工艺环节都是在最后的阶段,但是,也有一些金属材料的加工,热处理工艺是在中间环节中,主要是受到了金属材料自身因素的影响。机械加工的处理,对于余量的处理是比较简答的,通常情况下,对在加工的过程中对余量的预留,对金属材料出现变形预留了一定的范围。针对已经加工完成的金属材料,如果需要进行二次的加工处理,最主要是对变形的规律详细了解,采用结合反变形的方式处理,能够有效地提高材料加工处理的合格率,对材料变形有效地控制。

2.5 零件结构的配置

加强化对零件结构的合理配置,能够以实际生产的需求为重要基础,对需要加工的金属材料薄厚合理地控制,避免由于零件结构的影响而产生材料的变形情况,对材料截面操作时需要确保整体的平整与均匀,为后续的冷却工作奠定良好的基础,还对零件结构的对称性全面地提高。

此外,还需要对零件整体结构合理设计,能够对材料变形产生积极的影响,避免零件出现棱角、沟槽等情况。最主要的是对零件交界处的处理,通常情况下都是以圆角过渡设置。

3 结语

综上所述,对于金属材料的热处理工艺实施过程中,会受到一些因素的影响,使材料出现了变形的情况,那么就需要对此科学地解决,针对实际情况对综合因素的分析,加强对预处理变形的控制与管理、采用机械化加工技术、淬火介质的选择等,都能够有效地降低材料变形几率,从而确保整体的加工质量与效率。

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