张增飞

摘要：在改革开放的新时期，随着中国经济不断的纵深发展，机械制造业与建筑行业都取得的更深层次的发展，那么随之而来的就是对金属制造业产生了较为严苛的要求。金属材料的制造与升级成为了金属制造业的核心课题，其热处理的问题亦然成为了制造行业的焦点与关切。但是其热处理的过程是复杂的、技术是专业性极强的，那么本文将就其热处理变形的影响的诸多因素与如何精准的控制进行浅析。

关键词：热处理;金属材料;控制策略;影响因素

引言

金属材料是工业生产、社会生活中不可或缺的重要材料，对推动社会的发展，助科技进步，以及提升广大人民群众的生活质量起到了重要的促进作用。随着技术的进步，对金属材料的性能要求也越来越高，尤其是一些特殊领域的金属材料应用，对硬度、强度、形状、耐腐蚀度等都有严格的要求。因此，加强热处理工艺的改进与提升，采取有效的控制措施避免金属材料的变形就成为当前金属材料加工行业需要特别重视的问题。本文就金属材料在热处理过程中常出现的变形现象以及变形原因进行深入分析，并就金属材料热处理变形的预防和控制措施进行简单阐述，以供参考。

1金属热处理工艺概念介绍

金属材料热处理是一种重要手段，对产品进行一定的热处理可以除去在高温状态下进行加工对产品造成的缺陷问题，能够促进内部组织与结构变化，改善材料性能，同时还能够消除化学成分不均匀现象、降低残存在物体内部的应力，使得组织结构和性能更加均匀，而不恰当的热处理，会造成人力、物力的浪费。1863年时，英国钢的内部组织在加热和温度降低时会发生变化，钢中的高温相在淬火时会转变为硬相，英国专家发现钢铁的内部结构会随着温度的冷热变化而变化，证实钢铁在淬火过程中会变得越来越坚硬。渐渐人们也发现在对钢铁等进行热处理过程中，还能够对其形成保护作用，避免被跟氧化合而致使钢的含碳量减少。20世纪60年代，热处理技术利用等离子体场效应发展了离子氮碳共渗和低温渗氮处理。发展至今，热处理工艺多种多样，常被应用的热处理工艺有加热到一定温度并持续一定时间后缓慢温度降低、加热到一定温度后放在水或油或空气中迅速温度降低和表面加热温度降低改变表层力学性能等。对于热处理的概念不能一概而论，它包含着详细的分类。金属热处理工艺大体可分为整体热处理（热处理一般可分为三个环节：一是淬火环节，主要是利用冷却水对轧制后的高温钢材进行急剧降温冷却，使轧件表面形成具有更高强度与硬度的马氏体结构;第二环节是回火，经过淬火后的钢材，其表面温度要低于内部温度，此时钢材内部的热量就会向外部传递，继而使表面温度升高。由于其温升热量来自于钢材内部，因而也被称为自回火;第三是冷却环节，经过自回火后加工，其表面与内部温度逐渐趋于一致，内部的奥氏体经过等温相变，获得最终的金相组织。金属热处理常用的处理方法包括三种：表面热处理、局部热处理和化学热处理。其中表面热处理包含激光和感应加热热处理以及火焰淬火;而日常所说的渗碳、渗氮、渗金属、复合渗等则属于化学热处理。

2金属材料热处理变形的影响因素

2.1应力状态

针对金属材料，对专业技术、方法加以科学应用，进行热处理期间，由于材料存在着相应的特殊性，加之各类外加因素所产生的影响，因此，知识材料冷热分布无法得到充分保证，并出现明显的不平衡，如此，势必对热处理操作产生一定的不利影响。对于金属材料，热处理加热、保温期间，环境温度同样会产生相应的影响，引起材料内部应力出现明显改变，从而引起材料发生变形。关于金属材料，若是应力分布不均匀情况相对较为严重，则变形几率势必也就越高，同样对金属材料质量造成严重的不利影响。

2.2预处理造成的影响

金属材料在热处理加工之前，必须先经过一道预处理工序，预处理的主要目的在于最大程度的消除金属应力。当前的预处理形式都是采用正火方式进行，但是正火处理方式会受到场地的限制，而且正火处理多采用堆冷的处理工艺，这种处理方式容易导致加热炉内的金属材料冷却不均匀，从而进一步导致内部组织不均，从而发生变形现象。除此之外，正火不当还会使金属材料产生魏氏组织，从而进一步增大了热处理变形的可能性。

2.3淬火的影响

淬火作为金属热处理的经典工艺之一，将其金属材料在相关介质中冷却，以达到金属材料相关特性的提升。那么如何选择淬火介质，亦是影响淬火效果的一个关键因素。我们要具体分析不同介质与不同的金属材料的反应效果，合理的确定相关介质的使用。同时另一个核心因素就是注意淬火的不稳定性，期间很容易受到介质搅拌速率与搅拌方式的影响，产生不佳的变形效果，最终导致产品的质量受损。

3金属材料热处理变形的控制策略

3.1减少热处理产生的残余应力

热处理过程中由于塑性变形产生残留的应力，因为不能完全消除，会破坏金属材料表面的保护膜，残余应力值越高表现出有害就越大，会降低试样的实际抗拉强度或屈服强度，还会降低疲劳极限，缩短试样寿命造成脆性断裂。残余应力会导致试样在淬火时因热膨胀而产生应力集中，试样可能因而产生严重变形或开裂，为了避免热处理失败，就要求炉内温度温差不能超过±20℃/小时，保温时间不宜过长和过快，在热处理升温过程中要有缓慢升温阶段，也要有缓慢冷却阶段，这种方法是消除残余应力的有效方法。对此类有缺陷的试样也可以在热处理之前预先采取适当的修复措施。

3.2金属材料热处理减轻变形的有效原则

在金属材料的热处理加工中，为了更好地控制金属材料的变形，要遵循几个原则，一是科学性原则，科学性原则是指热处理方法的科学性，以科学的理念与技术手段为依托，科学的选择设备、原料、淬火介质，而不是想当然地随意发挥，唯有如此，才能将变形质量在合理范围内，确保金属工件发挥出应用的作用;二是实用性原则，金属材料属于不可再生资源，虽然我国地域广袤资源丰富，但是对金属的需求与消耗量极大，所以在热处理过程中要坚持资源节约最大化利用的原则，减少不必要的浪费，这就需要在热处理过程中密切关注材料的变化，通过减少变形来实现资源利用最大化，尤其是在金属材料的热处理加工过程中，通过合理有效地使用材料，加强处理中的质量控制来实现环境保护，促进社会可持续发展的目标;三是便捷操作原则，金属材料热处理方式要尽可能简便易操作，这样能降低复杂过程的不确定性。同时，也要优化操作流程，尽可能地简化热处理变形控制策略，有序有效地进行热处理工作。

3.3运用机械化加工技术

针对金属材料，进行热处理期间，工序顺利存在明显的固定性特点，不过，由于材料性质具有显著的差异性，因此，对于性质各不相同的金属材料，热处理工作所对应的工序同样也会存在相应的差异。针对大多数金属材料加工，热处理属于非常关键的工序，不过，由于部分金属材料存在明显的特殊性，因此，热处理工序效果也会受金属材料影响。

结语

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嚴苛要求。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。

参考文献

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[2]刘业超，张本权，许冰，等.论金属材料热处理变形的影响因素及减小措施[J].中国机械，2015（4）：118-119.