金属材料热处理变形的影响因素及控制策略

金属材料热处理变形的影响因素及控制策略

韩光海

（神华国能宝清煤电化有限公司黑龙江双鸭山15562）

摘要：在进行零部件加工中，由于有的情况下要对金属材料进行热加工处理，以此来提升金属材料的性能。在我国的金属材料加工中，是制造业发展的一个表现，对机械设备的需要也在不断增加，在这样的条件下，要保证好机械材料的质量问题，就要对金属材料进行热加工处理。

关键词：金属材料；热处理；变形因素；控制策略

引言

在金属加工制造行业中，对热处理技术进行应用，能够从根本上实现对金属物理性质、化学性质的提升，满足了当前各项工业生产、制造事宜。在调查中发现，当前金属材料的热处理工作，主要由金属加热、保温和冷却等几项工作流程所构成，但由于金属热处理工艺对于整体的工作环境、技术应用有着较高标准的要求，所以在实际操作的过程中，材料时常会发生变形的问题，这就需要相关工作人员在传统金属加工制造的基础上，实现热处理工艺技术的高效化应用，提升我国金属材料加工制造的整体质量与水平，进而推动社会的发展。

1影响金属材料热处理变形的因素

1.1应力状态

在展开金属材料热处理的过程中，往往会由于进出材料的自身结构问题、密度问题和外部因素问题，导致金属材料产生冷热分布不均匀的情况。通常情况下热处理金属材料主要包括三方面内容：加热、保温和冷却。在金属材料加热和冷却的过程中，金属材料内部结构应力也会随着温度变化产生变化，进而就提高了金属材料出现变形概率。大部分状况下，热处理金属材料时，往往都会由于材料内部应力分布状况不合理导致金属材料出现变形，即内应力塑性变形，这种变形的发生频率是相当高的。

1.2热处理工艺

虽然金属材料的热处理技术简单来说分为加热过程、保温过程以及冷却过程，但在实际生活中，金属材料热处理的工艺实质上包含多方面内容，包括正火、淬火、回火和退火等，同时在热处理技术操作中，往往要结合材料种类调整相关操作，因此金属材料热处理工艺实质上是比较复杂的。但因为我国金属材料热处理工艺在控制和监控温度的技术上存在缺陷，导致难以把控热处理的精准温度，进而很容易导致金属材料出现结构损坏，最终会导致变形状况的产生。

1.3工件的机械加工方式

首先受到不同切削用量的影响，在加工细长类工件的时候往往会产生程度不一的残余应力，进而会导致淬火变形的敏感度增加。其次，通过继续方式加工金属材料预留的热处理变形量、加工余量和热处理后的机加工量之间的误差相对较大，由此就会导致难以修复材料热处理变形问题。

2金属材料热处理减少变形的途径和方法

2.1金属材料热处理淬火工艺的科学运用

这对金属材料热加工过程中，淬火工艺是金属材料热加工的核心技术，在这样的技术中，对金属热加工温度的稍微把握不准确，就会造成对金属材料的内应力变形，因此在加工中，要使用好淬火介质，有对介质合理有效的利用，保证金属内部不会有失调的现象发生，从而保证好金属变形。因此在淬火介质的使用中我们要采用科学合理的使用方法，要在工作中不断创新，要不断提高介质的使用，这是一个经验积累的过程，在工作中，要求金属加工工艺师要不断发现问题，然后解决问题，在解决问题中创造出新的工艺方法，从而在根本上解决金属材料在热加工中变形问题。

在对金属冷却过程中是金属变形的关键步骤，因此，金属加工工艺师要严格按照工作流程来完成，要使用科学的冷却方法，在冷却中要把握好速度，这样就能有效的保证好金属材料的质量，而且还能金属变形的增量。在淬火工艺中，淬火的常用介质一般是水和油，在保证好放入的速度时，还要保证好水的温度，介质水温一般要求在55度到65度。如果使用油作为淬火介质，要求油温保持在60度到80度，关键技术还是在放入的速度把控中，质量和变形就看冷却的效果。这里对科学方法使用的强调，其最终的目的就是要保证好金属的变形问题，和质量性能问题。

2.2金属材料在热加工中冷却方法的科学化选择

在现阶段的我国技术热处理加工中，对金属冷却的方法主要有双液淬火方式和单液淬火方等多种方式。所谓的双液淬火冷却方式主要是指，在对金属加入中，包金属先放入到一种液体介质中，使金属温度迅速降到300度，然后在把技术放入温度更低的介质中进行有效的冷却，这里还是要把握好两次放入的的速度问题，把握好速度才能把握好金属材料的质量。在单液淬火工艺中，需然能够提高在淬火中的工作效率，但是，却在淬火速度的控制中很难把控科学的方法。在对这两种淬火工艺的选择中，可以根据实际需要，来对金属淬火的质量与水平的把握。

2.3适用科学的装夹方式夹具

为了更好的控制金属材料热处理变形问题，必须要保证金属材料加热均已、冷却均匀以及热应力均匀。而实现这一效果的主要方式就是选用科学的装夹方式夹具，举例来说要确保油面和盘类工件保持垂直的状况，采用立装的方式处理轴类工件。合理应用垫圈，包括支承垫圈、叠加垫圈等。同时也可以采用专用的夹具确保渗碳层、渗氮层均匀，避免由于加热造成的金属材料蠕变问题。

2.4开展好热处理前的预处理

金属热处理的各项工艺，包括正火、退火等均会对金属最终变形量造成一定的影响。正火中温度偏高，极易使得金属材料内部变形加大，鉴于此，在开展金属材料热处理前，应当进行控制温度的正火处理。经实践研究表面，经正火处理后，可选取等温淬火处理手段用以强化金属材料内部结构均匀性，进一步达成对其变形的控制。此外，要想确保金属材料正火处理收获良好的成效，还可开着退火工艺准备，结合金属材料实际结构特点，对退火工艺予以科学选取，可一定程度上减少金属材料所受温度梯度的影响，达成金属材料热处理期间变形的有效控制，改善金属材料热处理质量、水平。

2.5合理配置零件结构

金属零件结构在金属材料热处理冷却期间同样会造成一定的变形影响。由于金属材料厚的部分冷得慢、薄的部分冷得快，因而在达到实际生产需求的前提下，应尽可能缩减工作的薄厚差异。为了控制过渡区由于应力过于集中而出现变形、开裂倾向，应当尽可能确保零件截面均匀；为了控制应冷却速度不均匀而引发的变形，应当尽可能确保零件结构、材料组织成分相互间的对称性。在对零件结构进行设计过程中，应当尽可能防止零件出现沟槽、棱角等；于零件薄厚交界位置、台阶位置设置圆角过渡，厚度不均匀的零件运用预留加工量方法。

2.6开展好机械加工

金属材料热处理后再开展机械加工，结合金属材料实际变形规律，可采取反变形、收缩端预胀孔等手段，实现对金属材料热处理变形的控制。同时，进入最后工序，热处理变形允许值应当满足对应要求，变形量应结合上道工序加工尺寸予以明确。鉴于此，充分结合金属材料变形规律，于金属材料热处理前开展尺寸预修正，如此放开切实提高金属材料热处理合格率。

结束语

总而言之，在金属材料热处理过程中，对于变形因素的分析，要从基础工作阶段探究出有效的解决途径，工作人员要帮助加工企业实现更为有效的科学化控制措施，进而提升我国在金属材料产业的生产、加工能力。

参考文献：

[1]王利荣.浅谈金属材料热处理变形的影响因素及控制策略[J].世界有色金属，2018（02）：226-227.

[2]彭天成.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].冶金与材料，2018（01）：44+46.

[3]吴江涛，潘海宏，王云龙，杨学山.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].世界有色金属，2017（19）：236+238.

[4]高静，申志敏.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].应用能源技术，2017（06）：12-14.

[5]曹燕光，徐乐，时捷，王信康，王毛球.SAE8620H的淬透性对热处理变形的影响[J].钢铁研究学报，2016，28（05）：47-51.