金属材料热处理变形的影响因素和控制策略马阿根

金属材料热处理变形的影响因素和控制策略马阿根

马阿根

中国能源建设集团山西电力建设有限公司山西省太原市030012

摘要：在金属产品的制作技术中，大量应用了金属热处理加工技术。它是金属材料在固体状态下，进行加热，保温，冷却等方式，达到人们对于金属材料使用的要求。在这个制作过程中，金属材料的属性发生改变，热处理会使材料的使用时间、精度等发生变化，为了不让金属材料的热处理变形影响过多，我们要采取一定的措施去减小热处理带来的形变。本文对影响金属材料热处理变形的因素进行了分析，探讨了减小变形的措施，实现人们对于金属材料的需求。

关键词：金属材料；减少变形；热处理

引言

金属材料顾名思义是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料一般分为黑色金属、有色金属、特种金属三种。详细来说，我们常见的铁、铬、锰等都属于黑色金属；从狭义上讲，有色金属不属于铁金属，是除了铁、锰和铬之外金属的全程，广义上，有色金属也包括有颜色的巴金；特种金属材料包括不同用途结构的金属材料以及功能材料。

1金属材料的特殊性能

金属材料的性能决定了其应用范围和应用的合理性。具体来说，金属材料的性能分为四个方面：力学性能、化学性能、物理性能、工艺性能。金属材料在载荷作用下的力学性能称为力学性能或力学性能。常用的机械性能有强度、塑性、硬度、冲击韧性、多重冲击抗力和疲劳极限等。化学性能是用来反映一种材料和各种化学试剂发生化学反应的可能性和反应速度大小的相关参数。在金属的化学性质中，尤其是耐蚀性在金属的腐蚀疲劳损伤中起着重要的作用。物理性质是材料本身特有的特性以及可以承受热、电、磁等作用所表现的能力。如密度、熔点、导热性、导磁性、导电性、热膨胀性等。工艺性能是指材料适应实际生产工艺所要求的能力，也可以称工艺性能为加工性能。工艺性能往往是由多种因素的综合作用决定。

2造成金属材料热处理变形的主要因素

（1）金属材料内部成分与应力的影响因素。在金属材料热处理加工过程中，金属材料内部的组织成分也是引起金属材料变形的影响因素之一，在淬火或城中，金属材料内部成分会出现变化，一些碳化物被析出，这样会减小金属材料的整体体积，同时也会改变金属材料的原始强度，最终引起金属材料变形量提高，金属材料出现变形的问题。对金属材料进行热处理可以提高金属的抗氧化能力，并且提高金属材料的抗磨损能力，利用热处理技术改变金属强度的同时，也会在热处理的过程中提高金属的应力，当应力超出金属材料的屈服强度时，金属就会出现变形。另外在热处理的加工过程中，应力产生的位置也有所不同，不能平衡金属材料中应力的分布，也是造成金属材料热处理变形的原因之一。（2）时效处理阶段引发金属变形的因素。在对金属材料进行时效处理的阶段，需要将经过固溶热处理的金属材料放在高于常温的环境中静置，让金属材料逐渐析出其中的碳化物，进而提高金属的硬度，但是在析出碳化物的过程中，金属材料可能会出现体积变小的问题。另外在金属材料温度下降，的过程中，金属内的应力会逐渐变小，随着应力减小，金属也可能会出现变形的可能。

3金属材料热处理变形控制应遵守的原则

3.1科学性原则

这是金属材料热处理变形有效控制的首要原则。这就要求企业对变形影响因素进行全面的搜集和分析，以及对金属件的属性关系进行科学系统的分析研究，同时尽可能确保金属材料热处理变形控制工作能符合相关的基础标准和流程，依据科学的指导原则，从而找到相应、合理的热处理工艺，实现科学化的变形控制和优化升级。通过反复实践并以此不断完善和提升理论基础知识，最后通过理论联系实践来完成变形控制目标。

3.2易操作原则

在进行金属材料热处理工艺过程中，要就其热变形问题提出可控的容错率，并尽量降低环境对热处理变形控制工作所造成的影响。同时，尽可能精简处理过程，降低操作难度，以确保各项变形控制工作能切实有效的完成。

4金属材料热处理变形控制策略

4.1金属材料热处理变形的工艺技术影响因素以及相应控制策略

传统的热处理炉生产方法相对能耗高、生产周期长。而采用先进的振动时效处理技术通过较好的消除金属工件的残余应力，不仅能有效地降低其产生受热弯曲和裂纹等异常发生概率，而且能确保金属工件的外观、尺寸的稳定。据相关数据显示，此方式相比前者能降低40%的能耗以及增强35%的韧性强度。

4.2夹装方式

夹装方法的差异对材料的形状变化具有很大作用。找到最符合的夹装方法，对于改变受热不均状况有明显的效果。改变受热不均状况，也就可以降低应力，因此减小变形，所以对于夹装方法的选取要谨慎考量，按材料自身情况找到最佳的方案。

4.3金属材料热处理变形的加热和冷却顺序影响因素以及相应控制策略

不同的金属件具有不同的物理结构特点，其在进行热处理过程中必须遵循一定的处理顺序，才能实现不同部位热处理过程中的变形相互抵消之情形，从而才能控制其变形程度在标准范围之内。该方式具有过程复杂、要求精度高、成本昂贵等特点，因此只有在类似军工、航天等非常精密的金属材料热处理过程才会用到。

4.4热处理技术中的淬火工艺

对金属材料的淬火处理工艺是热处理技术中的重要技术环节，淬火处理工艺的技术水平对金属材料的加工质量影响最大，淬火温度、淬火介质都是对金属材料内部应力变化的影响因素，应力过高就会造成对金属材料内部结构的改变。所以在金属材料热处理加工时，操作人员应该重视淬火处理环节的工作，重点提高淬火处理环节的加工质量，根据金属材料属性的不同，合理的控制温度，科学的选择淬火介质，这样才能让金属材料的应力分布更加均匀，避免局部应力过高而造成的金属材料变形。通常使用的淬火介质以水油、盐水为主，在使用水油进行淬火时，当水油的温度在450℃~550℃之间时，其冷却速度为500℃/s，当水油的温度降低到250℃~350℃时，其冷却速度为280℃/s。使用盐水作为淬火介质，会让冷却速度提升，通常盐水的冷却速度是水油的2倍，例如，当水油的温度在550℃~650℃时，冷却速度应为600℃/s，而使用了盐水后，同样的温度下，其冷却速度将达到1200℃/s。因此使用盐水作为淬火介质时，应该根据金属材料对冷却速度的要求，合理的控制淬火介质的温度，进而避免因冷却速度过快造成的金属材料变形。

结语

综上所述，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，控制好热处理中的各个工艺环节的工作质量，减少金属材料热处理变形的发生，有利于企业节省成本，进而提高企业的收益，促进企业的进一步发展。随着社会的发展、科技的进步，城市建设和工业生产对金属材料的质量要求更高，需要金属材料具备更高的强度及耐久度，这也就需要金属生产加工企业有着更高的技术水平，这样才能满足市场需求。因此，提高金属材料热处理技术水平是至关重要的，也是企业为了更好的应对未来市场首先要做到的。

参考文献

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