金属热处理在材料成型工艺中的应用

金属热处理在材料成型工艺中的应用

王毅 张云淞 柴程然

华北理工大学 冶金与能源学院 063210

摘要：随着我国社会经济的不断发展，工业产业的发展速度也在不断提升，热处理技术既可以使金属材料的机械性能得到改变，也可以使生产出的部件和产品其质量与稳定性得到显著提升，进而推动工业机械生产。因此本文研究金属热处理技术，并对其在材料成型工艺中的应用展开具体分析。希望可以推动金属材料热处理工艺技术的进一步提升，也推动相关企业的经济效益实现最大化。

关键词：金属；热处理；材料成型工艺；应用

引言：中国很早就认识了金属材料的特性，并产生了早期的热处理技术后。随着我国经济的不断发展，金属材料在生产生活方面的需求不断提升，进而推动我国金属制造业、冶金业等产业的迅速发展，因此我国的热处理技术也得到了进一步的完善。文章对金属材料成型工艺展开研究，并分析金属热处理技术的特性和应用价值。

1. 金属材料的特性和结构概述

当前金属材料在生命中最常见的有铝铁铜，销售的金属产品一般是金属材料的合金，因为单一的金属材料一般有着较为明显的缺陷，在硬度和延展性等方面存在这样或那样的问题，给人不能很好的满足实际需求，所以金属合金更加符合市场需要^[1]。

根据金属内部结构特征的不同可以分为两大类，第一类是纯金属内的原子结构。第二类是多种金属原子混合构成的特殊原子排列结构，这类结构可以将金属与其他物质相混合，进而构成合金产品。更加丰富的结构使金属的硬度、抗腐蚀性等特征出现差异性。金属材料热处理技术就是在某种介质中加热金属材料，使原子进行排列组合，在保存后在另一种介质中加以冷却，进而推动金属属性的改变。热处理工艺技术比较复杂，对介质的环境温度等有着严格的要求。所以相关的处理单位要拥有科学合理的热处理工艺技术，才能使机械性能进一步提升。

2. 金属材料热处理工艺应用的必要性

1. 推动金属材料性能的改变

运用传统的工业模式也可以对金属材料展开切削，进而加工出实际需要的部件规格参数和工业产品，但是金属材料的性能和水平不能得到有效保障，进而使加工出的产品存在稳定性较差，使用年限较短等缺陷，导致部件规格参数和工业产品在实际使用中不能保持较好的稳定性。对金属材料采用热处理工以后，既可以使金属材料的性能属性得到改善，也可以使制造出的产品其质量与稳定性等得到显著提升。例如一些金属材料通过长期放置后会由于应力状况呈现腐蚀或裂口等现象。在运用热处理工艺后则可以使应力状况对金属材料的影响下降，从而推动金属材料使用性能的提升。此外在应用热处理工艺后，还可以防止金属材料在后续使用中发生氧化状况。

2. 使金属材料的切削难度下降

传统的金属材料零件和产品在实际生产中一般会由于金属材料的硬度问题，导致切割作业的难度系数较大，甚至出现道具磨损等状况。要将这些问题妥善解决，需要处理好金属材料的硬度问题。在运用热处理工艺后可以在一定程度上调整金属材料的性能，使以上问题得到有效解决，使金属材料的加工水平和质量得到更好的保障，也使切割效率显著提升^[2]。

3. 金属热处理在材料成型工艺中的应用

1. 切削性能

由于热加工进程中不可避免的存在冶金不足的问题，所以要对金属材料采用热处理，进而使金属材料的组织状态得到保障，也使加工的进准度得以提升，推动切削性能的不断提高。金属加工的切削工艺使得金属特性的差异性得到有效的保障，金属在热处理后拥有切削性能以及特殊热性能。一旦金属的切削环境不理想，会使得后期的性能受到严重影响。在切削金属材料的进程中，热处理会使金属材料的光洁度得以提升。为了切合后期切削加工的实际需求，应该考虑到金属材料之间存在组织材料结构方面的差异，因此要考察研究不同金属的实际硬度，进而配置对应的切削角度^[3]。此外切削时间过长会致使刀口出现积屑，导致沾刀问题的出现。当前一般运用正火处理来解决沾刀情况的发生。这种工艺技术经常运用在铝合金加工过程中，加以固溶处理使铝合金的金属性能得到显著提升，保障合金内部的组织结构均匀性，使机械加工的精准度得以加强。

2. 切边横量控制

切边衡量作为金属材料力学性能的一项重要衡量指标，其指的是在弹性变形比例中且应变与切应力的比例。应用热处理技术将材料的物理性能加以改变，使材料的抵抗切应变能力得到有效控制，进而推动材料性能的重构。运用热处理与切变模量处理可以将材料的质量加以改善。热处理金属材料工艺在实际生产中，切边衡量的计算值往往是依据传统设计方式加以处理，会致使弹簧变形量随使用频率的增加而增大，进而影响弹性模量。此外热处理后，加工的弹簧受到弹性模量的大小，使原子间温度、组织、成分以及结合力受到严重影响。所以在实际设计中要认真研究弹簧弹性的先天误差，并要结合工作环境、荷载和弹簧的特性情况展开科学合理的设计。

3. 金属应力腐蚀影响

金属材料成型的过程中往往会出现金属应力腐蚀的状况，应力腐蚀开裂会使金属材料的施工性能受到严重影响，因此相关的单位应该加强重视。环境是导致金属材料出现应力腐蚀情况的重要原因，金属的拉伸应力较大则很可能会导致脆性断裂，这种情况在金属焊接中比较常见。金属焊接工艺中残余的应力会使金属材料的实际焊接性能受到一定的改变，并在高温加热和冷却中使金属材料受到内外温差影响，进而使其体积和性能发生一定变化

^[4]。所以在热处理技术应用中要十分注重冷却速度和应力残留，对冷却的速度和温度应该做到科学合理的把控，进而推动金属材料性能得到进一步的提升。

4. 热处理温度和金属材料断裂韧性关系

金属材料加工过程中往往会出现金属材料断裂的现象，断裂韧性的形成与金属的稳定性有着一定的关联性，具有金属裂纹的材料会自觉的抵抗裂纹的延展，这也就是断裂韧性。要使断裂韧性得到显著提升，要注重把控金属的位错性能，通过缩减位错距离，增强密度，进而使金属断裂韧性得到进一步提升。金属热处理工艺可以促进金属的细晶排列的整合优化，使处理水平和质量得以提升。例如在高温处理下，可以更好的把控金属热加工材料的品质，进而完成金属再结晶工艺。在工艺的生产流程中，运用热加工处理技术使金属热塑的晶体排列规律得到合理的赋予，通过热效应发生更剧烈的运动，并在变形温度达到一定点时，金属材料的局部错位密度会达到最高点进而发生反应^[5]。所以金属的热处理强烈度对再结晶效果会产生直接影响，相关的工作人员要在热加工过程中注重这一特性，对热加工工艺技术和温度等认真把控、严格落实，进而释放金属中的原子使其发生激烈运动，推动内部聚变和裂变。进而更好的掌握金属变形，构成有效的结晶控制结果。

结束语：总而言之，热处理技术与金属材料成型间存在密切关联。提升金属的热处理技术，可以推动金属零部件与相关产品的质量水平得以提升，也使工业生产的加工水平与质量得到进一步的改善。本文建议相关的金属热处理单位，应该积极研究热处理与金属材料成型工艺的关系，使热处理工艺不断的优化，可以为热处理加工工艺的全方位实现奠定良好的基础。

参考文献：

[1]高晶.金属材料先进热处理工艺及设备的若干思考[J].锻压装备与制造技术,2020,55(04):132-134.

[2]姚洪利.浅谈金属材料热处理工艺与技术发展趋势探索[J].中国金属通报,2020(07):1-2.

[3]刘婷.热处理过程中影响金属材料变形的影响和改进措施[J].清洗世界,2020,36(06):63-64.

[4]吴海江,王小明,邹利华,曾娣平,郭文敏.“热处理原理及工艺”课程教学改革研究[J].时代农机,2016,43(09):125-126.

[5]祁亚林.金属热处理在材料成型工艺中的应用解析[J].装备维修技术,2020 (3):107-107.