金屬材料與熱處理工藝關(guān)系的探討

摘 要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，人們對于金屬材料的運用有了更高的要求，熱處理工藝能幫助金屬材料充分發(fā)揮潛能，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分。因此，本文介紹了金屬材料的特性，分析了熱處理工藝的優(yōu)勢，并就兩者的關(guān)系進行了一定的探討。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理；關(guān)系

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.008

0 引言

中國在世界上是最早幾個運用金屬材料和熱處理技術(shù)的國家之一，在很早的時候就有了較為成熟的處理工藝，而在改革開放后，金屬材料和熱處理技術(shù)更是得到了快速的發(fā)展，為為我國的機械制造、冶金、石油化工、航天事業(yè)等現(xiàn)代化的工業(yè)做出了重要的貢獻(xiàn)[1]。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，人們對于金屬材料的運用有了更高的要求，熱處理工藝能幫助金屬材料充分發(fā)揮潛能，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分，想要獲得好的工藝效果，就必須準(zhǔn)確分析金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系，做出準(zhǔn)確的判斷。

1 金屬材料的特性

（1）疲勞。當(dāng)金屬材料受到應(yīng)力持續(xù)的反復(fù)作用后，有時會出現(xiàn)材料忽然斷裂的現(xiàn)象，這種特性就是疲勞性。雖然有時應(yīng)力沒有達(dá)到金屬材料的承受界點，但由于長時間的持續(xù)作用，斷裂的出現(xiàn)也無可避免。其中疲勞斷裂又有一些特點：一是應(yīng)力作用交替進行，二是應(yīng)力作用長時間不間斷發(fā)生，三是斷裂現(xiàn)象在一瞬間突然發(fā)生，四是斷裂區(qū)域呈現(xiàn)脆性。

（2）塑性。塑性指的是金屬材料在載荷外力的作用下，產(chǎn)生永久變形（塑性變形）而不被破壞的能力，并且受到拉伸時，金屬材料的長度和橫截面積都要發(fā)生變化，其延伸率和斷面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞[2]。而塑性好的材料，不僅能夠增加制成品的強度，還能使一些加工過程進行得更加順暢。

（3）硬度。當(dāng)其他物體與金屬材料發(fā)生擠壓碰撞時，金屬材料的抗擊能力就代表其硬度。這是代表金屬材料性能的重要特性之一，通常來說，金屬材料的硬度越高抗打擊能力就越高，耐受性也就越強。此外，金屬材料的硬度與其塑性也有一定的聯(lián)系，當(dāng)其硬度越高，其強度就越大，塑性也就越差，代表著其抗變力就越好。

（4）耐久性。耐久性是與金屬材料的受腐蝕情況相對應(yīng)的。金屬材料尤其是建筑金屬材料，往往會受到不同程度的腐蝕，其中主要有應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕、均勻腐蝕等等幾種腐蝕形態(tài)。金屬材料的受腐蝕情況越輕，它的耐久性也就越好。

2 熱處理工藝簡介

（1）熱處理工藝的特點。熱處理指的是對固態(tài)狀態(tài)下的金屬材料，運用加熱，固溫以及冷卻的方法來提升金屬零件的質(zhì)量和性能的一種工藝手法。對金屬材料進行熱處理是生產(chǎn)過程中的一道重要工序，熱處理與其他工藝手法最大的不同點就是，熱處理在通常情況下并不會改變零件的形態(tài)和其內(nèi)部化學(xué)構(gòu)成，而是影響零件的組成形式或者是零件表面的化學(xué)構(gòu)成，以此提高零件的質(zhì)量。這種質(zhì)量一般表現(xiàn)為內(nèi)在質(zhì)量，并不能從外表上直接看出。

（2）熱處理工藝的優(yōu)勢。熱處理工藝主要是把塑性和熱處理結(jié)合到一起，以強化材料的強度和硬度以及耐久性。熱處理工藝它主要有以下幾個優(yōu)勢：一是不會改變零件的形態(tài)和其內(nèi)部化學(xué)構(gòu)成，二是增加了零件的耐磨性和抗疲勞性能，提高了零件的質(zhì)量和使用性能，三是避免了材料在加工過程中變形，增加了零件的強度和塑性，四是減少了材料的磨損程度，降低了生產(chǎn)成本，增加了經(jīng)濟效益。

3 金屬材料與熱處理工藝關(guān)系

（1）熱處理預(yù)熱與材料切割。在對金屬材料進行切割的步驟時，因為材料種類的不同、切割用具的差異和切割環(huán)境的不同，金屬產(chǎn)生的變形也會有差別，呈現(xiàn)出的光澤度不盡相同。熱處理的預(yù)熱大部分是運用在各種零件的模型或者半成品的鍛造過程中，為的是給接下來材料的切割和剩下的熱處理步驟提供良好的保障。經(jīng)過預(yù)熱工序后，材料在切割過程中的粘刀現(xiàn)象就會大大減少，提高了切割的效率和工藝的精確程度，從而也提升了金屬零件的性能和質(zhì)量。

（2）熱處理溫度與材料切邊衡量。切邊模量是材料的力學(xué)性能指標(biāo)之一，是材料在剪切應(yīng)力作用下，在彈性變形比例極限范圍內(nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變的比值，它表示材料抵抗切應(yīng)變的能力，模量大，則表示材料的剛性強[3]。由于熱處理工藝可以改變材料外表的形態(tài)，所以經(jīng)過熱處理程序的材料可能會與原先的工藝尺寸存在一定誤差。熱處理溫度對于一些耐熱性差的金屬材料的影響較大，所以在對材料進行切邊衡量時，不能只按照傳統(tǒng)的計量方法，而是要考慮到熱處理溫度與材料的關(guān)系，找到相應(yīng)的溫度和硬度范圍內(nèi)進行切邊衡量，盡可能地減少失誤。

（3）熱處理溫度與材料疲勞性。在對金屬材料進行加工的過程中，要是能把熱處理工藝與整個加工過程充分融合，充分適應(yīng)，將會大大提升成品的性能和質(zhì)量。熱處理的溫度與材料的疲勞性聯(lián)系密切，當(dāng)經(jīng)歷過過高的溫度加熱后，又急速地冷卻，會讓金屬材料所受應(yīng)力達(dá)到其承受界點，發(fā)生斷裂現(xiàn)象。當(dāng)材料的抗疲勞性降低后，其其零件的強度和塑性也會受到影響。另外，理論上，每種材料本來表面就有不同程度、不同尺寸的裂紋，更是要注意熱處理工藝中的溫度狀況，要找到最合適的溫度并加以掌控。

（4）熱處理應(yīng)力與材料耐久性。當(dāng)金屬材料受到外力或處在易腐蝕的環(huán)境中，會因為這些應(yīng)力產(chǎn)生不同程度的腐蝕或開裂現(xiàn)象。除此之外，當(dāng)材料處于焊接過程中，也會受到類似的應(yīng)力作用。所以熱處理過程中的應(yīng)力與金屬材料的受腐蝕程度或者說是耐久性有著一定的聯(lián)系。金屬材料的受腐蝕情況越輕，它的耐久性也就越好。熱處理的應(yīng)力對于金屬材料的加工有利也有弊，所以熱處理中也要盡量減少剩余應(yīng)力對金屬材料的影響，提高材料的質(zhì)量和其零件的耐久性。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)代生產(chǎn)中，金屬零件的制造與熱處理工藝的水平有著密切的聯(lián)系，而熱處理工藝的選擇又與金屬材料的構(gòu)成密不可分，所以，在實際操作中，想要獲得好的工藝效果，就必須準(zhǔn)確分析金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系，找到兩者的細(xì)微聯(lián)系，全面掌握熱處理技術(shù)，從而提高金屬部件的質(zhì)量和工藝水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔雪婷.探討金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系[J].科技信息，2013：157-158.

[2]苗高蕾.金屬材料與熱處理關(guān)系淺議[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)月刊， 2014（23）：176-176.

[3]馬冬梅.淺談金屬材料與熱處理的關(guān)系分析[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化， 2014（04）：63-63.

作者簡介：董文（1967-），女，遼寧人，高級實驗師，研究方向：金屬材料及熱處理。