熱處理過程中影響金屬材料變形的影響和改進(jìn)措施

李良

摘 要：目前，我國的國民經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，在對(duì)金屬材料進(jìn)行熱加工中，使材料的性能更加穩(wěn)定，經(jīng)過熱處理的材料，在加工成零部件中，使性能更加出色，更能符合機(jī)械零部件性能的要求?？墒窃跓峒庸ぶ?，金屬材料容易發(fā)生問題，比如變形，金屬材料的外觀變形，對(duì)機(jī)械零部件的加工是致命的影響。因此，本文著重解決在對(duì)金屬材料熱加工中影響變形的原因，以及解決辦法，以此來提高在金屬材料加工當(dāng)中的難題。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理；變形因素；控制策略

引言

我們所說的熱處理其實(shí)就是金屬材料在加工制造的過程中，能夠使得金屬材料從根本上實(shí)現(xiàn)材料自身化學(xué)性質(zhì)變化和物力形態(tài)的提升，在金屬材料加工的過程中應(yīng)用熱處理工藝，能夠大大的提高金屬材料的屬性，滿足現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的需要。就目前來說，所謂的熱處理工藝主要是包括金屬加熱、保溫以及冷卻等這幾個(gè)流程。由于我們對(duì)金屬材料加工的過程中使用熱處理工藝，使得金屬材料在內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，促使金屬材料的使用范圍大大的增加，在很大的程度上滿足了我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。對(duì)熱處理技術(shù)對(duì)金屬材料的加工和制造有著重要的影響，但是在使用的過程中，對(duì)相關(guān)技術(shù)和工作環(huán)境的要求是比較嚴(yán)格的，因此在實(shí)際工作的過程中，對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的時(shí)候，金屬材料很容易出現(xiàn)變形的情況，正是由于這種情況的出現(xiàn)，筆者就主要是對(duì)熱處理影響因素進(jìn)行分析研究，并在此基礎(chǔ)上提出改進(jìn)的措施，不斷的提高我國金屬材料的應(yīng)用，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1金屬材料熱處理減少變形應(yīng)遵守的原則

1.1遵守科學(xué)性的原則

要想要金屬材料在熱處理加工環(huán)境中減少變形的因素，就需要采用科學(xué)的管理方法來應(yīng)當(dāng)金屬材料的熱處理。在工作中，我們金屬加工工藝師要抱著科學(xué)的精神，用科學(xué)的手段，科學(xué)的理念的指導(dǎo)下，才能在現(xiàn)在技術(shù)設(shè)備不夠完善的情況下，保證好技術(shù)材料的熱加工不會(huì)有變形的情況發(fā)生，或者有發(fā)生，也要控制在合理的范圍以內(nèi)。

1.2遵循實(shí)用性的原則

金屬材料對(duì)于地球資源來講，是一種不可再生資源，在這樣的資源利用中，我們要考慮得是資源的浪費(fèi)問題，以及資源的可持續(xù)發(fā)展。如何保證金屬材料的資源浪費(fèi)中的問題，我們要就要在對(duì)金屬熱加工工程中減少材料變形問題，對(duì)資源進(jìn)行有效的利用。同時(shí)都資源的有效利用，就是對(duì)環(huán)境的一種保護(hù)，在保護(hù)好了環(huán)境，我們才能在發(fā)展，這也就是可持續(xù)發(fā)展的核心內(nèi)容。因此，在對(duì)金屬材料熱加工中，就要采用科學(xué)的方法，保證加工處理是以實(shí)用性為基礎(chǔ)的加工，保證材料的有效性使用。當(dāng)然，在保證材料的有效節(jié)約的同事，這樣的前提是要保證金屬材料在熱加工中的質(zhì)量問題。只有保證好了質(zhì)量，才能使最大化的實(shí)用性。

2影響因素分析

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，金屬材料所發(fā)揮的作用越來越重要，但是由于我們使用熱處理技術(shù)對(duì)金屬材料進(jìn)行處理的過程中，由于一些影響因素的影響，因此我們需要針對(duì)存在的影響因素進(jìn)行分析，并更好的提出改進(jìn)措施。我們對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的過程中，由于金屬材料本身組織構(gòu)性以及疏導(dǎo)外界各個(gè)方面的影響，因此我們對(duì)金屬材料進(jìn)行處理的過程中很容易出現(xiàn)冷熱不均以及不等時(shí)性等的特點(diǎn)。我們對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的時(shí)候，主要是進(jìn)行加熱、保溫以及冷卻這三個(gè)方面的內(nèi)容。對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱處理的時(shí)候，由于在這個(gè)過程中溫度的變化比較明顯，因此就使得金屬材料內(nèi)部的受力情況發(fā)生了變化，正是由于這個(gè)情況的存在，因此就大大的增加了金屬材料出現(xiàn)變形的幾率。因此我們需要對(duì)金屬材料進(jìn)行熱加工的時(shí)候，就需要注意金屬材料內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，由于其產(chǎn)生的原因是多種多樣的，并且相關(guān)的變形形式也不同。我們對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理的時(shí)候，相關(guān)的工藝主要是包括了以下的幾個(gè)方面，分別是正火、淬火、回火以及退火等多個(gè)方面的內(nèi)容。并且由于我們進(jìn)行熱處理的工作，是需要根據(jù)金屬材料的種類進(jìn)行分析研究，然后對(duì)相關(guān)的操作進(jìn)行調(diào)整，并在熱處理的過程中要及時(shí)的收集和分析過程中的各個(gè)信息和數(shù)據(jù)前后一致，根據(jù)收集的信息和數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)際的操作進(jìn)行調(diào)整。但是由于我國在熱處理的過程中，尤其是在溫度的控制和監(jiān)測的方面還存在著問題，因此對(duì)溫度缺少精確的把握，這就給金屬材料的熱處理帶來了消極的影響，造成了金屬材料的損壞。

3熱處理變形的控制措施

3.1 金屬材料預(yù)先熱處理

金屬材料加工前可進(jìn)行正火或退火處理，消除網(wǎng)狀滲碳體，提高材料的均勻性和結(jié)構(gòu)完整性，消除內(nèi)應(yīng)力，為淬火、切削加工等后續(xù)工作做組織準(zhǔn)備，為金屬材料的最終熱處理做組織準(zhǔn)備，進(jìn)一步提高熱處理的質(zhì)量，有效控制金屬材料的變形。

3.2 金屬材料最終熱處理

金屬材料加工成形后，為改善零件的使用性能，消除應(yīng)力和變形，常采用淬火或回火處理。淬火工藝是對(duì)金屬材料熱處理較為關(guān)鍵的一步，可以提高材料的強(qiáng)度和硬度。冷卻介質(zhì)有油、水、鹽水、堿水等，其冷卻能力依次增加。如果不合理使用冷卻介質(zhì)，將會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)發(fā)生變化，金屬材料的內(nèi)部應(yīng)力也會(huì)異常改變。因此，在金屬材料熱處理過程中，要不斷改進(jìn)淬火工藝。在金屬材料的淬火冷卻過程中，必須合理地控制冷卻速度，以保證淬火的效果，要考慮淬透性和淬硬性，真正達(dá)到熱處理的目的。

3.3 金屬材料熱處理中冷卻方法的選擇

金屬材料的熱處理主要是單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等。常用的是單介質(zhì)淬火單介質(zhì)和雙介質(zhì)淬火。單介質(zhì)淬火是將淬火零件放到一種淬火介質(zhì)中冷卻，這種方法操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，但易變形和開裂。而雙介質(zhì)淬火是將加熱后的金屬材料先放到冷卻速度比較快的介質(zhì)中冷卻，等溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到300℃時(shí)，保溫2～3min，再放入冷卻速度比較低的冷卻介質(zhì)中冷卻。金屬熱處理的冷卻過程主要由冷卻速度決定淬火介質(zhì)。如果金屬的冷卻速度過快，會(huì)導(dǎo)致金屬表面不均勻冷卻，影響材料的淬透性，從而使材料內(nèi)部的拉應(yīng)力增加，工件自然變形量就大。

3.4 夾具和裝夾方式的選擇

為了控制材料變形，確保金屬材料加熱和冷卻過程中重心平衡、溫度應(yīng)力均勻，要合理地選用夾具和夾緊方式。另外，在熱處理過程中，材料要留有足夠的自由變形量，確保無外力干預(yù)下自由伸縮，盡量減少應(yīng)力和變形。

結(jié)語

熱處理工藝是金屬材料加工過程中的重要工序之一，用途廣泛。其本質(zhì)就是通過改變金屬內(nèi)部或表面的組織結(jié)構(gòu)和形態(tài)，提高金屬材料的工藝性能和使用性能，如強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐蝕性等。同時(shí)也可以彌補(bǔ)材料在某些性能方面的不足，如金屬材料表面的化學(xué)熱處理，如滲碳、滲氮、滲硼、離子鍍滲鋁等，極大地滿足了零件本身和科技發(fā)展的需要。不同金屬材料的熱處理變形是不可避免的，人們需要在長期實(shí)踐基礎(chǔ)上不斷總結(jié)變形規(guī)律，找到更好的工藝方法，做到預(yù)防和控制相結(jié)合，盡可能地減少工件變形，提高產(chǎn)品質(zhì)量，最大限度地滿足金屬材料的使用需求。

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（作者單位：弗蘭德傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司）