淺談金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略

吳愛青

（鄂爾多斯生態環境職業學院，內蒙古 鄂爾多斯 017010）

金屬材料熱處理是一種對金屬原料進行加工的工藝，通過退火、淬火、回火等流程完成對金屬材料的熱處理工作，通過熱處理工藝加工過的金屬材料，有著更好的金屬性能，利用這些金屬材料制作的機械設備，抗磨損能力更高，具有更長的使用壽命[1]。但是在金屬材料熱處理加工的過程中，不能控制好金屬的應力，就會產生金屬材料的形變，嚴重時會讓金屬材料開裂，進而降低金屬的質量[2]。

1 造成金屬材料熱處理變形的主要因素

（1）金屬材料內部成分與應力的影響因素。在金屬材料熱處理加工過程中，金屬材料內部的組織成分也是引起金屬材料變形的影響因素之一，在淬火或城中，金屬材料內部成分會出現變化，一些碳化物被析出，這樣會減小金屬材料的整體體積，同時也會改變金屬材料的原始強度，最終引起金屬材料變形量提高，金屬材料出現變形的問題。對金屬材料進行熱處理可以提高金屬的抗氧化能力，并且提高金屬材料的抗磨損能力，利用熱處理技術改變金屬強度的同時，也會在熱處理的過程中提高金屬的應力，當應力超出金屬材料的屈服強度時，金屬就會出現變形。另外在熱處理的加工過程中，應力產生的位置也有所不同，不能平衡金屬材料中應力的分布，也是造成金屬材料熱處理變形的原因之一。

（2）時效處理階段引發金屬變形的因素。在對金屬材料進行時效處理的階段，需要將經過固溶熱處理的金屬材料放在高于常溫的環境中靜置，讓金屬材料逐漸析出其中的碳化物，進而提高金屬的硬度，但是在析出碳化物的過程中，金屬材料可能會出現體積變小的問題。另外在金屬材料溫度下降，的過程中，金屬內的應力會逐漸變小，隨著應力減小，金屬也可能會出現變形的可能。

2 金屬材料熱處理技術的操作原則

（1）保證操作的科學性。金屬材料熱處理工作需要保證操作的科學性，熱處理操作應該建立在科學的基礎上，根據不同屬性的金屬材料，合理的做出檢測分析，保證金屬材料信息獲取的準確性、完整性。掌握了準確的分析數據后，再制定相應的工藝標準和工藝流程。金屬材料熱處理工作需要保證充分的技術支持，技術人員應該對工藝流程加以監督，根據情況給予相應的技術指導，進而保證熱處理工藝的規范性和科學性，最終實現提高金屬材料熱處理變形控制水平的目的。

（2）營造良好的生產環境。良好的生產環境是保證加工生產質量的基礎之一，從事金屬材料加工生產的工廠往往需要建立在城市的近郊，這樣才不會對城市環境產生影響。為了提高金屬材料熱處理變形控制能力，必須消除環境因素造成的影響，這樣才能更好的控制金屬材料的應力，最終減少金屬材料變形問題的發生。應該提高工廠的硬件支持水平，保障生產中有先進的設備支持，進而降低熱處理難度，保障加工各個環節的工藝質量，最終達到提高加工生產水平的目的。

（3）提高工作人員的專業技術水平。想要提高金屬材料的加工生產水平，企業還應該提高操作人員的專業技術水平，應該引進更加先進的生產設備，定期組織操作人員進行專業技術培訓。提高了操作人員的專業技術水平，操作人員就能更加了解各種金屬材料的特性，進而更加科學合理的使用不同的加工工藝，同時也能更加規范的完成工藝流程，進而就能保證最后的生產質量，減少金屬材料熱處理是出現變形問題的可能。

3 金屬材料熱處理變形的控制措施

（1）熱處理技術中的退火工藝。金屬材料熱處理技術的第一步就是對金屬材料進行退火，保證退火工藝環節的加工質量，這就避免了在金屬材料退火環節產生金屬變形的問題。

在進行淬火前，需要先對金屬材料進行正火處理，成活處理主要是讓金屬材料適應相對的溫度，進而提高淬火質量，正火處理階段應該控制好爐內溫度，進而防止正火處理因溫度過高造成的金屬材料內部結構的變形。在正火處理時根據爐內溫度，加入退火工藝，利用退火工藝降低金屬材料的硬度，也可以降低金屬材料的應力數值，進而避免金屬材料因應力過高超出金屬材料的屈服強度，保證金屬做好淬火前的準備工作，保障淬火時的熱處理質量。

（2）熱處理技術中的淬火工藝。對金屬材料的淬火處理工藝是熱處理技術中的重要技術環節，淬火處理工藝的技術水平對金屬材料的加工質量影響最大，淬火溫度、淬火介質都是對金屬材料內部應力變化的影響因素，應力過高就會造成對金屬材料內部結構的改變。所以在金屬材料熱處理加工時，操作人員應該重視淬火處理環節的工作，重點提高淬火處理環節的加工質量，根據金屬材料屬性的不同，合理的控制溫度，科學的選擇淬火介質，這樣才能讓金屬材料的應力分布更加均勻，避免局部應力過高而造成的金屬材料變形。通常使用的淬火介質以水油、鹽水為主，在使用水油進行淬火時，當水油的溫度在450℃～550℃之間時，其冷卻速度為500℃/s，當水油的溫度降低到250℃～350℃時，其冷卻速度為280℃/s。使用鹽水作為淬火介質，會讓冷卻速度提升，通常鹽水的冷卻速度是水油的2倍，例如，當水油的溫度在550℃～650℃時，冷卻速度應為600℃/s，而使用了鹽水后，同樣的溫度下，其冷卻速度將達到1200℃/s。因此使用鹽水作為淬火介質時，應該根據金屬材料對冷卻速度的要求，合理的控制淬火介質的溫度，進而避免因冷卻速度過快造成的金屬材料變形。

（3）合理的選用淬火方法確保冷卻效果。在對不同金屬材料使用熱處理工藝時，應該根據金屬材料的不同屬性，選擇更加適合的淬火方法，淬火方法較為常見的有單液淬火法和雙液淬火法。而使用雙液淬火法是利用冷卻速度較高的淬火介質進行金屬材料的冷卻，當金屬材料達到350℃左右時，在放入另一種冷卻速度較慢的淬火介質，最終讓金屬材料達到常溫。使用雙液淬火法可以更加準確的控制金屬材料的冷卻速度，進而避免冷卻速度過快造成的變形問題。

4 結語

綜上所述，金屬材料熱處理技術是提高金屬材料性能的重要加工技術，控制好熱處理中的各個工藝環節的工作質量，減少金屬材料熱處理變形的發生，有利于企業節省成本，進而提高企業的收益，促進企業的進一步發展。隨著社會的發展、科技的進步，城市建設和工業生產對金屬材料的質量要求更高，需要金屬材料具備更高的強度及耐久度，這也就需要金屬生產加工企業有著更高的技術水平，這樣才能滿足市場需求。因此，提高金屬材料熱處理技術水平是至關重要的，也是企業為了更好的應對未來市場首先要做到的。