金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

梁晶晶

摘要：在當前的工業生產中，金屬材料需要滿足多樣化和專業化的需求，相關企業在金屬材料的加工中融入了熱處理技術，利用這種技術方式，對金屬材料的內部結構，展開有效的調整和優化，進而達到提升材料自身性能的目的。本文著重解決在對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中的難題。

關鍵詞：金屬材料；熱處理變形；影響因素；控制策略

在金屬加工制造領域，熱處理技術應用相當普遍，改善了金屬材料的物理及化學性質，使之內部結構發生了改變和優化，其性能大幅提升，滿足了多樣化的應用需求。但是在具體的操作實踐中，金屬材料熱處理對整個工作環境及技術應用有著極高要求，需結合實際情況對其操作工藝進行創新優化，減少金屬材料熱處理變形量，進而推動金屬加工制造行業發展。

一、金屬材料熱處理變形的影響因素

1.時效與冷處理

金屬材料熱處理時會有低溫回火的情況，低溫回火與時效會造成兩種金屬變形的情況，分別為馬氏體分解和碳化物析出，使金屬材料的體積減小，出現變形大的情況；還有應力松弛影響，這種情況會造成金屬材料出現畸形的狀態。其中，冷處理的方式會造成殘存金屬材料中的奧氏體逐步轉變為馬氏體，使金屬材料體積發生變化，最終出現變形。

2.表層性能、原始組織

1）金屬材料熱處理主要是為了提高其材料的表層相關性能，例如增強金屬材料表層抗氧化的能力和減少金屬材料表面的磨損程度等。但熱處理層的深度有限，為使已滲透層發揮有效作用，那就應在熱處理之后，只對材料進行磨削加工處理，然而一般的金屬材料想要進行熱處理變形矯正的難度卻很大。

2）在金屬材料淬火前相關原始組織通常會對材料造成影響，比如影響碳化物的數量、形態和合金元素的偏差、影響淬火所產生的纖維的方向等。為了實現金屬材料變形量的減少，可采取一些有效的調質處理，從而使金屬材料淬火中的變形更有規律可言，繼而達到防范變形的目標。

二、金屬材料熱處理減少變形應遵守的原則

1.遵守科學性的原則

要想要金屬材料在熱處理加工環境中減少變形的因素，就需要采用科學的管理方法來應對金屬材料的熱處理。在工作中，我們金屬加工工藝師要抱著科學的精神，用科學的手段，科學的理念的指導下，才能在現在技術設備不夠完善的情況下，保證好技術材料的熱加工不會有變形的情況發生，或者有發生，也要控制在合理的范圍以內。

2.遵循實用性的原則

金屬材料對于地球資源來講，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問題，以及資源的可持續發展。如何保證金屬材料的資源浪費中的問題，我們要就要在對金屬熱加工工程中減少材料變形問題，對資源進行有效的利用。同時對資源的有效利用，就是對環境的一種保護，在保護好了環境，我們才能在發展，這也就是可持續發展的核心內容。因此，在對金屬材料熱加工中，就要采用科學的方法，保證加工處理是以實用性為基礎的加工，保證材料的有效性使用。當然，在保證材料的有效節約的同時，這樣的前提是要保證金屬材料在熱加工中的質量問題。只有保證好了質量，才能實現最大化的實用性。

三、金屬材料熱處理變形的控制措施

1.金屬材料熱處理的預處理方法

不同的金屬材料熱處理工藝，舉例來說包括退火、正火工藝對于金屬材料的最終變形量均會產生影響。淬火工藝溫度如果較高的話，會增加金屬材料內部變形量，所以，在對工件進行熱處理之前要展開正火處理，以合理的控制溫度。此外，還應該展開退火工藝，合理選擇退火工藝，降低溫度梯度對于金屬材料的負面影響，控制熱處理過程中金屬材料的變形量、在正火處理之后，可選用等溫淬火的方式提升材料內部結構的均勻性，進而降低變形量。

2.開展好淬火處理工藝

作為金屬材料熱處理工作中最為關鍵的部分，淬火工藝有著十分重要的作用。因此要盡量降低金屬材料淬火過程中的失誤率，由此有關的金屬材料熱處理人員要創新淬火工藝。通常情況下淬火介質最為常見的即為油和水，在冷卻的過程中，為了保證淬火速度和冷卻效果，水溫要控制在 55℃到 65℃ 這個范圍內。而如果淬火介質選擇油的話，油溫要控制在 60℃ 到 80℃ 這個范圍內，同時一定要提升淬火的速度，才能從根本上保證冷卻效果。

3.科學冷卻

不同的金屬材料熱處理，所采取的冷卻方案不盡相同，科學冷卻是確保金屬材料熱處理變形控制的有效舉措。目前來講，金屬材料的熱處理主要包括單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火以及等溫淬火等。其中，單介質淬火工藝模式下，在一種淬火介質中完成淬火零件的冷卻，具有操作簡便的特性，很容易實現機械化、自動化，因而工作效率更高，但是對淬火速度的控制難度較大，容易導致金屬材料出現變形、開裂等問題。而雙介質淬火則是通過特殊介質的快速冷卻功能，將淬火零件溫度迅速降至三百攝氏度，在經過兩到三分鐘的保溫處理

之后，將之放入冷卻速度較低的介質當中，進行二次冷卻處理。不同的冷卻速度要求決定了冷卻介質的不同。長期實踐經驗表明，過快的冷卻速度，會增加金屬材料內部拉應力，繼而影響其淬透性，導致變形量增大。因此，為了有效控制金屬材料熱處理變形，應科學選擇冷卻方案。

4.有效加工

如上分析，金屬材料熱處理過程中，需在之前的機械加工中存留合理余量，保證金屬材料變形量充足，提高淬火合格率。與此同時，夾裝工具的差異，亦會對金屬材料形狀產生不同程度的影響。在具體操作來看，要認真分析加工零件的實際情況，包括要求、特點等，選擇有效的夾裝方式，避免熱應力不均衡導致金屬材料變形。與此同時，值得注意的是，如遇金屬材料加工中需進行熱處理，那么還需進行上述操作，即保證足夠的金屬材料形變余地。

結束語：

總而言之，在金屬材料熱處理過程中，對于變形因素的分析，要從基礎工作階段探究出有效的解決途徑，工作人員要幫助加工企業實現更為有效的科學化控制措施，進而提升我國在金屬材料產業的生產、加工能力。

參考文獻

[1]王玉辰.金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略[J].山東工業技術，2019（02）：59.

[2]史超.金屬材料熱處理變形的影響因素及控制策略[J].南方農機，2018，49（19）：158.

[3]張發海.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].現代制造技術與裝備，2018（10）：146+150.

（作者單位：天津創真金屬科技有限公司）