金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略

邢超

【摘 ?要】金屬材料加工中熱處理比較常見，對于提升金屬材料性能以及滿足不同應(yīng)用要求具備積極作用。雖然當(dāng)前金屬材料熱處理加工水平越來越高，但是依然存在著不容忽視的變形問題，本文就首先分析了影響金屬材料熱處理變形的各個(gè)因素，然后又探討了控制策略。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;熱處理;變形;影響因素;控制策略

引言

在現(xiàn)階段我國金屬材料加工制造中，熱處理是比較常見的基本處理技術(shù)，金屬材料借助于熱處理能夠形成較為理想的性能優(yōu)化作用，確保其在后續(xù)各類應(yīng)用需求中體現(xiàn)更強(qiáng)作用價(jià)值。金屬材料熱處理中變形問題的出現(xiàn)需要引起高度關(guān)注，盡可能降低變形量，進(jìn)而促使金屬材料可以在熱處理后具備理想運(yùn)用條件，相關(guān)影響因素也就需要予以高度管控。

一、金屬材料熱處理變形影響因素分析

（一）原始組織的影響

在金屬材料熱處理中，變形問題的出現(xiàn)往往首先和金屬材料的原始組織存在密切聯(lián)系，因?yàn)樵冀M織的具體狀況不夠理想，碳含量或者是其它雜質(zhì)的含量不能夠較好維系金屬材料的有效熱處理，必然也就很可能造成淬火等環(huán)節(jié)受到影響，纖維方向等容易出現(xiàn)變化，最終造成金屬材料在熱處理中出現(xiàn)明顯變形問題。

（二）時(shí)效的影響

在金屬材料熱處理中，變形問題的出現(xiàn)往往還受到了時(shí)間方面的影響，因?yàn)闀r(shí)效控制不到位，在各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)中出現(xiàn)明顯的時(shí)間過長或者過短問題，必然也就很可能導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)變形問題。比如在低溫回火處理中，時(shí)效不合理就容易導(dǎo)致碳化物析出或者是馬氏體分解等問題出現(xiàn)，致使金屬材料的體積出現(xiàn)明顯變化，必然也就會出現(xiàn)變形問題。與此同時(shí)，因?yàn)榻饘俨牧系膽?yīng)力出現(xiàn)明顯松弛現(xiàn)象，同樣也有可能導(dǎo)致其形成畸形問題。

（三）冷處理的影響

金屬材料熱處理加工過程中必要的冷處理同樣也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因?yàn)槔涮幚聿坏轿唬瑯右埠芸赡軙绊懙浇饘俨牧系募庸ば阅?，致使一些奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，如此也就會致使金屬材料的體積出現(xiàn)明顯變化，影響其后續(xù)應(yīng)用性能。

二、金屬材料熱處理變形控制策略

（一）預(yù)處理

金屬材料熱處理中變形問題的有效控制需要首先關(guān)注于預(yù)處理環(huán)節(jié)，在熱處理操作前借助于預(yù)處理能夠更好優(yōu)化金屬材料的結(jié)構(gòu)性能，促使其表現(xiàn)出更強(qiáng)的穩(wěn)定性，避免在后續(xù)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的金屬材料變形問題。金屬材料的預(yù)處理可以首先利用正火處理，正火的溫度需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免因?yàn)闇囟冗^高造成金屬材料形變增大;在正火處理后，借助于等溫淬火進(jìn)行處理，如此也就可以確保金屬材料的均勻性較為理想，在后續(xù)熱處理中不容易出現(xiàn)嚴(yán)重變形問題。當(dāng)然，針對不同金屬材料還需要選擇適宜合理的熱處理工序，這也需要在前期準(zhǔn)備工作中予以高度重視，以求運(yùn)用最為合理的工序降低變形問題出現(xiàn)。這種控制策略雖然能夠具備理想效果，但是因?yàn)槠鋸?fù)雜性同樣突出，還存在較高的資金投入需求，在一些精確度要求較高的金屬材料加工處理中可以選用。

（二）規(guī)范淬火處理

金屬材料熱處理中變形問題的控制還需要重點(diǎn)圍繞著淬火環(huán)節(jié)予以規(guī)范化控制，確保淬火處理工藝更為標(biāo)準(zhǔn)可靠，并且可以結(jié)合實(shí)際狀況進(jìn)行靈活優(yōu)化。比如針對淬火中應(yīng)用的介質(zhì)就需要嚴(yán)格把關(guān)，避免因?yàn)榻橘|(zhì)不合理導(dǎo)致變形甚至是開裂問題出現(xiàn)。在以往淬火處理工藝應(yīng)用中，水的應(yīng)用較為常見，但是因?yàn)榻饘俨牧显谒械睦鋮s速度相對比較大，很容易出現(xiàn)金屬材料的變形現(xiàn)象;當(dāng)前還存在在水中加入堿或者是鹽的方式，促使其在金屬材料的高溫度時(shí)具備更快的冷卻速度，但是在低溫時(shí)又不會出現(xiàn)明顯變化，雖然熱處理效率明顯提升，但是變形問題同樣更為突出。相對于水的應(yīng)用，油作為冷卻介質(zhì)可以表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，有助于降低冷卻速度，避免因?yàn)槔鋮s不均勻出現(xiàn)的變形威脅。但是油作為冷卻介質(zhì)僅僅在一些合金鋼的熱處理中得到有效應(yīng)用。

（三）恰當(dāng)選擇冷卻方法

金屬材料熱處理中變形問題的控制除了需要關(guān)注于冷卻介質(zhì)的恰當(dāng)選擇，往往還需要重點(diǎn)關(guān)注于冷卻方法的選用，不同冷卻方法同樣也會出現(xiàn)不同變形程度。結(jié)合當(dāng)前金屬材料熱處理中常用的冷卻方法進(jìn)行分析，雙液、單液、等溫以及分級等都是常用手段，在實(shí)際應(yīng)用中也存在明顯差異。比如單液淬火法的應(yīng)用雖然具備較高效率，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯，但是因?yàn)槔鋮s速度無法精確把關(guān)，容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象;雙液淬火法的應(yīng)用主要是先將金屬材料放置在冷卻速度較快的介質(zhì)中，在其降溫到300攝氏度時(shí)再放入其它類型的介質(zhì)中予以慢冷卻，在變形控制方面具備一定優(yōu)勢;分級淬火主要是先將金屬材料放置到鹽液中進(jìn)行冷卻，然后再放置到空氣中自然冷卻，雖然能夠有效控制變形問題，但是因?yàn)槠浜臅r(shí)較長，控制的精確度也比較高，僅僅適用于一些小尺寸金屬材料的熱處理。

（四）優(yōu)化夾持

金屬材料熱處理中變形問題的控制還需要考慮到夾持操作，借助于規(guī)范適宜的夾持方法，能夠更好降低該方面存在的變形影響。比如在夾持過程中合理運(yùn)用支撐墊圈或者是疊加墊圈手段，能夠更好形成保護(hù)作用，避免金屬材料受到不良影響。

三、結(jié)束語

綜上所述，金屬材料熱處理變形問題的出現(xiàn)對于后續(xù)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值產(chǎn)生明顯影響，如此也就需要重點(diǎn)分析明確影響變形問題的各個(gè)因素，進(jìn)而從熱處理全過程入手予以嚴(yán)格控制，降低金屬材料變形量。

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（作者單位：河鋼唐鋼中厚板材有限公司）