金屬材料熱處理變形的影響因素與控制

張建寶

金屬材料通過熱處理工藝技術，改善材料原本的性能，這種方式可以獲得各種性能優良的金屬材料。通過對金屬材料適當范圍內的進行加熱、冷卻，促使金屬合金自身內部組織結果產生變化，這種方式可以獲得各種性能優良的金屬材料。但在進行熱處理時變形問題成為較為常見且普遍存在的問題之一。文章針對金屬在進行熱處理時的變形問題進行了研究分析，并根據自身的從業經驗提出了應對熱處理變形有效措施，僅供參考。

：金屬材料熱處理;變形;控制措施

：在實際情況中，通過熱處理使得金屬材料性能得到改變，也正是利用這一點，金屬材料性能的改變也可以通過熱處理技術來進行[1] 。溫度變形、機械加工二者之間既是共存

關系，同時在很多情況下也需要避免的。由此看來，掌控好其中的尺度和范圍，在金屬材料熱處理過程中也非常關鍵。時下，在工業制造領域的生產能力和產品質量不斷提高的同時，對金屬部件進行熱處理的過程中，金屬部件的制造和生產技術方面也有了更高的要求和標準，在生產技術管理方面也有了進一步向前發展的趨勢[2] 。金屬材料的應用范圍也涉及深入到了各個領域，根據不同種類的金屬材料構件，通過某種合理的方式進行加工處理，促使其形態發生改變，已經成為了整體發展變化中的一個較為火熱的勢頭[3] 。

1.易操作原則

首先要解決原材料處理中出現變形問題，制定金屬變形解決方案，將外部環境對金屬熱處理成型的影響因素降到最低，另外，處理金屬材料變形問題時，將變形控制流程進行簡化處理，保證金屬材料變形控制各個步驟能夠順利有效進行。

2.科學性原則

對金屬材料熱變形進行科學控制，要在未實行前了解導致材料變形的多種因素，將工藝進行細化，從金屬材料基本屬性方面進行分析，制定標準化的變形控制工作流程。

金屬材料部件在進行熱處理工藝時，絕大多數的情況下會出現以下兩種變形。

1.內應力產生的塑性變形。根據金屬材料內外層兩邊受熱速度、冷卻速度的不相統一，在金屬材料的不同位置，隨著溫度數值的變化，就會發生受熱冷卻的不均勻現象。金屬材料部件會有熱脹冷縮從而引起熱應力塑性變形。

2.比容變形。大量的研究實驗中，我們發現金屬材料部件的比容變形，這種變形與奧氏體中的碳元素、合金元素的含量多少有著十分密切的關系，比容變形方向性并不明確，由于鋼的組織結構較為均勻，對鋼熱處理的時候，其比容變形在不同的方向上的表現是相同的。金屬材料通過熱處理，不同相的比容會或多或少的存在著一些差異，出現變相后金屬材料的體積大小、尺寸大小就會自然而然的發生變化，這些都屬于比容變形。

值得一提的是，金屬材料熱處理過程中會導致材料的整體加工受到影響，而出現金屬材料變形的主要影響因素主要有以下幾個方面。

1.溫度變化因素

金屬材料都有自己的受熱溫度的臨界點，經過熱處理的金屬材料，高溫強度下的損失，會伴隨著熱處理的溫度下降而逐漸緩慢減少，特別是當熱處理的溫度下降到一定溫度臨界點時，金屬材料自身的熱應力以及組織結構應力也會逐步降低，從而導致金屬材料的變形。由此看來，溫度，是金屬材料熱處理中變形的一個關鍵因素.

2.應力狀態因素。

由于密度結構等因素的影響可能會導致材料在熱處理的時呈現出冷熱分布不均的狀態。在展開熱處理工藝的過程中包含了加熱、保溫和處理三個部分。在加熱和保溫量過程當中，溫度高低會對材料內部結構形態造成影響，所以金屬材料發生形變，一般情況下，材料內部應力不均勻導致形變概率增加，對金屬材料熱處理產生一定影響。

3.淬火介質因素

通過相關事件分析發現，在進行熱處理工藝當中，合理地選擇淬火介質具有非常重要的意義，直接和材料形變情況的出現息息相關。在實際進行處理的過程中，一定要合理選擇淬火介質質量，這會直接影響金屬材料的最后效果。與此同時還會制約淬火的穩定性，在介質攪拌的過程中，介質攪拌的方式和攪拌的速度也會對材料產生影響。

4.預處理的間接影響

常用的預處理方法主要是正火處理方法，這種方式可以進一步地消除應力，然而會由于場地等因素的限制，導致正火的過程中，冷卻多為材料的堆冷，這樣會造成材料在加熱爐內的冷卻效果受到一定程度的影響，出現冷熱不均等問題，這樣很容易導致材料出現組織不均勻，這樣的材料在進行熱處理的過程中會造成形變的情況出現，如果沒有采取合理的方式進行正火，可能會讓變形的概率大幅度提升。通過分析發現，組織不均的材料實施熱處理工藝，極易導致變形現象的出現。

1.采用科學方法

應用淬火工藝。正如以上內容中所提到的，操作工程中，如果所使用的淬火介質不恰當，

金屬材料熱處理過程中所適用的淬火工藝需要不斷的進行創新與改變，盡可能的降低在操作中的失誤機率，選擇使用合理的淬火介質。此外，在進行淬火冷卻時，需要結合科學的方法，控制調節好金屬材料冷卻的節奏和速度，以此來保證將金屬材料變形的可能降到最低。圖1 為淬火工藝的曲線圖。

2.選擇有效的冷卻方式。目前階段實際操作中使用比較多的金屬材料熱處理的冷卻方法。一種是雙液淬火，通過把金屬材料放置在冷卻速度較快的介質當中，讓金屬材料在瞬間的短時間內溫度急速下降，隨后在將金屬材料轉置入冷卻速度較緩慢的介質中進行冷卻。而常見的另一種冷卻方法——單液淬火技術是指將金屬材料放入到單一的介質中進行降溫冷卻處理，這樣的冷卻方式能夠在一定程度上減少操作的時間，提高工作的效率，但是這樣操作的缺點是無法實現對淬火速度和質量的科學把控。由此看來，針對不同的實際情況，選擇不同的有針對性的淬火冷卻方式，才能夠有效提升金屬材料熱處理中淬火冷卻工作的質量與水平。

3.選擇匹配的裝夾方式和夾具。熱處理操作時，選擇何種裝夾方式和夾具，也是關鍵的一步。因此，根據實際情況，對裝夾方式和夾具做出最佳選擇，才能降低因為熱應力的不均勻而進一步導致金屬材料工件變形。

綜上所述，伴隨著生產技術水平的提升，金屬材料在工業以及各行業中的應用價值不斷增強。金屬材料通過熱處理工藝技術，不僅僅可以逐步改善材料原本的性能，還可以通過多種方法獲得各種性能優良的金屬材料。熱處理技術與金屬材料兩者間的關系的調節也越來越重要，在掌控好尺度和范圍的情況下，在金屬材料熱處理過程中也非常關鍵的一點，相關行業市場競爭的關鍵也在于兩者是否進行有效的結合，因此找到減少金屬材料熱處理變形的正確操作方案也是非常重要且必要的。

[1]高靜，申志敏.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].應用能源技術，2017（6）：12-14.

[2]劉業超，張本權，許冰，等.論金屬材料熱處理變形的影響因素及減小措施[J].中國機械，2015（4）：118-119.

[3]吳江濤，潘海宏，王云龍，等.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].世界有色金屬，2017（19）：254+256.

[4]王國東.金屬材料熱處理變形原因及防止變形的技術措施[J].現代制造技術與裝備，2018（3）：105-106.

[5] 張忠和，郭 峰，王飛宇，等. 12Cr2Ni4 鋼預備熱處理方法對畸變量的影響[J]. 熱處理技術與裝備，2017，38（6）：23 -26.

[6] 于廣義，張忠和，王飛宇，等. 淬火溫度對滲碳淬火組織及變形的影響[J]. 熱處理技術與裝備，2018，39（5）：17 -19.