熱處理過程中影響金屬材料變形的影響和改進措施

吳博

摘 要：熱處理是金屬材料加工中不可或缺的重要部分，通過改變金屬材料的基本結構與形態來促進其綜合性能的完善，對于提高金屬材料的使用價值具有中重要作用。但是，在金屬材料的熱處理過程中，難免會造成金屬材料的變形，影響金屬材料的性能、安全與價值發揮。通過分析熱處理過程中影響金屬材料變形的各種因素，探索出降低熱處理過程中金屬材料變形的發生概率的熱處理工藝，加強對熱處理工藝的控制與把控，提高金屬材料的質量，滿足生產生活對金屬材料更高性能的需求。

關鍵詞：熱處理過程中;金屬材料變形;影響因素;改進方式

引言：通過熱處理的過程，能夠實現金屬材料綜合性能的提升與改善，能夠促進金屬材料更大限度地滿足經濟與社會發展對金屬材料的需求。熱處理過程就是一個加熱、保溫以及冷卻的過程，在加熱環境中，隨著金屬材料內部結構的改變，其綜合性能也會得到更大限度的提升，具有更高的利用價值。在實際的處理過程中，為了達到提高性能的目的，對其熱處理工藝具有非常嚴格的要求，因此，在熱處理過程中，要加強對金屬材料變形因素的分析，并結合導致金屬材料變形的因素提出相應的改進方案，探索出更有效的熱處理工藝，進一步保障金屬材料的性能與價值。

一、熱處理過程中造成金屬材料變形的原因分析

（一）溫度因素

造成金屬材料在熱處理過程中產生變形問題的因素有很多，最關鍵的因素在于溫度控制方面的原因。在熱處理過程中，當溫度下降到一定范圍時，金屬材料的高溫強度會因為溫度的下降而逐漸降低，其熱應力、組織應力也會有所變化，進而造成金屬材料的變形。

（二）淬火介質因素

在熱處理過程中，影響金屬材料變形的因素還有淬火介質的選擇。淬火介質在金屬材料變形問題上的影響非常大，根據相關研究結果展示，淬火介質的選擇在金屬材料性能在淬火過程中的穩定方面產生著至關重要的影響力，保證淬火介質的質量是保證金屬材料在淬火過程中綜合性能與組織穩定性的重要因素，如果淬火介質的質量得不到保障，那么金屬材料的性能和組織結構將會發生變化，從而導致金屬變形。另外，淬火介質的攪拌方式、速度也是影響金屬材料綜合性能和組織結構的重要因素，對金屬材料變形也會產生一定的影響。

（三）預處理方式不當

在熱處理過程中，前期預處理非常關鍵，它的目的在于有效清除金屬的內應力。在熱處理過程中，如果出現加熱、冷卻不均勻時就會造成金屬內應力的產生，從而造成金屬變形。內應力造成金屬變形的主要特點在于方向性明確，但對金屬結構、體積等方面的影響并不大，同時，內應力產生的次數越多造成的金屬材料變形情況就越嚴重。因此，在實際的金屬材料熱處理過程中，必須要對金屬材料進行正確的預處理。通常而言，預處理方式通常采用的是正火處理方式，但這種方式通常使用的冷卻方式為堆冷，這就很容易造成金屬材料冷卻的不均勻情況出現，從而導致其內部結構的不均衡性，再進行熱處理時，就很容易出現金屬材料變形。另外，正火處理方式還有可能增加金屬材料的魏氏組織形成的可能性，在一定程度上加大了金屬材料變形問題發生的概率。

（四）比容變形

對不同的金屬材料進行熱處理，其結構、組織的不同會影響其體積與尺寸等多種結構的變化，也就是比容變化。比容變形的方向性并不確定，在對比容變形的實際運用中，主要是通過采用特定的熱處理工藝來明確比容變形方向性，以此獲得較為單純的比容變化。例如在鋼材料的熱處理過程中，因為鋼材料的內部組織、結構相對均勻，所以它的比容變形相對趨于一致。值得一提的是，在金屬材料的熱處理過程中，比容變形對材料的體積、尺寸等多種結構的影響是不受熱處理次數的變化而變化的。

二、金屬材料在熱處理過程中變形問題的改進方式

（一）加強對淬火工藝的科學合理性運用

淬火工藝的選擇是否科學合理、是否可行，是決定金屬材料在熱處理過程中是否發生變形問題的關鍵因素。因此，在熱處理過程中，為了降低金屬材料的變形問題，必須要重視對淬火工藝的科學運用。首先，要加強對溫度的準確控制，當溫度把控不準確時，就會導致金屬材料的內應力發生變化，從而造成金屬材料變形。要避免這一問題，一方面是控制溫度，另一方面在于合理選擇淬火介質，根據實際加工金屬材料的性能特征來選擇介質，確保金屬內容不會出現失調問題。其次，在進行淬火冷卻時，必須要保證冷卻速度的合理性，這樣才能確保金屬材料在淬火過程中變形問題出現的可能性。水、油是兩種常用的淬火介質，但對溫度的要求卻不相同，如果選擇水作為淬火介質，那么溫度需要控制在55-65℃之間，如果選擇油作為淬火介質，那么溫度需要控制在60-80℃之間。

（二）重視熱處理前的預處理

預處理是降低金屬變形概率的重要方式，在熱處理過程中，必須要加強對預處理的重視。預處理工序的開展應該在金屬材料進行正火處理之后。正火處理時溫度較高，很容易導致金屬材料內部結構變形膨大，因此，在正火處理中，一方面要加強對溫度的控制，另一方面要做好預處理。預處理既可以確保金屬材料在熱處理過程中其性能、結構的完整性，又能夠有效降低金屬材料在熱處理過程中的變形可能性。除了可以通過預處理的方式降低金屬材料的變形可能性，還可以通過退火處理來進一步控制金屬材料的性能和結構，降低金屬材料的變形概率。

（三）合理選擇金屬冷卻方式

在熱處理過程中，主要的方式有單介質淬火、雙介質淬火、分級淬火、等溫淬火幾種方式。其中，應用最為廣泛的是單介質淬火與雙介質淬火兩種方式。前者的使用方式是把淬火金屬材料放置于某種特定得到淬火介質之中進行冷卻處理，這種方式具有操作難度低、對人力資源依賴性較低的優勢，但同時也存在著更加容易造成金屬材料變形、出現裂縫等問題。后者的使用方式是把加熱過后的金屬材料放置于冷卻速度更快的介質里進行快速冷卻，使金屬材料的溫度能夠在更短的時間內降低到300攝氏度，并進行保溫約3分鐘，然后再將金屬材料放置于冷卻速相對較慢的介質中再次進行冷卻，最后置于空氣中進行冷卻直至溫度冷卻到室溫程度。金屬材料的冷卻方式、冷卻介質的選擇是根據冷卻速度來決定的，如果冷卻速度太快，很容易造成金屬材料表面冷卻的不均勻，會影響到金屬材料的淬透效果，導致金屬材料的拉應力提升，進而造成金屬材料的變形。因此，在實際的熱處理過程中，要根據實際的金屬材料來選擇冷卻方式。

結束語：金屬材料在熱處理過程中的變形因素多種多樣，對金屬材料的性能和質量產生著重要的影響。加強對金屬材料變形因素與改進方式的分析，是提高加工過程中對金屬材料性能控制的有效措施，也是提高金屬材料使用效果的重要方式。因此，要在不斷地實踐中，掌握更多更合理的熱處理工藝，有效降低金屬材料的變形問題，提高金屬質量與性能。

參考文獻：

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