探究金屬材料熱處理的影響因素

張興存

摘要：金屬復合材料具有性能好、質批輕便、延展性能高的優勢，它的出現將逐步代替金屬材料并使用在機械制造中來。現在多機械制造單位都使熱處理的辦法對金厲材料的抗磨損性進行有序提高，確保在一定程度上對機械設備的使用年限進行延長，此類技術丁藝對實際操作中要求較高，需要選擇合適的生產環境，使用科學的工藝方法和較強的熟練度，一些機械制造單位n常進行生產過程中不能對熱處理環境進行有效管理，會出現熱變形的狀況，情況嚴重時金1材料發生開裂，對金屬質量產生影響。

關鍵詞：金屬材料;熱處理;影響因素;微觀組織演化

引言

科學應用熱處理技術的主要目的是顯著提高金屬材料的性能，對有效提高金屬材料的利用率具有關鍵作用和重要價值玩。金屬材料的熱處理受一些影響因素的影響而扭曲，對金屬材料特定用途的某些不利影響這就是為什么要注意深入分析影響熱處理的因素，運用科學實用的控制策略，有效降低變形的可能性和可能性，保證金屬材料良好的加工性能，有效提高金屬材料的利用率。

1金屬熱處理工藝概念介紹

金屬材料熱處理是一種重要手段，對產品進行一定的熱處理可以除去在高溫狀態下進行加工對產品造成的缺陷問題，能夠促進內部組織與結構變化，改善材料性能，同時還能夠消除化學成分不均勻現象、降低殘存在物體內部的應力，使得組織結構和性能更加均勻，而不恰當的熱處理，會造成人力、物力的浪費。1863年時，英國鋼的內部組織在加熱和溫度降低時會發生變化，鋼中的高溫相在淬火時會轉變為硬相，英國專家發現鋼鐵的內部結構會隨著溫度的冷熱變化而變化，證實鋼鐵在淬火過程中會變得越來越堅硬。漸漸人們也發現在對鋼鐵等進行熱處理過程中，還能夠對其形成保護作用，避免被跟氧化合而致使鋼的含碳量減少。20世紀60年代，熱處理技術利用等離子體場效應發展了離子氮碳共滲和低溫滲氮處理。發展至今，熱處理工藝多種多樣，常被應用的熱處理工藝有加熱到一定溫度并持續一定時間后緩慢溫度降低、加熱到一定溫度后放在水或油或空氣中迅速溫度降低和表面加熱溫度降低改變表層力學性能等。對于熱處理的概念不能一概而論，它包含著詳細的分類。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理（熱處理一般可分為三個環節：一是淬火環節，主要是利用冷卻水對軋制后的高溫鋼材進行急劇降溫冷卻，使軋件表面形成具有更高強度與硬度的馬氏體結構;第二環節是回火，經過淬火后的鋼材，其表面溫度要低于內部溫度，此時鋼材內部的熱量就會向外部傳遞，繼而使表面溫度升高。由于其溫升熱量來自于鋼材內部，因而也被稱為自回火;第三是冷卻環節，經過自回火后加工，其表面與內部溫度逐漸趨于一致，內部的奧氏體經過等溫相變，獲得最終的金相組織。金屬熱處理常用的處理方法包括三種：表面熱處理、局部熱處理和化學熱處理。其中表面熱處理包含激光和感應加熱熱處理以及火焰淬火;而日常所說的滲碳、滲氮、滲金屬、復合滲等則屬于化學熱處理。

2金屬材料熱處理的影響因素

2.1作業人員的影響因素

盡管當前對金屬熱處理工藝的實施要點與重點做出了明確的規定與指導，但是在實際的操作過程中還是會受人為因素的影響而導致加工過程的不規范，使金屬工件變形，具體表現在操作過程中沒有嚴格按照規范作業，疏忽大意且責任心不強，沒有在處理過程中對金屬工件的變化進行密切關注，對存在的問題沒能及時發現，也就無法保證最終金屬材料熱處理的質量。

2.2應力的影響

金屬材料熱處理過程中發生了變形以及開裂的問題，和應力因素也有肴很大程度影響，重要是拉應力因素的影響，正常下金屬材料熱處理中拉應力不會發生變形及開裂，如果拉應力比較大，沖和其他的應力共同存在，這樣在產生對沖的關系時候，金屬材料承受的總應力就會大于臨界值，殘余應力系統會使得金屬材料變形和發生開裂的問題，受到工作環境因素的影響存在著雜質，以及在熱處埋中使川溫度以及工作介質等因素的影響下，防開裂的能力會大大降低，這就容易出現變形以及開裂的質量問題。

2.3淬火介質

針對金屬材料，熱處理期間，淬火介質屬于影響熱處理的重要因素之一，同熱處理變形息息相關。所以，針對淬火介質，務必重視合理選擇，對質量問題加以重點關注，保證淬火效果符合標準，避免對淬火穩定性造成不利影響。除此之外，對介質攪拌速度加以合理控制，操作方法保證合理正確的情況下，方可避免對熱處理和材料質量產生不利影響。反之，介質攪拌速度、方法無法保證合理的情況下，勢必會引起熱處理變形。

3金屬材料熱處理變形的控制措施

3.1金屬材料熱處理減輕變形的有效原則

在金屬材料的熱處理加工中，為了更好地控制金屬材料的變形，要遵循幾個原則，一是科學性原則，科學性原則是指熱處理方法的科學性，以科學的理念與技術手段為依托，科學的選擇設備、原料、淬火介質，而不是想當然地隨意發揮，唯有如此，才能將變形質量在合理范圍內，確保金屬工件發揮出應用的作用;二是實用性原則，金屬材料屬于不可再生資源，雖然我國地域廣袤資源豐富，但是對金屬的需求與消耗量極大，所以在熱處理過程中要堅持資源節約最大化利用的原則，減少不必要的浪費，這就需要在熱處理過程中密切關注材料的變化，通過減少變形來實現資源利用最大化，尤其是在金屬材料的熱處理加工過程中，通過合理有效地使用材料，加強處理中的質量控制來實現環境保護，促進社會可持續發展的目標;三是便捷操作原則，金屬材料熱處理方式要盡可能簡便易操作，這樣能降低復雜過程的不確定性。同時，也要優化操作流程，盡可能地簡化熱處理變形控制策略，有序有效地進行熱處理工作。

3.2減少熱處理產生的殘余應力

熱處理過程中由于塑性變形產生殘留的應力，因為不能完全消除，會破壞金屬材料表面的保護膜，殘余應力值越高表現出有害就越大，會降低試樣的實際抗拉強度或屈服強度，還會降低疲勞極限，縮短試樣壽命造成脆性斷裂。殘余應力會導致試樣在淬火時因熱膨脹而產生應力集中，試樣可能因而產生嚴重變形或開裂，為了避免熱處理失敗，就要求爐內溫度溫差不能超過±20℃/小時，保溫時間不宜過長和過快，在熱處理升溫過程中要有緩慢升溫階段，也要有緩慢冷卻階段，這種方法是消除殘余應力的有效方法。對此類有缺陷的試樣也可以在熱處理之前預先采取適當的修復措施。

3.3科學配置零件結構

對于材料零件，熱初期期間，并對零件結構加以重點關注，采取科學配置，基于具體生產的嚴格標準，對材料厚薄加以精準控制。具體生產期間，應避免應力集中的情況，以防零件結構發生變形，確保材料界面保持均勻平整。關于冷卻速度影響因素，如果想確保不會猶豫冷卻速度發生變形，足額徐確保金屬結構具有良好的對稱性，并對設計期間，盡量不出現溝槽等。關于材料交界部分，可以圓角過渡為主，對材料進行科學合理設計，對零件結構進行科學配置，以此對變形做出有效控制。

結語

綜上所述，金屬材料熱處理變形不是由于單一因素作用而形成的，而是多重因素施加作用的過程，比如應力狀態、處理工藝、實施加工等因素，金屬材料熱處理變形作為系統性的工作，需要從文中多項環節人手。鑒于個人能力有限，加之金屬材料熱處理變形研究較為繁雜，此類課題研究責任深遠，希望學術界加大對此類課題的關注，進而提出更為有效的應用措施。

參考文獻：

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