金屬材料熱處理變形及開裂問題研究

李文武

摘要：金屬材料熱處理過程中，容易出現變形及開裂問題，這就？要做好相應的熱處理丁作，從整體上保障金屬材料熱處理的質量，將材料構件的完整性及及質量得以有效控制，本文主要從理論層面就金屬材料熱處理的作用以及變形開裂的問題原因進行分析，并就解決的措施詳細探究，希望能為解決實際問題起到積極作用。

關鍵詞：金屬材料;熱處理變形;開裂

引言

闡家越來越重視金屬材料熱處理的研究，人開始了解可能對金厲材料熱處理中變形問題產生的原閃，要想從源頭上杜絕金屬材料發生形變或者后續使用時發生各類突發情況，可以采用冷卻、淬火的方式對金屬材料熱處理進行完善，同時彌補可能發生的各類風險。同時，處理時要以材料結構、裝配方式、使用器材為抓手，按照金屬材料基礎物理性能發生變化進行綜合分析，確保金屬材料進行^熱處理過程中能有效了解金屬內部情況，最大限度的確保該類金屬材料熱處理受熱分布均勻，且有效消減在操作過程中出現形變的概率，為今后實施熱處理模式在行業內部有效實施奠定基礎。

1、金屬材料的種類與性能

現階段所使用的金屬材料主要具有兩種性能，就是使用性能和工藝性能。使用性能就是在使用機械零件的過程中，金屬材料發揮出來的性能，包括化學性能、物理性能、力學性能等。在荷載的作用下，金屬材料抵抗破壞的性能即力學性能，有時也被叫做機械性能。金屬材料的選材和設計都需要以力學性能為主要依據。外加荷載性質不同，如循環荷載、沖擊、壓縮、扭轉、拉伸等，將對金屬材料的力學性能提出不同的要求。常用的力學性能包括疲勞極限、沖擊韌性、多次沖擊抗力、硬度、塑性、強度等。所謂工藝性能就是在加工機械零件時，金屬材料在不同的加工條件下發揮出來的性能。金屬材料工藝性能直接影響金屬在制造過程中加工成形的適應能力。由于加工條件不同，也會有不同的工藝性能要求，如切削加工性、可鍛性、熱處理性能、可焊性和鑄造性能等。

2、熱處理技術的現狀分析

簡單來說，我國的金屬材料熱處理技術主要是針對那些固態化的金屬和合金材料，然后通過對其進行相應的加熱、冷卻和保溫等處理，以此使得金屬與合金材料的內容更加的穩定，從而使其達到相應的性能要求。對于我國當前的熱處理技術的發展現狀來說，首先我國的制造業以及金屬合金行業雖然都具備獨有的熱處理車間，但是由于自身并不是一個單獨的熱處理企業，所以導致熱處理車間成為了附屬的車間，進而使得許多的管理人員并沒有對其進行足夠的重視，也沒有進行足夠的資金投入，許多設備和技術都較為落后，無法有效的發揮熱處理技術的真正效用。除此之外，熱處理技術的應用過程中對于溫度的要求較高，但是我國許多的制造業和金屬合金行業缺乏相應的熱處理設備，所以導致實際的熱處理溫度無法達到相應的標準，這樣不僅會導致實際的熱處理效率和質量降低，還會損耗大量的能源，甚至出現較多的報廢品。最后，我國許多經過熱處理加工的成品件質量無法得到有效的保障，這主要是因為實際的產品檢修工作效率較低。

3、金屬材料熱處理變形及開裂處理措施

3.1、使用新的加熱源和加熱方法

金屬材料熱處理中利用新的加熱源以及加熱方法是當前較為實用的途徑之一。鑒于高能率熱源其本身能源密度較高，這樣實際加熱的速度就比其他途徑加熱快，由此金屬零件方能在短時間內達到預期溫度，實施冷卻后對組織進行改變進行重組。由此可知，高能率的熱源在一定程度上可以充當金屬材料熱處理工藝中的熱源進行有效使用。現在市場中，高能率熱源的種類多種多樣，其中包含激光束、電子束等等。其優點也十分顯著，如緩解零件形成發生變化的程度，延長零件的使用壽命及質量。盡管它存在著大量的優勢但現今仍舊未得到大規模投人使用，這是因為費用高。改變加熱源，那么對應的加熱方式也會隨之進行改變。熱處理方式和手段不同則加熱的方法也會有所差異。表層加熱方式中感應加熱利用率高，若使用整體加熱方式，選取真空或高壓加熱時比較不錯的選擇。

3.2、有效消除處理中殘余應力

為能保障金屬材料的熱處理質量，要從應力因素的影響角度出發進行優化，最大程度減少產生的殘余應力，是保障熱處理質量的有效手段。熱處理操作人員要采用優化工藝的方式，將金屬材料熱處理中的殘余應力最大程度進行消除，由于殘余應力對金屬材料表面保護膜會產生直接破壞影響，使得材料部件發生變形及發生開裂的質量問題，這就需要和零部件的實際應用場合相結合，通過針對性措施應用，將殘余應力降低到可控范圍，熱處理過程中要對其表面粗糙度進行確認，以及對裂紋和劃傷等表面的質量問題加強重視，這些層面因素對熱處理的效果呈現都會產生相應的影響，在實際的熱處理過程中，要能從殘余應力的消除角度出發，只有在這一工作要求方面得以強化，才能實現高質量的金屬材料熱處理的效果。如結合金屬材料性質的不同，從中進行添加相應比例合金，這樣能對金屬材料抗應力性能得以強化，最大程度延長金屬材料的使用壽命，熱處理工藝的應用效果也比較突出。

3.3、常用的熱處理工藝

金屬熱處理的常用工藝包括退火、正火、淬火以及回火。其中退火就是加熱材料至能夠引起內部結構變化的臨界溫度，然后再進行隨爐冷卻。正火也是相似的過程，只不過正火的冷卻是在空氣中進行，能夠縮短冷卻時間，進而取得更高的生產效率。淬火與退火、正火不同，需要在一定時間內保溫經過加熱的材料，然后利用油或者水使其盡快冷卻，經過這種方法加工的金屬擁有較高的硬度以及脆性，還會有淬火應力在金屬材料內部形成，這種應力會導致金屬開裂，所以在實際應用時還應該與回火處理相配合。回火處理就是將淬火處理完的金屬再次加熱至臨界溫度，并且進行空氣冷卻。

3.4、減少熱處理工藝過程中的能量消耗

除了上述的方法以外，通過減少金屬材料熱處理節能工藝過程中的能量損耗也是目前我國一種較為有效的降低能源損耗和防止對周圍環境污染的方法。在此過程中，想要對金屬材料熱處理節能工藝過程中的能量損耗進行有效的降低，那么就需要減少金屬材料熱處理節能工藝過程中的低壓滲碳，并且采取全新的降溫方式如高壓氣淬降溫方式對金屬材料進行相應的冷卻，這樣不僅可以保證降低實際的能量損耗，還可以提升實際的金屬材料的性能。但是在進行上述的操作過程中，往往需要將整個金屬材料熱處理節能工藝的過程置于真空環境之中，只有確保金屬材料不和周邊的空氣進行接觸，才能夠保證金屬材料表面出現硬化的現象，并且金屬材料在加工過程中越是接近真空的環境，那么金屬材料所受到的影響就會越小，實際的金屬產品生產合格率就會越高。另外，可控氣氛熱處理工藝還有一個非常突出的優勢，就是能隨意調節金屬材料的尺寸，從而使操作變得更加靈活、簡單。雖然可控氣氛熱處理技術的優勢較多，但是它也有很多不足，因此需要相關的技術人員不斷努力攻克，從而使其應用空間變得更加廣泛。

結束語

總之，為能有助于將金屬材料熱處理的質量得以有效控制，這就需要對相應的影響因素進行充分的考慮，只有在了解相應影響因素的基礎上，才能有助于將熱處理中變形以及開裂的質量問題得到有效處理，從整體上保障熱處理的質量。

參考文獻

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