金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略探究

默 雄

（河冶科技股份有限公司，河北 石家莊 052165）

在金屬加工制造行業中，熱處理技術已經得到了十分普遍的應用，這項技術能夠實現對金屬材料物理和化學性質的改變，使之變得更加完善，促進金屬材料綜合性能的有效提升，讓金屬材料可以滿足多樣化應用嗯需求。然而，在現實的工作中，金屬材料的熱處理非常容易受到技術和工作環境的影響，對這些因素也有著較高要求，必須要根據實際狀況不斷進行操作工藝的完善，有效減少金屬材料在進行熱處理時可能發生的形變，促進我國金屬加工制造領域的可持續發展。

1 金屬材料熱處理變形的相關內容概述

在我國科技實力快速增強的過程中，有關金屬材料的研究工作逐漸成為了現如今科研人員的重點研究任務之一，金屬材料熱處理的研究工作則是目前金屬材料研究工作中十分重要的一部分內容，一般情況下金屬材料熱處理工作會在實際金屬材料特殊過程控制環節得到應用，對這種工藝的使用是為了進一步促進經過處理的金屬材料力學性能的提高，從而實現對金屬材料各方面性能得優化，確保其可以在未來的使用中發揮更好的效果。

1.1 金屬材料熱處理的發展歷程

熱處理效應的發展時間非常長，自從青銅器時代開始就已經有人掌握了相關知識。在19世紀末期世界上已經有了專業的金相學家發現鋼鐵擁有多種各不相同的金相組織，而且在經過驗證后發現溫度升高和降低都會造成金相組織的變化，會讓鋼鐵的性能發生變化。此外，為了防止金屬材料受自然環境影響出現氧化以及脫碳的現象，專家們研究出了用于金屬材料保護的熱處理保護方法，能夠為金屬材料優質屬性的保留提供保障，以防被熱處理過程影響造成性能的不良變化。

1.2 金屬材料熱處理工藝的特點

金屬材料熱處理工藝在機械制造工作中占據重要地位，能夠對機械制造工作質量產生重要影響。通過對金屬工件進行熱處理并不會嚴重影響金屬的外形或特性等，經過對金屬工件進行熱處理會對各個金屬工件內部一些細小的部位進行調整，也可能會導致金屬表面化學成分發生變化，進而造成金屬內在特性發生變化，進一步提高金屬的各項性能。無論是哪一種金屬工件都必須要有物理和化學等方面得性能，為了實現這一目標，工作人員不僅要嚴格進行金屬材料的選擇工作，而且必須要選擇合適的成型工藝，同時也要選擇最去合適得熱處理工藝，能夠直接影響金屬工件的性能。

2 金屬材料熱處理變形的影響因素

2.1 應力狀態因素

金屬材料的熱處理工作會受密度結構等各種因素的影響造成金屬材料熱處理時發生形變，同樣也可能會造成冷熱分不均的嚴重問題。在使用熱處理工藝進行對金屬材料的熱處理時，不僅要對材料進行加溫處理，同時要實現對材料的保溫，最后也要完成相關的處理工作。溫度作為能夠直接影響金屬材料內部結構形態的重要因素，技術人員在發現溫度不正常情況時要及時進行調整，否則會造成材料的形變，通常情況下，現如今材料由于內部應力的不均勻可能會發生形變，不利于金屬材料熱處理工藝的發展。

2.2 淬火介質因素

經過對現實中實際發生案例的調查可以了解到，在對金屬材料進行熱處理時淬火介質的選擇是十分關鍵的一個環節，淬火介質關系到材料是否會發生形變或發生怎樣的形變。作為影響金屬材料性能的重要因素，工作人員在處理這些金屬時必須要根據實際情況選擇淬火介質，確保淬火介質的質量合格。此外，淬火介質的存在也能夠直接對淬火過程的穩定造成影響。在進行介質攪拌工作時，攪拌時使用的方法和攪拌速率都是能夠影響材料質量的重要因素，如果選用的介質攪拌方式不合適，可能會造成材料發生變形。

2.3 預處理因素

在金屬材料熱處理工作中經常會使用正火處理的方式對金屬材料進行預處理，正火能夠幫助金屬材料消除應力，但是經常會被場地等因素影響，造成了金屬材料在接受正火時無法受到良好的冷卻效果。大多是材料堆冷，可能會導致金屬材料在加熱爐中無法取得充足的冷卻效果，造成冷熱不均情況的產生，因此也會進一步造成材料組織不均勻情況的發生，受到影響的材料進行熱處理工作時可能會出現形變問題，不正確的正火方法會導致產品形變的幾率快速提高。根據研究可以了解到，如果對組織不均勻得材料進行熱處理有非常大的概率會發生材料形變。

2.4 溫度的測量與控制

溫度在熱處理工作中是非常重要的一項參數，能夠直接影響熱處理工藝應用的規范性。如果不能準確測量出熱處理過程中的溫度，那么會導致熱處理工藝的規范性無法得到保障。溫度的測量和控制是可以影響到金屬材料熱處理工作質量的重要因素，同時也關系到金屬材料是否會發生變形。現如今，我國在有關金屬材料熱處理工藝的溫度控制和測量方面的研究仍然存在較大進步空間，很難準確測量出溫度的具體數值，所以導致熱處理工作中可能會對金屬材料的結構造成破壞。

3 金屬材料熱處理減少變形應遵守的原則

3.1 遵守科學性的原則

為了防止金屬材料在進行熱處理的過程中受到環境的影響而發生變形，工作人員要使用科學的管理方式對金屬材料進行熱處理。在進行熱處理工作時，負責金屬材料加工的技術人員要以科學的加工工藝為基礎，并且將科學理念貫徹其中，即便沒有完善的設備支持也要為金屬材料在進行熱處理的過程中不會發生變形，即便發生了變形也要實現對變形范圍的有效控制。

3.2 遵循實用性的原則

金屬材料屬于不可再生資源，在使用這種資源進行各項工作時必須要重視如何減少資源的浪費，同時也要為金屬材料在未來實現可持續發展提供保障。為了解決有關金屬材料浪費的問題，必須要盡量降低材料熱處理過程中發生變形的概率，讓所有的金屬材料都可以充分發揮出自身的作用。而且，如果能夠實現對資源的有效應用對于環境的保護也可以產生積極影響，同時也是為我們的發展打下了扎實基礎，是可持續發展理念中的重要內容之一。所以，在進行金屬材料熱處理工作時必須要使用科學的方式，確保各種加工方式都是為了提高產品的實用性，確保所有的材料都能夠發揮有效作用。想要實現對材料的節約，必須要確保金屬材料熱處理工作質量可以得到保障，這是提高金屬材料實用性的關鍵方式。

3.3 易操作原則

一般情況下，對金屬材料進行熱處理時大多會選擇在臨近城市的地方進行操作，但是在現如今的城市中合適的場地并不多，而且場地條件也有很多并不能夠達到標準的要求，導致部分針對金屬材料熱處理變形的控制措施無法得到應用，為了解決這種問題，在使用相關技術解決金屬材料熱處理變形問題時必須要提高熱處理變形控制方案的容錯率，有效降低環境對金屬材料熱處理變形控制產生的影響。

4 金屬材料熱處理變形的控制措施

總而言之，在我國不斷發展的過程中，越來越多的廠家開始熱處理金屬進行生產工作，也有越來越多的熱處理金屬在日常生活中得到了使用。當前社會的專業研究人員所專注的研究內容是怎樣解決原有熱處理工藝中經常出現的各種問題，降低熱處理過程中發生材料變形問題的概率。

4.1 金屬材料熱處理的預處理方法

無論是哪一種金屬材料在進行熱處理工作時使用的是哪一種工藝都會影響金屬材料的最終變形量。如果所選用的淬火工藝溫度較高會促進金屬材料內部變形量的增加，因此，在正式開始對金屬的熱處理以前必須要進行正火處理，確保金屬材料的溫度能夠得到有效控制。除此之外，技術人員還要使用退火工藝，選擇合適的退火工藝，以防止溫度降低對金屬材料產生較大不良影響，實現對金屬材料變形量的有效控制，在完成正火處理工作后能夠使用等溫淬火的方法提高材料內部結構的均勻性，從而進一步減少材料可能發生的變形量。

4.2 淬火處理工藝

在對金屬材料進行熱處理的工作時，其中十分關鍵一個環節是淬火處理，在進行淬火處理工作時要重視對淬火介質的引入，如果引入的介質不合適會導致金屬材料內部應力的增加，從而導致內部應力發生變形。為了解決淬火處理工作中可能出現的問題，技術人員一定要提高對淬火處理工藝的重視程度，以現有得各種工藝為基礎，對金屬材料進行淬火處理。一般情況下，在對金屬材料進行淬火冷卻時必須要對淬火的速度進行嚴格控制，如果速度太快可能會導致冷卻不均勻，金屬材料也可能會在淬火的過程中發生變形。在現如今的熱處理工作中常用的淬火介質是水，水溫的不同會帶動冷卻的速度發生變化。在進行淬火時金屬材料會發生馬氏體轉變，如果冷卻太快會導致材料發生變形。如果在水里添加一定量的堿、鹽會促進冷卻速度得進一步提高。

4.3 科學冷卻

在對不同種類金屬材料進行熱處理工作的過程中選擇使用的冷卻方法都是不一樣的，技術人員要選擇使用科學得冷卻方法，為實現對金屬材料熱處理變形的有效控制提供保障。現如今，常用的金屬材料熱處理方法主要有單介質以及分級等多種淬火工藝。如果使用單介質淬火工藝進行熱處理工作，金屬材料只需要在一種淬火介質中對金屬進行冷卻，不僅操作簡單，而且能夠輕易讓金屬實現機械化，所以工作效率很高，但是這種工藝難以實現對淬火速度的有效控制，金屬材料可能會發生變形。如果使用雙介質淬火工藝，那么金屬會在特殊介質的作用下實現快速冷卻，快速降低淬火零件的溫度，在降到三百度左右時對其進行保溫，然后把零件放到冷卻速度較低的其他介質之中，實施對材料得二次冷卻？通過大量實際工作可以了解到，如果冷卻速度太快可能會導致金屬材料內部應力增加，從而造成淬透性的提高，變形量也會變得更大。所以為了提高對金屬材料熱處理的控制程度，必須要使用科學的冷卻方案。

4.4 有效加工

在對金屬材料進行熱處理時，必須要對材料進行機械加工，確保存留余量的合理性能夠得到保證，從而保證金屬變形量可以得到有效控制，也有利于淬火合格率的進一步提高。受使用不同種類夾裝工具的影響，工具的變化會導致材料形狀也隨之發生變化，所以在對金屬材料進行熱處理工作時必須要深入了解對零件的各項要求，同時也要進一步了解零件的具體特征等。選擇夾裝方法時也必須要保證方法的合理性，從而有效降低由于熱應力不均勻導致的材料變形幾率。如果在進行金屬材料的加工時要使用熱處理的方法，那么一定要確保金屬材料能夠發生變形。要深入研究金屬材料的變形規律，確保淬火變形的合格率可以得到保證，進一步促進金屬材料質量的有效提高，通過先進得技術實現對材料變形值的有效計算，保證材料變形不會超出正常范圍。

5 結語

總而言之，在我國不斷加強對有關金屬材料熱處理的研究時，人們也越來越了解那些可能對金屬材料熱處理變形問題產生影響的各項因素，為了防止金屬材料發生變形，導致金屬材料在后續的生產制造工作中無法得到使用，工作人員能夠對金屬材料進行冷卻或淬火，通過這樣的方法實現對金屬材料的完善，確保金屬材料的性能不會受到不良影響，金屬材料內部結構的變形也要控制在規范范圍之內，從而有效保證金屬材料在生產制造工作中仍然可以得到應用，促進我國金屬熱處理工作的進一步發展。