熱處理過(guò)程中金屬材料變形的影響與優(yōu)化策略

肖 凱

（遼寧力康職業(yè)衛(wèi)生與安全技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110180）

1 熱處理過(guò)程中金屬材料變形的影響因素

1.1 應(yīng)力狀態(tài)

在進(jìn)行金屬材料熱處理時(shí)，通常會(huì)因?yàn)椴牧辖Y(jié)構(gòu)問(wèn)題、密度問(wèn)題以及外界因素等問(wèn)題而致使金屬材料出現(xiàn)冷熱不均勻分布的現(xiàn)象。一般情況下進(jìn)行金屬材料熱處理主要經(jīng)過(guò)加熱、保溫以及冷卻這三個(gè)內(nèi)容。在加熱與冷卻環(huán)節(jié)，金屬材料自身內(nèi)部應(yīng)力會(huì)跟著溫度變化而改變，從而大大增加了金屬材料變形的幾率。通常來(lái)說(shuō)，在對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理時(shí)常常會(huì)因?yàn)閮?nèi)部應(yīng)力分布不均而致使變形的問(wèn)題出現(xiàn)，這就是內(nèi)應(yīng)力塑性變形，極易導(dǎo)致金屬材料發(fā)生變形。

1.2 熱處理工藝

金屬材料的熱處理技術(shù)雖然能夠簡(jiǎn)單的劃分為加熱、保溫與冷卻這三個(gè)過(guò)程。不過(guò)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，其還包括了正火、淬火、回火和退火等多種內(nèi)容。并且在具體處理過(guò)程中還需要根據(jù)材料類(lèi)別來(lái)對(duì)有關(guān)操作進(jìn)行調(diào)整，所以在實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)，金屬材料的熱處理工藝具有一定的復(fù)雜性。不過(guò)就現(xiàn)階段看來(lái)國(guó)內(nèi)在控制金屬材料熱處理工藝以及溫度上還有所欠缺，無(wú)法精準(zhǔn)的對(duì)其溫度進(jìn)行管控，從而極易損壞到金屬材料結(jié)構(gòu)，進(jìn)而引發(fā)變形。

1.3 比容變形

在熱處理鋼材料時(shí)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)組織相容不同，相變環(huán)節(jié)發(fā)生的尺寸、體積等變化即比容變化。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用比容變形，一個(gè)較為重要的方法就是利用制定的熱處理技術(shù)來(lái)得到單純的比容變形。比容變形沒(méi)有一個(gè)明確的方向，如，在熱處理鋼材料時(shí)，因?yàn)樵擃?lèi)材料結(jié)構(gòu)比較均勻，所以實(shí)際比容變形在不同方向的變現(xiàn)上是相同的。并且比容變形和熱處理次數(shù)以及零件尺寸、體積的變化程度并無(wú)關(guān)系。

1.4 工件的機(jī)械加工方式

在進(jìn)行金屬材料熱加工過(guò)程中，因?yàn)榍邢饔昧坎⒉幌嗤?，所以在?duì)細(xì)長(zhǎng)類(lèi)工件進(jìn)行加工時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)不同程度的殘余應(yīng)力，從而還會(huì)大大增加淬火變形的敏感度。再者，采取繼續(xù)方式加工金屬材料預(yù)留的熱處理變形量、加工余量以及機(jī)加工量間出現(xiàn)較大誤差，從而引發(fā)無(wú)法對(duì)材料熱處理變形進(jìn)行修復(fù)的問(wèn)題出現(xiàn)。

2 熱處理過(guò)程中金屬材料變形的優(yōu)化策略

2.1 科學(xué)開(kāi)展金屬材料熱處理的預(yù)處理工作

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐可知，金屬材料通過(guò)正火處理后，不但能夠有效提升材料自身構(gòu)的均勻性和完整性，并且還能降材料內(nèi)部應(yīng)力對(duì)材料產(chǎn)生的影響減小，能夠有效抑制熱處理過(guò)程中金屬材料的變形情況。不僅如此，要想有效減小金屬材料的熱處理變形，還能夠科學(xué)采取退火工藝，來(lái)有效控制熱處理金屬材料過(guò)程中的變形量，更好的推動(dòng)金屬材料熱處理技術(shù)水準(zhǔn)的提升。

2.2 合理采用金屬材料熱處理淬火工藝

在金屬材料熱處理工作中，一項(xiàng)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是淬火工藝，并且其發(fā)揮了非常重要的作用。如若沒(méi)能正確采用淬火介質(zhì)，便會(huì)破壞了金屬材料內(nèi)部應(yīng)力變化的平衡，進(jìn)而影響到了材料的形狀和結(jié)構(gòu)。所以，務(wù)必要能夠在熱處理金屬材料時(shí)，盡量將淬火環(huán)節(jié)可能會(huì)產(chǎn)生的失誤避免，所以需要有關(guān)工作人員能夠積極革新淬火工藝。在該工藝的冷卻環(huán)節(jié)，務(wù)必要能夠?qū)ζ淅鋮s的速度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，切實(shí)保障在淬火環(huán)節(jié)金屬材料的變形量減小。通常使用頻率較高的淬火介質(zhì)是油與水，一般都是控制其水溫在55～65℃之間，以保證淬火速度與冷卻質(zhì)量。如若介質(zhì)采用的是油，那么需要控制油溫在60～80℃范圍內(nèi)，并且要將淬火速度合理提升，以最終保證冷卻效果達(dá)標(biāo)。通過(guò)正確選擇金屬材料的淬火速度與直接，不但能夠切實(shí)減小金屬熱處理對(duì)材料內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的影響，并且還有有利于對(duì)其變形量的控制。

2.3 正確選用金屬材料熱處理的冷卻方法

當(dāng)前，在熱處理金屬材料時(shí)，通常會(huì)使用到單液淬火、雙液淬火等方法。其中單液淬火主要是指采用一種介質(zhì)來(lái)冷卻處理材料。該種方法能有效提升淬火效率，不過(guò)并不能對(duì)其速度進(jìn)行控制；雙液淬火則指的是往具有較高冷卻速度的介質(zhì)中放入金屬材料，讓其可以快速將溫度降低到300℃左右，隨后再把它放至冷卻速度低的介質(zhì)中實(shí)施再次冷卻。一經(jīng)冷卻后，金屬的變形會(huì)產(chǎn)生巨大影響。如若在熱處理過(guò)程中，金屬快速發(fā)生冷卻，極易導(dǎo)致其表面冷卻不均勻，進(jìn)而加大了金屬的拉應(yīng)力，進(jìn)而增加其變形量。所以，務(wù)必要在保證金屬?gòu)?qiáng)度正常的基礎(chǔ)上，使用預(yù)冷與分級(jí)降溫的方法來(lái)冷卻金屬材料，這樣一來(lái)方可切實(shí)有效的減少因?yàn)榻饘俨痪鶆蚶鋮s而引發(fā)的金屬變形情況出現(xiàn)。

2.4 科學(xué)選用夾具與裝夾方式

裝夾方式會(huì)根據(jù)工藝的不同而有所不同，并且加工件形狀所受影響也有所差別。務(wù)必要結(jié)合零件的具體情況來(lái)采用相應(yīng)的夾具以及裝夾方式，這樣方可減小由于熱應(yīng)力不均勻而導(dǎo)致工件變形的情況出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在進(jìn)行金屬材料加工過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是熱處理，并獲得了廣泛的運(yùn)用。其實(shí)質(zhì)在于對(duì)金屬表面與內(nèi)部的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變來(lái)達(dá)到提升其使用功能以及工藝性能的目的。但是在進(jìn)行熱處理過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)金屬變形的情況，所以要求相關(guān)工作人員能夠正確掌握熱處理過(guò)程中金屬材料變形的影響因素，并采取有效的優(yōu)化策略進(jìn)行解決，切實(shí)提高金屬材料熱處理的效率與質(zhì)量。