浅谈金属热处理变形的影响因素及改善情况的若干措施

沈文旗，刘娟娟，韦清伟

（北华航天工业学院材料工程学院，河北　廊坊　065000）

浅谈金属热处理变形的影响因素及改善情况的若干措施

沈文旗，刘娟娟，韦清伟

（北华航天工业学院材料工程学院，河北廊坊065000）

摘要：通过金属热处理这种方式提升材料的使用性能时，材料或多或少都会产生一些热处理变形，这些对于材料的使用以及相关功能的拓展都是不利的。本文主要介绍了影响金属热处理变形的一些因素，温度是影响变形的关键因素。在此基础上，提出了减小金属热处理变形的相关方法。

关键词：热处理；变形温度；金属材料

1引言

所谓金属热处理，就是通过特殊的手段来把固态的金属还有合金加热、保温以及进行相关的冷却或者对其施以化学和机械作用，通过这种方法，金属合金内部的结构与组织和之前有所不同，进而提升金属材料的性能。

尽管金属热处理工艺具备了不少优点，然而处理阶段必然具备没办法忽略的变形。因此，他们之间是共存同时又需要避免发生的关系。从这个角度出发，我们可以通过有效的手段最大可能的进行协调。

2　影响变形的主要因素

总体来说，影响变形的因素最主要的有以下几点。

（1）时效和冷处理对的影响。冷处理会使残余的奥氏体转变为马氏体，进而使金属体积变大；低温回火和时效则会对金属变形造成两方面的影响，一是使摊化物析出和马氏体分解进而使金属体积变小，二是会导一定程度上的应力松弛，从而使工件产生形状上的畸变。

（2）原始组织与应力状态的影响。1）热处理的组织：一些原始组织在工件淬火前都会对工件的热处理变形产生一定的影响，包括碳化物的形态、数量、分布以及合金元素的偏析、锻造形成的纤维方向等。调质处理有很多好处，可以使工件变形量的绝对值减小，使工件的淬火变形更有规律，进而可以很好地控制金属的变形。2）化学热处理工件的变形：化学热处理的目的是为了提高工件的表面耐磨性和、改善工件的抗养化性等改善工件表面的一些性能。但是化学热处理层的深度有限，为了使渗透层更好的发挥作用，在化学热处理后，只可以进行磨削加工这一工艺或，而对于一般的工件，化学热处理工件的变形校正工作更是难以进行。

（3）温度是影响变形的关键因素。1）工艺温度降低后，金属工件的高温强度损失相对减少，抗塑性增强。2）工艺温度降低后，工件由此而导致的热应力和组织应力相对减少，这样变形就会减少。3）若工艺温度降低且热处理工艺时间减少，工件的高温蠕变时间减少，变形也会减少。

20C r N i 2M oA钢齿圈渗碳后应采用球化退火工艺，这样球化退火效果就比较好。

3　减小变形的措施

（1）有针对性的预备热处理。在处理锻件时要控温退火，可以大大减少由此造成的金属热处理变形。因为当正火时突然控制温度，采用等温淬火会影响金属内部的组织结构，可以很好地使金属组织结构变得均匀，进而在进行热处理时，其变形量就会减少。

（2）冷却时选择合适的方法。具体而言，金属热处理冷却速度越慢，冷却越均匀，对金属结构产生的应力越小，模具的变形量也越小。因此，在满足基本模具硬度要求的这个前提下，采用合适的冷却方法能够显著地减少变形。

（3）合理配置所用零件结构。尽量减少金属工件的薄厚差距，使整个金属截面相对均匀，这可以很好地应力集中减少畸变与开裂的概率。此外，金属工件还要保持内部的组织材料的对称性，避免一些尖锐棱角和不规则结构，这主要是针对冷却不均而言的。而对于一些特殊的工艺，只能使用厚度不均匀的零件，采用预留加上量的方法可以很好的减少热处理变形。

（4）采用合理装夹方式夹具。为了减少金属热处理变形，就必须保证金属工件加热冷却均匀，金属热应力均匀，进而产生的组织应力也比较均匀，而为了达到这一效果，可改变装夹方式与使用一些夹具。比如，盘类零件与油面最好保持垂直的状态，对于轴类零件，采用立装的方式等。有针对性的使用一些垫圈，例如支承垫圈、叠加垫圈等。

（5）机械加工减少热变形量。热处理后再进行机械加工加工，根据工件的变形规律，可以施用反变形、收缩端预胀孔等，可以很好的减少变形量。而在最后工序时，热处理畸变的允许值应满足所需要求，畸变量则要根据上道工序的加工尺寸才能确定。基于此，遵循工件的畸变规律，在工件热处理前进行尺寸的预修正，这样也可以很好地提高工件的合格率。

（6）采用合适的介质种类。通过一些实验表明，再其他条件无差异的前提下，油性介质和水性介质来说，油性介质的冷却速度较慢，而水性介质的冷却速度相对来说快一些。在满足同样硬度要求的情况下，最好采用油性介质。采用合适的介质，可以有效的减少变形量。

4　结论

本文主要介绍金属热处理在改善金属工件的性能时不可避免的会产生一些变形，分析了影响金属热处理变形的主要因素，特别是温度这一关键因素。在此基础上，提出了一些改善金属热处理变形的措施，包括采用合适的冷却方法、采用合理的装夹方式、机械加工等，可以很好的减少变形量。本文对于进一步了解金属热处理变形有很好的参考意义。

参考文献：

[1] 刘哗东.热处理变形浅析[J].机械工人：热加工，2007（10）.

[2] 雷声.齿轮热处理变形的控制[J].机械工程师，2008（05）.

[3] 魏强，刘晓清.热处理淬火变形的控制[J].汽车工艺与材料，2008（07）.

作者简介：沈文旗（1992-），女，研究方向：材料成型及控制工程。