金属材料热处理变形的影响因素和控制策略

梁晶晶

摘要：在当前的工业生产中，金属材料需要满足多样化和专业化的需求，相关企业在金属材料的加工中融入了热处理技术，利用这种技术方式，对金属材料的内部结构，展开有效的调整和优化，进而达到提升材料自身性能的目的。本文着重解决在对金属材料热加工中影响变形的原因，以及解决办法，以此来提高在金属材料加工当中的难题。

关键词：金属材料；热处理变形；影响因素；控制策略

在金属加工制造领域，热处理技术应用相当普遍，改善了金属材料的物理及化学性质，使之内部结构发生了改变和优化，其性能大幅提升，满足了多样化的应用需求。但是在具体的操作实践中，金属材料热处理对整个工作环境及技术应用有着极高要求，需结合实际情况对其操作工艺进行创新优化，减少金属材料热处理变形量，进而推动金属加工制造行业发展。

一、金属材料热处理变形的影响因素

1.时效与冷处理

金属材料热处理时会有低温回火的情况，低温回火与时效会造成两种金属变形的情况，分别为马氏体分解和碳化物析出，使金属材料的体积减小，出现变形大的情况；还有应力松弛影响，这种情况会造成金属材料出现畸形的状态。其中，冷处理的方式会造成残存金属材料中的奥氏体逐步转变为马氏体，使金属材料体积发生变化，最终出现变形。

2.表层性能、原始组织

1）金属材料热处理主要是为了提高其材料的表层相关性能，例如增强金属材料表层抗氧化的能力和减少金属材料表面的磨损程度等。但热处理层的深度有限，为使已渗透层发挥有效作用，那就应在热处理之后，只对材料进行磨削加工处理，然而一般的金属材料想要进行热处理变形矫正的难度却很大。

2）在金属材料淬火前相关原始组织通常会对材料造成影响，比如影响碳化物的数量、形态和合金元素的偏差、影响淬火所产生的纤维的方向等。为了实现金属材料变形量的减少，可采取一些有效的調质处理，从而使金属材料淬火中的变形更有规律可言，继而达到防范变形的目标。

二、金属材料热处理减少变形应遵守的原则

1.遵守科学性的原则

要想要金属材料在热处理加工环境中减少变形的因素，就需要采用科学的管理方法来应对金属材料的热处理。在工作中，我们金属加工工艺师要抱着科学的精神，用科学的手段，科学的理念的指导下，才能在现在技术设备不够完善的情况下，保证好技术材料的热加工不会有变形的情况发生，或者有发生，也要控制在合理的范围以内。

2.遵循实用性的原则

金属材料对于地球资源来讲，是一种不可再生资源，在这样的资源利用中，我们要考虑得是资源的浪费问题，以及资源的可持续发展。如何保证金属材料的资源浪费中的问题，我们要就要在对金属热加工工程中减少材料变形问题，对资源进行有效的利用。同时对资源的有效利用，就是对环境的一种保护，在保护好了环境，我们才能在发展，这也就是可持续发展的核心内容。因此，在对金属材料热加工中，就要采用科学的方法，保证加工处理是以实用性为基础的加工，保证材料的有效性使用。当然，在保证材料的有效节约的同时，这样的前提是要保证金属材料在热加工中的质量问题。只有保证好了质量，才能实现最大化的实用性。

三、金属材料热处理变形的控制措施

1.金属材料热处理的预处理方法

不同的金属材料热处理工艺，举例来说包括退火、正火工艺对于金属材料的最终变形量均会产生影响。淬火工艺温度如果较高的话，会增加金属材料内部变形量，所以，在对工件进行热处理之前要展开正火处理，以合理的控制温度。此外，还应该展开退火工艺，合理选择退火工艺，降低温度梯度对于金属材料的负面影响，控制热处理过程中金属材料的变形量、在正火处理之后，可选用等温淬火的方式提升材料内部结构的均匀性，进而降低变形量。

2.开展好淬火处理工艺

作为金属材料热处理工作中最为关键的部分，淬火工艺有着十分重要的作用。因此要尽量降低金属材料淬火过程中的失误率，由此有关的金属材料热处理人员要创新淬火工艺。通常情况下淬火介质最为常见的即为油和水，在冷却的过程中，为了保证淬火速度和冷却效果，水温要控制在 55℃到 65℃ 这个范围内。而如果淬火介质选择油的话，油温要控制在 60℃ 到 80℃ 这个范围内，同时一定要提升淬火的速度，才能从根本上保证冷却效果。

3.科学冷却

不同的金属材料热处理，所采取的冷却方案不尽相同，科学冷却是确保金属材料热处理变形控制的有效举措。目前来讲，金属材料的热处理主要包括单介质淬火、双介质淬火、分级淬火以及等温淬火等。其中，单介质淬火工艺模式下，在一种淬火介质中完成淬火零件的冷却，具有操作简便的特性，很容易实现机械化、自动化，因而工作效率更高，但是对淬火速度的控制难度较大，容易导致金属材料出现变形、开裂等问题。而双介质淬火则是通过特殊介质的快速冷却功能，将淬火零件温度迅速降至三百摄氏度，在经过两到三分钟的保温处理

之后，将之放入冷却速度较低的介质当中，进行二次冷却处理。不同的冷却速度要求决定了冷却介质的不同。长期实践经验表明，过快的冷却速度，会增加金属材料内部拉应力，继而影响其淬透性，导致变形量增大。因此，为了有效控制金属材料热处理变形，应科学选择冷却方案。

4.有效加工

如上分析，金属材料热处理过程中，需在之前的机械加工中存留合理余量，保证金属材料变形量充足，提高淬火合格率。与此同时，夹装工具的差异，亦会对金属材料形状产生不同程度的影响。在具体操作来看，要认真分析加工零件的实际情况，包括要求、特点等，选择有效的夹装方式，避免热应力不均衡导致金属材料变形。与此同时，值得注意的是，如遇金属材料加工中需进行热处理，那么还需进行上述操作，即保证足够的金属材料形变余地。

结束语：

总而言之，在金属材料热处理过程中，对于变形因素的分析，要从基础工作阶段探究出有效的解决途径，工作人员要帮助加工企业实现更为有效的科学化控制措施，进而提升我国在金属材料产业的生产、加工能力。

参考文献

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[2]史超.金属材料热处理变形的影响因素及控制策略[J].南方农机，2018，49（19）：158.

[3]张发海.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].现代制造技术与装备，2018（10）：146+150.

（作者单位：天津创真金属科技有限公司）