金属材料热处理变形的影响因素与控制

张建宝

金属材料通过热处理工艺技术，改善材料原本的性能，这种方式可以获得各种性能优良的金属材料。通过对金属材料适当范围内的进行加热、冷却，促使金属合金自身内部组织结果产生变化，这种方式可以获得各种性能优良的金属材料。但在进行热处理时变形问题成为较为常见且普遍存在的问题之一。文章针对金属在进行热处理时的变形问题进行了研究分析，并根据自身的从业经验提出了应对热处理变形有效措施，仅供参考。

：金属材料热处理;变形;控制措施

：在实际情况中，通过热处理使得金属材料性能得到改变，也正是利用这一点，金属材料性能的改变也可以通过热处理技术来进行[1] 。温度变形、机械加工二者之间既是共存

关系，同时在很多情况下也需要避免的。由此看来，掌控好其中的尺度和范围，在金属材料热处理过程中也非常关键。时下，在工业制造领域的生产能力和产品质量不断提高的同时，对金属部件进行热处理的过程中，金属部件的制造和生产技术方面也有了更高的要求和标准，在生产技术管理方面也有了进一步向前发展的趋势[2] 。金属材料的应用范围也涉及深入到了各个领域，根据不同种类的金属材料构件，通过某种合理的方式进行加工处理，促使其形态发生改变，已经成为了整体发展变化中的一个较为火热的势头[3] 。

1.易操作原则

首先要解决原材料处理中出现变形问题，制定金属变形解决方案，将外部环境对金属热处理成型的影响因素降到最低，另外，处理金属材料变形问题时，将变形控制流程进行简化处理，保证金属材料变形控制各个步骤能够顺利有效进行。

2.科学性原则

对金属材料热变形进行科学控制，要在未实行前了解导致材料变形的多种因素，将工艺进行细化，从金属材料基本属性方面进行分析，制定标准化的变形控制工作流程。

金属材料部件在进行热处理工艺时，绝大多数的情况下会出现以下两种变形。

1.内应力产生的塑性变形。根据金属材料内外层两边受热速度、冷却速度的不相统一，在金属材料的不同位置，随着温度数值的变化，就会发生受热冷却的不均匀现象。金属材料部件会有热胀冷缩从而引起热应力塑性变形。

2.比容变形。大量的研究实验中，我们发现金属材料部件的比容变形，这种变形与奥氏体中的碳元素、合金元素的含量多少有着十分密切的关系，比容变形方向性并不明确，由于钢的组织结构较为均匀，对钢热处理的时候，其比容变形在不同的方向上的表现是相同的。金属材料通过热处理，不同相的比容会或多或少的存在着一些差异，出现变相后金属材料的体积大小、尺寸大小就会自然而然的发生变化，这些都属于比容变形。

值得一提的是，金属材料热处理过程中会导致材料的整体加工受到影响，而出现金属材料变形的主要影响因素主要有以下几个方面。

1.温度变化因素

金属材料都有自己的受热温度的临界点，经过热处理的金属材料，高温强度下的损失，会伴随着热处理的温度下降而逐渐缓慢减少，特别是当热处理的温度下降到一定温度临界点时，金属材料自身的热应力以及组织结构应力也会逐步降低，从而导致金属材料的变形。由此看来，温度，是金属材料热处理中变形的一个关键因素.

2.应力状态因素。

由于密度结构等因素的影响可能会导致材料在热处理的时呈现出冷热分布不均的状态。在展开热处理工艺的过程中包含了加热、保温和处理三个部分。在加热和保温量过程当中，温度高低会对材料内部结构形态造成影响，所以金属材料发生形变，一般情况下，材料内部应力不均匀导致形变概率增加，对金属材料热处理产生一定影响。

3.淬火介质因素

通过相关事件分析发现，在进行热处理工艺当中，合理地选择淬火介质具有非常重要的意义，直接和材料形变情况的出现息息相关。在实际进行处理的过程中，一定要合理选择淬火介质质量，这会直接影响金属材料的最后效果。与此同时还会制约淬火的稳定性，在介质搅拌的过程中，介质搅拌的方式和搅拌的速度也会对材料产生影响。

4.预处理的间接影响

常用的预处理方法主要是正火处理方法，这种方式可以进一步地消除应力，然而会由于场地等因素的限制，导致正火的过程中，冷却多为材料的堆冷，这样会造成材料在加热炉内的冷却效果受到一定程度的影响，出现冷热不均等问题，这样很容易导致材料出现组织不均匀，这样的材料在进行热处理的过程中会造成形变的情况出现，如果没有采取合理的方式进行正火，可能会让变形的概率大幅度提升。通过分析发现，组织不均的材料实施热处理工艺，极易导致变形现象的出现。

1.采用科学方法

应用淬火工艺。正如以上内容中所提到的，操作工程中，如果所使用的淬火介质不恰当，

金属材料热处理过程中所适用的淬火工艺需要不断的进行创新与改变，尽可能的降低在操作中的失误机率，选择使用合理的淬火介质。此外，在进行淬火冷却时，需要结合科学的方法，控制调节好金属材料冷却的节奏和速度，以此来保证将金属材料变形的可能降到最低。图1 为淬火工艺的曲线图。

2.选择有效的冷却方式。目前阶段实际操作中使用比较多的金属材料热处理的冷却方法。一种是双液淬火，通过把金属材料放置在冷却速度较快的介质当中，让金属材料在瞬间的短时间内温度急速下降，随后在将金属材料转置入冷却速度较缓慢的介质中进行冷却。而常见的另一种冷却方法——单液淬火技术是指将金属材料放入到单一的介质中进行降温冷却处理，这样的冷却方式能够在一定程度上减少操作的时间，提高工作的效率，但是这样操作的缺点是无法实现对淬火速度和质量的科学把控。由此看来，针对不同的实际情况，选择不同的有针对性的淬火冷却方式，才能够有效提升金属材料热处理中淬火冷却工作的质量与水平。

3.选择匹配的装夹方式和夹具。热处理操作时，选择何种装夹方式和夹具，也是关键的一步。因此，根据实际情况，对装夹方式和夹具做出最佳选择，才能降低因为热应力的不均匀而进一步导致金属材料工件变形。

综上所述，伴随着生产技术水平的提升，金属材料在工业以及各行业中的应用价值不断增强。金属材料通过热处理工艺技术，不仅仅可以逐步改善材料原本的性能，还可以通过多种方法获得各种性能优良的金属材料。热处理技术与金属材料两者间的关系的调节也越来越重要，在掌控好尺度和范围的情况下，在金属材料热处理过程中也非常关键的一点，相关行业市场竞争的关键也在于两者是否进行有效的结合，因此找到减少金属材料热处理变形的正确操作方案也是非常重要且必要的。

[1]高静，申志敏.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].应用能源技术，2017（6）：12-14.

[2]刘业超，张本权，许冰，等.论金属材料热处理变形的影响因素及减小措施[J].中国机械，2015（4）：118-119.

[3]吳江涛，潘海宏，王云龙，等.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].世界有色金属，2017（19）：254+256.

[4]王国东.金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施[J].现代制造技术与装备，2018（3）：105-106.

[5] 张忠和，郭 峰，王飞宇，等. 12Cr2Ni4 钢预备热处理方法对畸变量的影响[J]. 热处理技术与装备，2017，38（6）：23 -26.

[6] 于广义，张忠和，王飞宇，等. 淬火温度对渗碳淬火组织及变形的影响[J]. 热处理技术与装备，2018，39（5）：17 -19.