金属材料热处理变形的影响因素与控制策略探究

沈楠

摘要：金属材料顾名思义是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料一般分为黑色金属、有色金属、特种金属三种。详细来说，我们常见的铁、铬、锰等都属于黑色金属；从狭义上讲，有色金属不属于铁金属，是除了铁、锰和铬之外金属的全程，广义上，有色金属也包括有颜色的巴金；特种金属材料包括不同用途结构的金属材料以及功能材料。以下结合实际经验，分别进行介绍。

关键词：金属材料；热处理变形；影响因素；控制

1金属材料的特殊性能

金属材料的性能决定了其应用范围和应用的合理性。具体来说，金属材料的性能分为四个方面：力学性能、化学性能、物理性能、工艺性能。金属材料在载荷作用下的力学性能称为力学性能或力学性能。常用的机械性能有强度、塑性、硬度、冲击韧性、多重冲击抗力和疲劳极限等。化学性能是用来反映一种材料和各种化学试剂发生化学反应的可能性和反应速度大小的相关参数。在金属的化学性质中，尤其是耐蚀性在金属的腐蚀疲劳损伤中起着重要的作用。物理性质是材料本身特有的特性以及可以承受热、电、磁等作用所表现的能力。如密度、熔点、导热性、导磁性、导电性、热膨胀性等。工艺性能是指材料适应实际生产工艺所要求的能力，也可以称工艺性能为加工性能。工艺性能往往是由多种因素的综合作用决定。

2金属材料热处理技术的操作原则

2.1保证操作的科学性

金属材料热处理工作需要保证操作的科学性，热处理操作应该建立在科学的基础上，根据不同属性的金属材料，合理的做出检测分析，保证金属材料信息获取的准确性、完整性。掌握了准确的分析数据后，再制定相应的工艺标准和工艺流程。金属材料热处理工作需要保证充分的技术支持，技术人员应该对工艺流程加以监督，根据情况给予相应的技术指导，进而保证热处理工艺的规范性和科学性，最终实现提高金属材料热处理变形控制水平的目的。

2.2营造良好的生产环境

良好的生产环境是保证加工生产质量的基础之一，从事金属材料加工生产的工厂往往需要建立在城市的近郊，这样才不会对城市环境产生影响。为了提高金属材料热处理变形控制能力，必须消除环境因素造成的影响，这样才能更好的控制金属材料的应力，最终减少金属材料变形问题的发生。应该提高工厂的硬件支持水平，保障生产中有先进的设备支持，进而降低热处理难度，保障加工各个环节的工艺质量，最终达到提高加工生产水平的目的。

2.3提高工作人员的专业技术水平

想要提高金属材料的加工生产水平，企业还应该提高操作人员的专业技术水平，应该引进更加先进的生产设备，定期组织操作人员进行专业技术培训。提高了操作人员的专业技术水平，操作人员就能更加了解各种金属材料的特性，进而更加科学合理的使用不同的加工工艺，同时也能更加规范的完成工艺流程，进而就能保证最后的生产质量，减少金属材料热处理是出现变形问题的可能。

3金属材料热处理变形的影响因素和控制策略

3.1金属材料热处理变形的温度影响因素以及相应控制策略

金属热处理工艺在工业生产中的主要应用过程包含了退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，但基本过程都是热作用过程，由加热、保温和冷却阶段三部分组成。而加热方式和温度控制、保温时长、冷却速度和介质以及热处理周期是热处理工艺过程中的几个关键性参数，也是金属材料热处理变形的最主要因素。因此，在处理过程中必须十分精准的控制温度，才能确保热处理工艺的水平和质量，从而尽量减小金属件的变形程度。其主要控制策略如下：其一，随着金属件温度的下降，其高温强度的损失也会相应减小，从而增强其塑性抗力。在此情形下，工件的抗应力变形、抗高温蠕动的综合性能会得到进一步加强，从而相应减小热处理过程中的变形程度；其二，随着金属件温度的下降，其冷却和加热的温度区间也随之减小，从而降低其各部位出现的温度不一致情形，有效的降低组织应力和热应力，从而实现其变形程度的减小；其三，随着工艺温度的下降与热处理工艺时间的缩减，金属件高温蠕动的时长也会相应减少，从容实现其变形程度的降低。淬火工艺对金属材料热处理变形的影响也是十分显著的，需要尽量提升淬火工艺水平和提高成功率。为了保证最佳淬火速度和冷却效果，需要精准将油温控制在60°~70°范围；水温控制在55°~65°的范围。同时，一定要提升淬火的速度，才能从根本上确保冷却效果。

3.2热处理技术中的淬火工艺

对金属材料的淬火处理工艺是热处理技术中的重要技术环节，淬火处理工艺的技术水平对金属材料的加工质量影响最大，淬火温度、淬火介质都是对金属材料内部应力变化的影响因素，应力过高就会造成对金属材料内部结构的改变。所以在金属材料热处理加工时，操作人员应该重视淬火处理环节的工作，重点提高淬火处理环节的加工质量，根据金属材料属性的不同，合理的控制温度，科学的选择淬火介质，这样才能让金属材料的应力分布更加均匀，避免局部应力过高而造成的金属材料变形。通常使用的淬火介质以水油、盐水为主，在使用水油进行淬火时，当水油的温度在450℃~550℃之间时，其冷却速度为500℃/s，当水油的温度降低到250℃~350℃时，其冷却速度为280℃/s。使用盐水作为淬火介质，会让冷却速度提升，通常盐水的冷却速度是水油的2倍，例如，当水油的温度在550℃~650℃时，冷却速度应为600℃/s，而使用了盐水后，同样的温度下，其冷却速度将达到1200℃/s。因此使用盐水作为淬火介质时，应该根据金属材料对冷却速度的要求，合理的控制淬火介质的温度，进而避免因冷却速度过快造成的金属材料变形。

3.3金属材料热处理变形的工艺技术影响因素以及相应控制策略

传统的热处理炉生产方法相对能耗高、生产周期长。而采用先进的振动时效处理技术通过较好的消除金属工件的残余应力，不仅能有效地降低其产生受热弯曲和裂纹等异常发生概率，而且能确保金属工件的外观、尺寸的稳定。据相关数据显示，此方式相比前者能降低40%的能耗以及增强35%的韧性强度。

3.4金属材料热处理变形的加热和冷却顺序影响因素以及相应控制策略

不同的金属件具有不同的物理结构特点，其在进行热处理过程中必须遵循一定的处理顺序，才能实现不同部位热处理过程中的变形相互抵消之情形，从而才能控制其变形程度在标准范围之内。该方式具有过程复杂、要求精度高、成本昂贵等特点，因此只有在类似军工、航天等非常精密的金属材料热处理过程才会用到。

4结论

综上所述，金属材料热处理技术是提高金属材料性能的重要加工技术，控制好热处理中的各个工艺环节的工作质量，减少金属材料热处理变形的发生，有利于企业节省成本，进而提高企业的收益，促进企业的进一步发展。随着社会的发展、科技的进步，城市建设和工业生产对金属材料的质量要求更高，需要金属材料具备更高的强度及耐久度，这也就需要金属生产加工企业有着更高的技术水平，这样才能满足市场需求。因此，提高金属材料热处理技术水平是至关重要的，也是企业为了更好的应对未来市场首先要做到的。

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