金属材料与热处理工艺关系分析

刘艳

摘要：目前在进行工业生产中，金属材料中多包括铁铝铜锌锰等等。金属材料的内部结构，除了金属原子之间的结合，还有原子在空间排列方式，无论是排列方式还是原子之间的结合，都会产生密切的关系。由于排列方式和结合方式的不同，使得基础的性能也会不同。因此进行金属材料热处理的时候，要根据金属的性能进行论证。例如金属工件在放在一定的介质中，或者加热到一定的温度的时候，就会发生不同介质冷却的速度会对金属材料表面的组织结构进行改变。此时采用相应的热处理工艺，不仅能够改变金属的原子排列，还能改变其机械性能和组织结构。要根据工程技术的需要，进行相应的热处理条件的设置和分析。根据金属材料的性能，以及其与热处理工艺的关系，来判定使用哪一种热处理工艺更为适宜，以此提高材料的机械性能。

关键词：金属材料;热处理工艺;关系探索

中图分类号：TG441文献标识码：A

1金属材料的性能

1.1疲劳

在金属材料经过了持续性的作用之后，材料的性质可能会发生异常，从而出现断裂的问题，这就是金属的疲劳特征。很多由于疲劳而断裂的金属并没有达到金属的临界承受点，但是长时间的作用会在金属内部累积大量的能量，导致金属的性质发生转变，最后就导致了断裂的问题。

1.2硬度

金属材料的硬度，通俗的描述是材料的抗磨损性能，这也是金属材料众多特性当中比较关注的，通常硬度比较大的材料能够抵抗磨损，抗划痕，可以较好地对抗物理的冲击。

2热工处理的内容

2.1热工技术的工艺特征

对金属材料进行热工处理，是指在一定特定的条件下对金属材料进行处理，比如采用加热手段、恒定的温度等等，在经过处理后等待金属材料冷却，之后金属材料能够获得更加良好的质量和性能。热工处理的之后，金属材料内部的化学成分并不会发生改变，而是仅仅会转变表面的组织结构，这样金属材料就能够获得更高的性能，零件的质量也会明显提升。

2.2热工处理的好处

通过热工处理的金属材料虽然在性能上已经有了明显的提升，但是内部结构并没有因为处理发生转变，所以整体机械性能依然十分稳定。经过热工处理之后，金属材料部件的表面抗疲劳能力明显提高，让金属材料能够具备更强的耐用性，可以有更加广泛的使用范围。通过降低金属材料在加工发生变形的可能，保证了零件的质量。在材料的抗磨损能力明显提高之后，材料价值也会更高。

2.3热工处理的新工艺效果

在真空环境或者无氧环境当中进行热工处理，无氧环境一般是在反应容器当中加入惰性气体，能够实现对金属材料的保护，让金属材料实现脱碳，提高金属材料的抗氧化能力。通过使用新工艺，能够更好地控制反应的温度，避免材料出现过于严重的形变，保证了材料形状稳定，提高了工艺效果。

3金属材料与热处理关系

3.1热处理温度和金属材料存在的切边衡量关系

在材料力学性能中切边横量是检测标准之一，根据材料最大范围的弹性变形比例，以及剪切的作用力可以得出切应变与切应力的比值。该比值可以来衡量材料的抵抗切应变的力，如果模量比较大，就说明材料刚性非常强，在热处理过程中，可以对材料自身的物理特性进行改变，从而改变材料的性能，这时切边衡量也会发生变化，这时设计计算出的弹簧长度会和实际有一定的误差。根据热处理和金属材料之间存在的切边模量关系可以看到，在工业生产中选择弹簧时，需要进行设计计算，来选择材料切边以及弹簧的模量。但是切边模量的值是根据传统的设计得出的，这样会造成弹簧的变形量与实际应用存在误差。在热处理中，不管是热绕成型的弹簧，还是成品的弹簧，在选择弹簧模量大小时都需要由原子间结合的力决定。对原子间结合力的影响包括成分、合金组织和温度，以及变形强化。也就说在热处理中材料的温度会发生变化，所以在设计中，弹簧特性线不可避免会出现误差，从而引起弹簧模量的变化。

3.2金属材料的断裂韧性和热处理温度的关系

为了提高基础断裂韧性，任何材料都应该对于裂纹和数量进行断裂力学的分析。为了防止在外力条件下断裂韧性不断降低，应该对于金属晶体中基础组织的细化以及材料的强韧性进行论证，得到的结果能够作为热处理后再结晶获得的成果。在一定的应力和变形温度条件下，当冷变形金属加热到足够高的温度之后，不同温度对基础的再结晶效果好坏，会导致发生动态再结晶。通过实验可以发现，在钢坯料上进行小圆柱的切割，经过加工之后，选择700度、800度、900度、1000度不等，不同温度达到之后，此时热模拟实验机上金属材料的压缩变形也会发生不同百分比。在压缩后的试样经过沿轴线切割抛开之后，用化学物质显示晶体变形的过程，可以开始向等轴晶粒的形状进行变化。此时晶粒突然变得细小，几乎全部成为等轴晶体，晶体度可以达到YB12级，再接近晶核的形成与长大，需要进行原子的扩散，此时将变形金属进行加热，使原子发生激活并且迁移，

通过对热处理的控制，提高了基础材料的断裂韧性。

3.3金属材料抗应力腐蚀开裂与热处理应力关系

金属在加热的时候，由于特定的腐蚀环境和拉伸应力共同作用下，容易产生应力腐蚀开裂。为了改变材料内部的组织和性能，可以进行相应的金属热处理中的剩余应力和形成裂纹之间的关系分析。通过对材料内部的组织和性能的处理，改变金属热应力。在热应力的作用下，收缩表面，使得受拉应力在热处理过程中产生马氏体转变。通过实验我们可以看到金属热处理中淬火冷却速度能够影响淬火质量，并且最终决定残余应力。

为了达到淬火的目的，加快淬火冷却速度，抑制应力效果，这样做能够增加组织应力作用下的热应力值，减少工件表面上的热应力，尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩，从而达到抑制脆裂和减小应力值的目标。上表就是抗蚀耐热镍基合金的化学成分，从上表可以看到相应的镍基合金的元素。

3.4轴承盖真空热处理工艺

以轴承盖环行结构的热处理工艺为例，在进行检查的时候，首先进行了零件的标识、材料、外观、数量等的检查，没有发现存在质量问题，用清洗剂将零件清洗干净后，装入炉中，淬火。温度很快升高到600摄氏度，此时进行了200分钟的保温，降低温度之后，进行了零件的清洗和防护，干燥后涂上了防锈剂。进行相应的硬度值的记录，形成了成品零件的原始记录。在热处理过程中，由于淬火的速度过快，发生了高温段内的冷却，就残余应力而言，这是抵消了组织应力之后产生的热应力导致的结果，因此减少工件表面的拉应力，达到了抑制纵裂的目的。并且对截面温度进行了相应的金属收缩之后，产生了抑制淬裂的效果。

结束语

企业进行生产和金属加工，为了保障产品质量，就必须要对金属材料和热处理工艺路线进行熟练地掌控，遵循企业产品质量第一的原则，保证企业的产品能够产生效益，从而体现企业的价值。因此进行生产的时候，必须遵循国家有关规定，把握好金属材料的性能和热处理工艺的之间的关系，从而保证机械制造占有重要地位，提高金属零件的制造水平。

参考文献

［1］李春雷．热处理工艺中温度及应力与金属材料的关系探讨［J］．中国金属通报，2018，(3):110，112．

［2］刘亚光．对金属材料与热处理工艺关系的研究［J］．知识文库，2017，(18)．

［3］郑倩．浅谈金属材料与热处理工艺的关系［J］．科技创新与应用，2016，(15):130．