摘要：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,以此可以有效的改善其性能。探索出金属材料在热处理工艺过程中的变形因素,并寻找到正确的控制其变形的方法可以在实际生产中有效应用,不仅仅可以帮助提升金属行业的生产能力,而且提高产品质量,从而可以有效推动企业的快速健康的发展。
关键词：金属材料,热处理变形,影响因素,控制
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]。
我国工业不断飞速发展和进步,制造业也取得了持续的推进和发展。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 金属材料热处理后的变形分类
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。金属材料部件就会有不同程度的热胀冷缩,这就是热应力塑性变形。
(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,同时还与处于游离状态下的碳元素、铁素体含量以及比容变化的差值大小密切相关。比容变形方向性并不明确,由于钢的组织结构较为均匀,在对钢进行热处理的过程中,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。
2 金属材料热处理变形的影响因素
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)温度变化是关键因素。
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)淬火介质的影响导致变形。
在金属材料热处理工艺过程中,大多数时候会选用淬火介质,然而,淬火介质的搅拌方法和搅拌速度等等一些因素,对于金属材料自身的形状也会产生直接的影响。很多大量的实践经验也表明,淬火介质对于金属材料的稳定性有着至关重要的影响。
(3)预处理的间接影响。
在车间实际操作过程中,在进行金属材料热处理工艺之前都会先对其进行一次预处理,其目的旨在于去除金属材料原本的内应力。而一般条件下,预处理所采用的工艺技术都是正火处理的方式,
由于空间的局限性,故正火过程中冷却环节中,绝大多数都是采用堆积的方法进行冷却,金属材料堆积冷却过程中,就会使得金属材料冷却的不够均匀,从而导致变形。
3 控制金属材料热处理变形的措施
(1)采用科学方法应用淬火工艺。
正如以上内容中所提到的,淬火工艺是金属材料热处理工艺中最为常见和最为核心的一步。操作工程中,如果所使用的淬火介质不恰当,最终会造成金属材料的结构与形状等受到影响,就会导致金属材料内部本身的应力发生变化和失调。
金属材料热处理过程中相关操作人员积极的进行淬火工艺的创新与改变,必须尽可能减少操作淬火过程的失误,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,以此来保证金属材料在淬火工艺的过程中,将金属材料变形的可能降到最低。
(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。
结语
由此我们可以总结出,在金属材料热处理工艺中,必须把握好材料本身和热处理工艺二者的关系,为了确保工件的精准性,在进行工件热处理的过程中必须通过相应的措施将变形控制在最小范围之内。才能更加使技术材料零部件的整体加工水平提升,从好推动生产加工的工作效率。
热处理工艺在工业生产的应用过程中包含了淬火、回火等多种形式,但总的来讲这些形式都属于热作用过程,主要的阶段为加热阶段、保温阶段与冷却阶段。
因此,温度是热处理工艺中非常重要的因素,也是变形的关键影响因素。
目前的这一发展阶段,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。
参考文献
[1] 孟祥琦.铝合金材料的应力腐蚀及腐蚀疲劳特性实验研究[D].上海：上海交通大学，2017.
[2] 于静.基于强脉冲电流金属材料裂纹止裂及愈合技术研究[D].大连：大连理工大学，2017.
[3]韩勇，陈戈，李海涛，任睿.浅谈精密模具的热处理变形及预防技术[J].科技创业家，2016,11(26):30-34.
