楊景坤

摘要：金屬通過熱處理能夠改善其本身的組織進(jìn)而達(dá)到提升性能的目的，但熱處理過程中由于熱應(yīng)力及組織應(yīng)力的存在，產(chǎn)生的變形卻是無法避免的，這將影響熱處理后工件的使用。很多大尺寸復(fù)雜金屬工件，經(jīng)熱處理后變形量很大，由于材料自身的原因后續(xù)往往難以校正，影響工件最終尺寸的加工。這是多因素造成的，但是從熱處理工藝角度出發(fā)，我們可以通過有效的手段最大限度減少熱處理變形。本文對金屬材料與熱處理的關(guān)系進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理變形;影響因素;控制

引言

金屬是工業(yè)生產(chǎn)中的重要原材之一，重要金屬有鐵、鋁、銅等，多數(shù)金屬原材料不能夠以單質(zhì)形式存在，需要經(jīng)過加工處理后才能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。熱處理技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中常金屬材料處理主要技術(shù)，通過加熱的方式改變金屬外形、結(jié)構(gòu)，或?qū)ζ溥M(jìn)行加工以提升金屬性能。由此可見，分析熱處理與金屬材料之間的關(guān)系是十分必要的。

1熱處理概述

熱處理技術(shù)是指通過加熱方式改變金屬材料性能、結(jié)構(gòu)等，其中形變熱處理是其中最為普遍的一種技術(shù)。熱處理技術(shù)可以將不同金屬材料或者其它物質(zhì)，同金屬材料進(jìn)行綜合處理，從而提升其性能，兼具多種材質(zhì)性能特征，以此滿足預(yù)期加工目的，這是熱處理技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)展中的最重要原因。

2建筑金屬材料的性能結(jié)構(gòu)

在工業(yè)生產(chǎn)中金屬材料被廣泛的應(yīng)用，最為常見的金屬材料有鋁、鉛、鐵、銅、鋅以及錳鎳等。在建筑行業(yè)中也不例外，其中使用的大部分金屬材料都是合金材料，建筑行業(yè)合金材料的結(jié)構(gòu)有金屬與原子結(jié)合及空間原子的相互排列兩種方式，金屬的性能會(huì)由原子的排列方式不同而產(chǎn)生較大的差異，不同的原子排列方式也受溫度、應(yīng)力等方面的影響。因此，建筑金屬材料在熱處理工藝過程中，是經(jīng)過在一定介質(zhì)中加熱金屬合金材料，依據(jù)性能要求改變加熱的時(shí)間，然后在不同介質(zhì)中把金屬材料進(jìn)行按照要求的冷卻，冷卻的時(shí)間也是可以根據(jù)性能變化來調(diào)節(jié)，通過改變金屬材料表面或者內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)來改變性能，滿足建筑用材需要的工藝。金屬或者合金材料的原子排列方式都可以通過熱處理工藝按照工程技術(shù)需要，改變控制機(jī)械使用性能。金屬材料的性能對于不同的熱處理工藝技術(shù)會(huì)有較大差異。因此，只有通過具體深入的研究分析熱處理工藝和建筑金屬材料的關(guān)系，才可以準(zhǔn)確把握熱處理工藝技術(shù)改變金屬材料的性能。

3金屬材料與熱處理溫度之間的關(guān)系

3.1裂韌性

一般而言，在常規(guī)環(huán)境下不同的金屬材料也具有不同的性質(zhì)，其主要體現(xiàn)于尺寸穩(wěn)定性及裂紋的數(shù)量上。容易產(chǎn)生裂紋的材質(zhì)，在長時(shí)間外力作用下，很容易就會(huì)斷裂。如果金屬材料中，金屬晶體的位錯(cuò)較少，那么金屬的強(qiáng)度則相應(yīng)較高，金屬在實(shí)際應(yīng)用中不容易斷裂。因此，為了有效提高金屬的強(qiáng)度，可使用細(xì)化晶粒方法來減少金屬晶體的位錯(cuò)量。而這種工藝的主要原理是，材料在一定的溫度及應(yīng)力作用下，局部錯(cuò)位密度級(jí)別在相應(yīng)條件化也會(huì)產(chǎn)生不同變化，這個(gè)過程中能夠讓錯(cuò)位密度級(jí)別積累到很高的程度，從而讓金屬強(qiáng)度得到提升。由此可見，金屬的強(qiáng)度是可以提高的，而提升工藝的主要因素與溫度關(guān)系密切

3.2耐久性

金屬材料的耐久性，是與金屬材料的受腐蝕情況相對應(yīng)的。金屬材料在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)不可避免受到不同程度的腐蝕，主要涉及到應(yīng)力腐蝕、縫隙腐蝕及均勻腐蝕幾種形態(tài)。這個(gè)過程中，金屬材料的受腐蝕性情況越小，代表其耐久性就越強(qiáng)。

3.3切削性能

金屬材料的切削性能與熱處理技術(shù)關(guān)系密切，可以極大提升其性能。熱處理技術(shù)可以改變金屬材料本身的結(jié)構(gòu)，熱處理技術(shù)其核心原理是通過溫度轉(zhuǎn)變金屬材料的切應(yīng)變能力，即硬度狀態(tài)、外形等。金屬的這些要素發(fā)生變化，也會(huì)影響其切邊衡量，三者之間屬于相互聯(lián)系。通過分析熱處理技術(shù)與切應(yīng)變性能之間的連接關(guān)系可以得知，金屬材料的切邊衡量并不固定，可以結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)需求進(jìn)行改變。在通過熱處理技術(shù)處理金屬材料時(shí)，其切邊衡量數(shù)值可能會(huì)出現(xiàn)一定誤差，誤差越小則加精準(zhǔn)度則越高。因此在使用熱處理技術(shù)進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)該準(zhǔn)確把握二者之間數(shù)據(jù)聯(lián)系，提升處理技術(shù)水平。

4金屬材料熱處理變形的影響因素

4.1溫度變化是關(guān)鍵因素

金屬材料都有自己的受熱溫度的臨界點(diǎn)，經(jīng)過熱處理的金屬材料，高溫強(qiáng)度下的損失，會(huì)伴隨著熱處理的溫度下降而逐漸緩慢減少，特別是當(dāng)熱處理的溫度下降到一定溫度臨界點(diǎn)時(shí)，金屬材料自身的熱應(yīng)力以及組織結(jié)構(gòu)應(yīng)力也會(huì)逐步降低，從而導(dǎo)致金屬材料的變形。由此看來，溫度，是金屬材料熱處理中變形的一個(gè)關(guān)鍵因素。

4.2形狀結(jié)構(gòu)組織不均勻

在各類金屬的熱處理過程中，其變形的方式及形式各異。伴隨著零件形狀和尺寸的收縮或膨脹，表現(xiàn)出彎曲、歪扭、翹曲等變形形式，就其產(chǎn)生的原因[3]而言，可分為由內(nèi)應(yīng)力引起的應(yīng)力塑性變形和由比容變化引起的體積變形[4]兩大類?；跓崽幚砑訜峒袄鋮s過程中的不均勻以及組織相變的不同時(shí)性，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，由于各類金屬具備一定的塑性，最終將引起零件的變形，該變形為內(nèi)應(yīng)力塑性變形。而熱應(yīng)力塑性變形的產(chǎn)生是因?yàn)樵诠ぜ訜岷屠鋮s過程中，由于工件內(nèi)外部加熱冷卻的不同時(shí)性，導(dǎo)致內(nèi)外部的溫度不一致，則其熱脹冷縮的程度不同而產(chǎn)生的變形。在工件的淬回火過程中，由于形狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致加熱冷卻的不同時(shí)性，導(dǎo)致工件的組織相變的不均勻，這樣產(chǎn)生的應(yīng)力變形叫組織應(yīng)力塑性變形。比容變形的產(chǎn)生是由于其相結(jié)構(gòu)的組織比容大小不一致，在熱處理組織轉(zhuǎn)變中，轉(zhuǎn)變前后其體積及尺寸的不一致性。

5控制金屬材料熱處理變形的措施

5.1采用科學(xué)方法

應(yīng)用淬火工藝，正如以上內(nèi)容中所提到的，淬火工藝是金屬材料熱處理工藝中最為常見和最為核心的一步。操作工程中，如果所使用的淬火介質(zhì)不恰當(dāng)，最終會(huì)造成金屬材料的結(jié)構(gòu)與形狀等受到影響，就會(huì)導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部本身的應(yīng)力發(fā)生變化和失調(diào)。金屬材料熱處理過程中相關(guān)操作人員積極的進(jìn)行淬火工藝的創(chuàng)新與改變，必須盡可能減少操作淬火過程的失誤，選擇使用合理的淬火介質(zhì)。此外，在進(jìn)行淬火冷卻時(shí)，需要結(jié)合科學(xué)的方法，控制調(diào)節(jié)好金屬材料冷卻的節(jié)奏和速度，以此來保證金屬材料在淬火工藝的過程中，將金屬材料變形的可能降到最低。

5.2變形量

兩種吊掛方式，兩端垂直吊掛固定相對于水平放置與真空爐內(nèi)，工件在奧氏體化結(jié)束后機(jī)械運(yùn)動(dòng)入油淬火的過程中，垂直吊掛相較于水平放置，最大限度減少了固液相間的接觸面以及作用力，大大降低了變形量。通過改變熱處理的工藝過程及過程中的綁扎方式等方法，有效降低了熱處理后的極大變形，成效顯著。

結(jié)束語

在當(dāng)今工業(yè)化快速發(fā)展的今天，金屬材料的熱處理技術(shù)是不可缺少的一項(xiàng)內(nèi)容，該項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展能夠讓金屬零部件的使用性能大大提高。同時(shí)，在實(shí)際工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，相關(guān)工作人員也需要在操作環(huán)節(jié)中，對于相關(guān)材料與熱處理關(guān)系把控好精確度，從而使該項(xiàng)技術(shù)能夠切實(shí)服務(wù)于人們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

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