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与热处理的关系探析 杨景坤Summary：金属通过热处理能够改善其本身的组织进而达到提升性能的目的，但热处理过程中由于热应力及组织应力的存在，产生的变形却是无法避免的，这将影响热处理后工件的使用。很多大尺寸复杂金属工件，经热处理后变形量很大，由于材料自身的原因后续往往难以校正，影响工件最终尺寸的加工。这是多因素造成的，但是从热处理工艺角度出发，我们可以通过有效的手段最大限度减少热处理变形。本文对金属材料与热处理的关系进行分析，以供参考。Key：金属材料;热处理变形;影响因素;控制引言金属是工业生产中的重要原材之一，重要金属有铁、铝、铜等，多数金属原材料不能够以单质形式存在，需要经过加工处理后才能够满足工业生产需求。热处理技术是现代工业发展中常金属材料处理主要技术，通过加热的方式改变金属外形、结构，或对其进行加工以提升金属性能。由此可见，分析热处理与金属材料之间的关系是十分必要的。1热处理概述热处理技术是指通过加热方式改变金属材料性能、结构等，其中形变热处理是其中最为普遍的一种技术。热处理技术可以将不同金属材料或者其它物质，同金属材料进行综合处理，从而提升其性能，兼具多种材质性能特征，以此满足预期加工目的，这是热处理技术能够广泛应用于工业发展中的最重要原因。2建筑金属材料的性能结构在工业生产中金属材料被广泛的应用，最为常见的金属材料有铝、铅、铁、铜、锌以及锰镍等。在建筑行业中也不例外，其中使用的大部分金属材料都是合金材料，建筑行业合金材料的结构有金属与原子结合及空间原子的相互排列两种方式，金属的性能会由原子的排列方式不同而产生较大的差异，不同的原子排列方式也受温度、应力等方面的影响。因此，建筑金属材料在热处理工艺过程中，是经过在一定介质中加热金属合金材料，依据性能要求改变加热的时间，然后在不同介质中把金属材料进行按照要求的冷却，冷却的时间也是可以根据性能变化来调节，通过改变金属材料
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面或者内部组织结构来改变性能，满足建筑用材需要的工艺。金属或者合金材料的原子排列方式都可以通过热处理工艺按照工程技术需要，改变控制机械使用性能。金属材料的性能对于不同的热处理工艺技术会有较大差异。因此，只有通过具体深入的研究分析热处理工艺和建筑金属材料的关系，才可以准确把握热处理工艺技术改变金属材料的性能。3金属材料与热处理温度之间的关系3.1裂韧性一般而言，在常规环境下不同的金属材料也具有不同的性质，其主要体现于尺寸稳定性及裂纹的数量上。容易产生裂纹的材质，在长时间外力作用下，很容易就会断裂。如果金属材料中，金属晶体的位错较少，那么金属的强度则相应较高，金属在实际应用中不容易断裂。因此，为了有效提高金属的强度，可使用细化晶粒方法来减少金属晶体的位错量。而这种工艺的主要原理是，材料在一定的温度及应力作用下，局部错位密度级别在相应条件化也会产生不同变化，这个过程中能够让错位密度级别积累到很高的程度，从而让金属强度得到提升。由此可见，金属的强度是可以提高的，而提升工艺的主要因素与温度关系密切3.2耐久性金属材料的耐久性，是与金属材料的受腐蚀情况相对应的。金属材料在实际应用过程中，会不可避免受到不同程度的腐蚀，主要涉及到应力腐蚀、缝隙腐蚀及均匀腐蚀几种形态。这个过程中，金属材料的受腐蚀性情况越小，代表其耐久性就越强。3.3切削性能金属材料的切削性能与热处理技术关系密切，可以极大提升其性能。热处理技术可以改变金属材料本身的结构，热处理技术其核心原理是通过温度转变金属材料的切应变能力，即硬度状态、外形等。金属的这些要素发生变化，也会影响其切边衡量，三者之间属于相互联系。通过分析热处理技术与切应变性能之间的连接关系可以得知，金属材料的切边衡量并不固定，可以结合工业生产需求进行改变。在通过热处理技术处理金属材料时，其切边衡量数值可能会出现一定误差，误差越小则加精准度则越高。因此在使用热处理技术进行加工时，应该准确把握二者之间数据联系，提升处理技术水平。4金属材料热处理变形的影响因素4.1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。4.2形状结构组织不均匀在各类金属的热处理过程中，其变形的方式及形式各异。伴随着零件形状和尺寸的收缩或膨胀，表现出弯曲、歪扭、翘曲等变形形式，就其产生的原因[3]而言，可分为由内应力引起的应力塑性变形和由比容变化引起的体积变形[4]两大类。基于热处理加热及冷却过程中的不均匀以及组织相变的不同时性，导致内应力的产生，由于各类金属具备一定的塑性，最終将引起零件的变形，该变形为内应力塑性变形。而热应力塑性变形的产生是因为在工件加热和冷却过程中，由于工件内外部加热冷却的不同时性，导致内外部的温度不一致，则其热胀冷缩的程度不同而产生的变形。在工件的淬回火过程中，由于形状结构导致加热冷却的不同时性，导致工件的组织相变的不均匀，这样产生的应力变形叫组织应力塑性变形。比容变形的产生是由于其相结构的组织比容大小不一致，在热处理组织转变中，转变前后其体积及尺寸的不一致性。5控制金属材料热处理变形的措施5.1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。5.2变形量两种吊挂方式，两端垂直吊挂固定相对于水平放置与真空炉内，工件在奥氏体化结束后机械运动入油淬火的过程中，垂直吊挂相较于水平放置，最大限度减少了固液相间的接触面以及作用力，大大降低了变形量。通过改变热处理的工艺过程及过程中的绑扎方式等方法，有效降低了热处理后的极大变形，成效显著。结束语在当今工业化快速发展的今天，金属材料的热处理技术是不可缺少的一项内容，该项技术的快速发展能够让金属零部件的使用性能大大提高。同时，在实际工业产品生产中，相关工作人员也需要在操作环节中，对于相关材料与热处理关系把控好精确度，从而使该项技术能够切实服务于人们日常生活。Reference：[1]陈辰.金属材料与热处理的关系探析[J].内燃机与配件，2019（23）：117-118.[2]汪文忠.建筑金属材料与热处理工艺之间的关系研究[J].上海建材，2019（05）：16-17.[3]王云霞.金属材料与热处理的关系探析[J].世界有色金属，2019（16）：296+298.[4]王其府.浅谈金属材料与热处理工艺关系[J].中国金属通报，2018（07）：166+169.[5]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（03）：110+112. -全文完-
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