金属材料热处理变形的影响因素和控制策略

柳 喆

（山西钢铁建设（集团）有限公司，山西 太原 030003）

针对热处理技术的应用，其主要目的是提升金属材料的性能，以此提升金属材料的利用率，充分发挥金属材料的作用与价值。但是在当前热处理工艺实施过程中，其影响因素的存在导致金属材料极易出现变形的情况，进而对金属材料应用造成负面影响。所以，需要以影响金属材料发生变形的影响因素为切入点，总结出科学合理的控制措施，进而降低变形现象的出现概率，促进金属材料加工效果的提升。

1 金属材料热处理变形的影响因素

（1）应力状态因素影响。金属材料热处理工艺的实施，受到金属材料结构问题、密度问题等因素的影响，使得材料呈现出冷热分布不均的状态。针对热处理工艺的开展，主要包括加热、保温以及处理三个阶段[1]。处于加热和保温阶段的材料，基于温度的变化，材料内部的应力会发生变化，进而导致材料变形现象的发生。在通常情况下，内容应力的不合理分布，会加大材料变形的几率，其发生频率相对较高，影响金属材料质量。

（2）淬火介质因素。经相关实践研究表明，热处理工艺的实施中，淬火介质的选用关乎到热处理工艺效果，并对材料变形现象的产生存在紧密联系。在实际热处理中，针对淬火介质质量的选择，对金属材料淬火效果产生影响，其淬火的稳定性受到严重制约。此外，介质的搅拌速度、方式在一定程度上也会影响到材料，如若介质搅拌法方式不合理，会导致材料变形几率的提升。

（3）预处理因素。预处理工作的开展主要目的是消除材料中的应力，需要在热处理工艺之前开展。一般情况下，常用的预处理方式为正火处理方法。虽然此方式可以取得一定的应力消除效果，但是受到场地等因素的影响，使得正火过程的冷却多为材料的堆冷，而这就导致材料在加热炉内的冷却效果受到极大的影响，呈现出冷却不均匀的效果，极易造成材料的组织不均[2]。基于此，组织不均的材料实施热处理工艺，极易导致变形现象的出现。此外，如若正火不当，也会提升变形几率。

2 金属材料热处理变形影响因素的控制措施

2.1 注重预处理变形控制

针对材料预处理的开展，要想降低材料变形的几率，可以结合情况选择等温正火进行材料的处理。相关实践研究表明，正火处理过程的有效开展之后，在经过等温淬火进行材料的有效处理，可以确保材料结构的均匀性不会发生不均匀的现象，以此降低材料发生变形的几率。在热处理工艺实施过程中，材料的结构特点存在差异，所以处理工序环节需要依托于材料的实际结构特点，选用合适的处理工序，进而提升热处理效果，降低变形几率。当然，此预处理方式的开展具备较高的成效性，但是其成本较高，并且处理时间相对较长，所以需要结合实际需求合理选择。该预处理方式适用于精细金属材料加工之中。

2.2 注重冷却方法合理选择

热处理工艺的实施，其中涉及到材料的冷却，起到重要的作用，如若冷却方法的不合理，会增大材料变形几率。当前，常用冷却方式分为：①分级淬火冷却方式、②单液淬火冷却方式、③等温淬火冷却方式；④双液淬火冷却方式。每种冷却方式具备独有的优势和缺点，需要基于热处理工艺实际需求，选择合适的冷却方式：①分级淬火冷却方式。其优势体现在应力的降低，实现对材料变形结构的改善。而劣势体现在需要通过对盐液或者是碱液的辅助应用，所以适用于精度需求较高的材料；②单液淬火冷却方式。其优势体现在冷却方式具备较高的自动化与机械化，有效提升其处理效果。而劣势体现在难以进行冷却速度的有效控制；③等温淬火冷却方式。适用于精度需求较高的材料，其劣势体现在时间较长，并且成本较大；④双液淬火冷却方式。优势体现在可以提升复杂结构材料的冷却效果，而劣势体现在需要结合预冷操作。针对不同冷却方式的应用，需要基于实际需求选择最佳的方式，进而实现变形几率的降低。

2.3 注重淬火介质的选择

如若淬火介质选择的不合理，极易导致材料内部应力不断增大，进而造成材料变形现象的出现，甚至会造成材料开裂等问题的出现，进而影响到材料的质量。当前常用的淬火介质为油和水。针对水淬火介质的应用，在550至650℃范围之内，可以起到良好的淬火效果，并且其冷却速度较好。但是一旦温度降低至200至300℃之间，其冷却效果逐渐降低，并且冷却速度也会随之降低。而随着冷却速度的降低，极易导致材料变形现象的出现。基于此，可以基于实际情况，适当添加盐液和碱液，以此提升材料的冷却速度，进而降低变形的几率；而针对油淬火介质而言，主要适用于对合金钢的淬火，温度在550至650℃范围之内其冷却效果较差，并且冷却速度无法满足实际需求。所以，针对油淬火介质的选择，可以在加工硬度较高材料时，选择油作为淬火介质，进而降低变形几率。

2.4 注重对机械加工的强化

热处理工艺在金属材料加工过程中其工序并不是固定不变的，而是根据材料的不同，其工艺实施工序也存在差异。部分材料的加工，热处理工艺在最后环节，而有些材料的加工，工艺在中间环节。由于机械加工处理过程中，针对余量的情况可以更为简答的确定，所以需要在实际机械加工过程中进行加工余量的预留，可以将多出的部分当作材料加工过程中出现变形的被允许范围。如若材料实施热处理工艺完毕，需要进行二次加工，可以在实际加工处理过程中，基于对材料变形规律，结合反变形等方式，来提升材料的合格率，实现对材料变形的有效控制，降低提升材料质量。

2.5 注重零件结构的合理配置

材料的零件结构在实际热处理过程中也会受到相关因素的影响而发生变形现象。基于此，需要强化对零件结构的合理配置，基于实际生产需求，对材料的薄厚程度进行有效控制。在实际热处理过程中，要想防止零件结构因应力集中而产生形变，需要确保材料的截面保持平整且均匀。要想避免因冷却速度的不同而产生的变形现象，需要注重提高零件结构的对称性。此外，针对零件结构的设计，要想降低变形几率，尽可能在实际设计过程中避免零件出现棱角、沟槽等。而针对零件的交界处，需要基于实际生产需求进行圆角过渡的设置。

3 结语

要想提升金属材料热处理工艺实施效果，降低材料变形的发生概率，需要对当前影响材料变形的因素进行深入分析，进而结合科学合理的控制措施来控制变形问题发生的几率，以此提升材料加工质量。