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摘要：近年來(lái)，在工業(yè)生產(chǎn)蓬勃發(fā)展的影響下，各行各業(yè)對(duì)金屬材料的需求量愈來(lái)愈大，金屬材料廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備的制造方面。利用熱處理技術(shù)進(jìn)行金屬材料深加工，能夠提升金屬材料性能，保證其穩(wěn)定性。本文將針對(duì)金屬材料熱處理變形及開裂問(wèn)題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理工藝；變形及開裂

1金屬材料熱處理工藝的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)分析

1.1金屬材料熱處理工藝的應(yīng)用

金屬材料熱處理分為四個(gè)步驟:退火、正火、淬火、回火。在熱處理過(guò)程中，將金屬材料放進(jìn)特制裝置中，加熱到臨界溫度30°~50°之間，保溫暫緩一定時(shí)間，再進(jìn)行緩慢冷卻，以此提高其各項(xiàng)性能。

1.2金屬材料熱處理工藝優(yōu)勢(shì)

提高金屬材料各項(xiàng)性能：金屬材料熱處理工藝的應(yīng)用，使金屬材料經(jīng)過(guò)多重方式的淬煉，減少金屬材料中存在的網(wǎng)狀碳化物等雜質(zhì)，細(xì)化金屬顆粒，消除金屬材料內(nèi)應(yīng)力，從根本上提高金屬材料的韌性與強(qiáng)度，有助于其在工業(yè)生產(chǎn)中得到更有效的利用。幫助金屬材料塑型：金屬材料在熱處理過(guò)程中，原子結(jié)構(gòu)受熱應(yīng)力與重力勢(shì)能的雙重作用，原子結(jié)構(gòu)被破壞充足，在加熱過(guò)程中金屬材料得到一定程度的軟化，降低了金屬材料塑型的難度，工業(yè)生產(chǎn)方面可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)金屬材料進(jìn)行再塑型，用于制作一些較為精密細(xì)致的機(jī)械零件。延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命：金屬材料熱處理工藝的應(yīng)用，從根本上提升其力學(xué)性能，幫助其能夠抵抗局部塑性形變或抵制表面損傷的能力，使其在熱應(yīng)力與重力勢(shì)能的作用下不斷裂，能夠有效抵抗金屬材料斷裂問(wèn)題，減少應(yīng)金屬材料超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而帶來(lái)的各項(xiàng)問(wèn)題，真正的延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命，降低工業(yè)生產(chǎn)成本，獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2金屬材料熱處理中造成變形與開裂的主要原因

2.1金屬材料熱處理過(guò)程中的冷卻方法選擇錯(cuò)誤

金屬材料熱處理過(guò)程共分為退火、正火、淬火、回火共四個(gè)步驟，在這一過(guò)程中，對(duì)于冷卻技術(shù)的要求較高，冷卻技術(shù)選擇錯(cuò)誤，容易導(dǎo)致金屬材料冷卻不均勻問(wèn)題的出現(xiàn)，不利于金屬材料產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，對(duì)其后期應(yīng)用產(chǎn)生不利影響。目前金屬材料熱處理中主要應(yīng)用雙液淬火與單液淬火兩種方式，這兩種方式各有其優(yōu)勢(shì)及缺陷所在，雙液淬火法能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料的快速降溫，但其淬火效率較慢，而單液淬火法使用于熱處理工作量較大的金屬材料，但其淬火速度不可控。金屬材料熱處理過(guò)程中對(duì)冷卻方法的選擇不當(dāng)，影響金屬材料的變形有效控制應(yīng)力，不利于熱處理質(zhì)量的提升，對(duì)金屬材料的性能提升產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.2溫度控制不合理

金屬材料熱處理過(guò)程中，對(duì)溫度控制的要求極高，在各個(gè)步驟中對(duì)溫度控制有著不同的要求，溫度控制失衡是造成金屬材料熱處理變形及開裂問(wèn)題的主要原因之一。對(duì)金屬材料加熱爐內(nèi)的溫度不重視，未經(jīng)過(guò)精密的溫度測(cè)量而直接輸送金屬材料進(jìn)行熱處理，容易造成金屬材料質(zhì)量問(wèn)題，甚至導(dǎo)致金屬材料報(bào)廢、不能投入使用。在金屬材料熱處理過(guò)程中，對(duì)加熱速度、加熱溫度、保溫時(shí)間等各項(xiàng)工藝參數(shù)的把控不穩(wěn)定，熱處理工藝技術(shù)得不到科學(xué)規(guī)范的落實(shí)，容易導(dǎo)致金屬材料變形與開裂等缺陷的發(fā)生，金屬材料的表面硬度降低，淬透性受到不利影響，金屬材料不能夠適應(yīng)熱應(yīng)力變形的壓力，屈服強(qiáng)度降低，導(dǎo)致金屬材料的質(zhì)量下降。

2.3熱處理過(guò)程中殘余應(yīng)力引起金屬材料變形與開裂問(wèn)題

拉應(yīng)力在正常的金屬材料熱處理過(guò)程中，不會(huì)導(dǎo)致變形與開裂問(wèn)題，但當(dāng)拉應(yīng)力與多項(xiàng)應(yīng)力同時(shí)存在，產(chǎn)生對(duì)沖關(guān)系時(shí)，金屬材料所承受的總應(yīng)力大于臨界值，殘余應(yīng)力體系導(dǎo)致金屬材料變形與開裂問(wèn)題。或因工作環(huán)境存在雜質(zhì)、熱處理使用溫度、工作介質(zhì)與殘余應(yīng)力體系的多重因素作用下，金屬材料的抗腐蝕性能與防開裂能力大大降低，誘發(fā)開裂敏感性，使金屬材料表面的控制裂紋保護(hù)膜破裂，出現(xiàn)局部開裂、變形現(xiàn)象，影響了金屬材料的使用質(zhì)量與壽命，不利于其廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件制作與工業(yè)生產(chǎn)中。

3如何避免金屬材料熱處理中變形與開裂問(wèn)題發(fā)生

3.1加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理過(guò)程中冷卻技術(shù)的選擇把控

冷卻作為金屬材料熱處理過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，其在冷處理的過(guò)程中將殘余奧氏體轉(zhuǎn)化為馬氏體，增大金屬材料體積，再經(jīng)過(guò)回溫與淬火，分解馬氏體，當(dāng)冷卻技術(shù)選擇應(yīng)用不當(dāng)時(shí)，容易導(dǎo)致金屬材料承受不住應(yīng)力松弛的影響，誘發(fā)變形與開裂問(wèn)題。針對(duì)這一情況，相關(guān)部門在進(jìn)行金屬材料熱處理過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)冷卻技術(shù)的選擇把控工作。例如，相關(guān)部門可根據(jù)金屬材料的尺寸大小進(jìn)行考量，結(jié)合對(duì)原材料的微觀原子結(jié)構(gòu)如碳化物數(shù)量、合金元素含量、纖維鍛造方向及金屬材料的應(yīng)用方向等多種工藝參數(shù)進(jìn)行分析，針對(duì)性選擇最為合適的冷卻處理手段。如圖1所示，圖1為某工廠需進(jìn)行熱處理工作的金屬材料尺寸。

3.2精確金屬材料熱處理過(guò)程中對(duì)溫度的控制

在金屬材料熱處理工藝規(guī)范中，溫度是其中的重要參數(shù)，溫度測(cè)量不準(zhǔn)確、控制不合理，都會(huì)對(duì)熱處理產(chǎn)生不良影響，降低金屬材料應(yīng)用質(zhì)量。為解決這一問(wèn)題，相關(guān)工業(yè)部門必須精確金屬材料熱處理過(guò)程中對(duì)溫度的控制工作。

3.3減少金屬材料熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力

金屬材料熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，容易導(dǎo)致其表面保護(hù)膜被破壞，產(chǎn)生變形與開裂問(wèn)題，降低了金屬材料的質(zhì)量。為解決這一問(wèn)題，相關(guān)工藝部門必須減少金屬材料熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。例如，根據(jù)金屬材料的不同性質(zhì)，在其中加入一定比例的合金元素，能夠有效優(yōu)化金屬材料抗應(yīng)力性能，延長(zhǎng)金屬材料的工作壽命，使其良好適應(yīng)熱處理工藝處理。除此之外，相關(guān)部門在開展金屬材料熱處理工作前，要注意金屬材料本體缺陷的處理，防止因金屬材料表面過(guò)度粗糙、存在劃傷、裂紋等不利因素，導(dǎo)致在淬火過(guò)程中因熱脹冷縮的作用力而引起變形或開裂，對(duì)金屬材料進(jìn)行檢測(cè)，采用焊接、高溫塑變等方式對(duì)金屬材料進(jìn)行修復(fù)，保證后續(xù)熱處理工作的穩(wěn)定由于開展。

4總結(jié)

熱處理作為金屬材料處理中必不可少的一部分，一直以來(lái)得到工業(yè)部門的重視。為解決處理金屬材料熱處理中的變形與開裂問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)人員必須深入探索剖析造成金屬材料熱處理變形與開裂的主要原因，并針對(duì)性提出相應(yīng)措施進(jìn)行解決。從根本上提高金屬材料各項(xiàng)性能，避免因熱處理引發(fā)的問(wèn)題而導(dǎo)致金屬材料不可使用，造成不必要的資金浪費(fèi)，阻礙了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步完善發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者：趙梅春 孫志輝 單位：河南衛(wèi)華重型機(jī)械股份有限公司