摘要：伴随当前我国经济发展速度进一步加快，金属制造等行业发生了天翻地覆的变化。所以，在金属材料深加工过程中，热处理技术的应用能够改变金属材料的结构特点以及使用性能，从而促使金属材料的稳定性能增加。但是在热处理过程中，也会造成金属元件变形以及开裂现象，导致金属元件的使用性能受到影响，元件的硬度以及强度也会减弱。为降低变形量，就需要对热处理工艺的温度进行准确把握，从而提升金属材料的整体质量。因此，文章主要对金属材料热处理变形的影响因素和控制策略进行了简要的分析，通过相关方法的使用来更好地对金属材料热处理引发的变形现象进行改良或者预防。
关键词：金属材料；热处理变形；影响因素；控制策略
热处理技术主要是通过对金属材料进行热加工而改变金属材料的外在物理属性或者是其内在的化学性质。热处理过程，因为零件热处理过程内部存在热应力和组织应力，所以不可避免的存在零件变形问题。如何减少变形，保证零件热后尺寸就是我们迫切需要解决的问题。针对我公司产品变速箱齿轮而言，热处理变形主要影响齿轮装配精度，轻则行驶中异响，严重的会导致挂挡失败甚至变速箱打齿。
一、金属材料热处理工艺的优点
为有效提升金属材料的各项性能，需要给予热处理加工，从而在多重方式的淬炼下，最大化降低金属材料中出现的网状碳化物等相关杂质，同时也能够对金属颗粒进行细化，进而将金属材料的内应力消除彻底，最大化提升金属材料的强度以及韧性，保证金属材料能够更好的应用于工业生产中。同时金属材料热处理能够帮助金属材料塑型，原子结构在受到热应力以及重力势能的作用下，其原子结构就会被破坏，从而减弱了金属材料的塑型难度。在工程生产上，就可以根据实际生产情况，对金属材料实施再塑型，从而将其应用于精密细致的机械零件加工中。此外，金属材料热处理具有延长金属材料使用寿命的特点，且能够全面提升金属材料的力学性能，从而避免金属材料出现表面损伤或者局部塑性形变，以及金属材料断裂现象。并且热处理能够最大化减少应金属材料负荷运转出现的其他问题，基于此，金属材料的整体使用寿命也会有所延长，工业生产成本减少，保证各企业获得更多的经济收益。
二、金属材料热处理变形的影响因素
1.应力状态因素
在进行金属材料热处理的时候，由于密度结构等因素的影响可能会导致材料在热处理的时呈现出冷热分布不均的状态。在展开热处理工艺的过程中包含了加热、保温和处理三个部分。在加热和保温量过程当中，温度高低会对材料内部结构形态造成影响，所以金属材料发生形变，一般情况下，材料内部应力不均匀导致形变概率增加，对金属材料热处理产生一定影响。
2.淬火介质因素
通过相关事件分析发现，在进行热处理工艺当中，合理地选择淬火介质具有非常重要的意义，直接和材料形变情况的出现息息相关。在实际进行处理的过程中，一定要合理选择淬火介质质量，这会直接影响金属材料的最后效果。与此同时还会制约淬火的稳定性，在介质搅拌的过程中，介质搅拌的方式和搅拌的速度也会对材料产生影响。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
常用的预处理方法主要是正火处理方法，这种方式可以进一步地消除应力，然而会由于场地等因素的限制，导致正火的过程中，冷却多为材料的堆冷，这样会造成材料在加热炉内的冷却效果受到一定程度的影响，出现冷热不均等问题，这样很容易导致材料出现组织不均匀，这样的材料在进行热处理的过程中会造成形变的情况出现，如果没有采取合理的方式进行正火，可能会让变形的概率大幅度提升。通过分析发现，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。
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三、改善金属材料热处理变形的控制措施
1.选择合理的淬火介质
在当前，我国金属材料热处理的过程中淬火热处理是非常重要的一种热处理方式。在此过程中由于介质应用不当等因素都会导致热处理的过程中，金属材料内部作用力出现一定的变化，在出现形变的过程中出现不可逆的弯曲。为了应对这些因素，对金属材料形变问题进行改善，即需要专业人士在实际操作过程中对淬火处理的工艺进行充分的重视，将金属材料的形变比例降低。在此过程中，淬火降温是需要进一步地控制淬温度降低的速率，如果温度降低的速度过快或者过慢都有可能导致金属受热不均匀，导致形状发生改变，因此在实际处理过程中将将淬火操作失误概率降到最低，操作人员原有工作标准基础上，对淬火工艺进行改进，将冷却速度进行调节，控制材料变形量，像油和水是常用的淬火介质，为了提升淬火速度。
2.对锻造以及预热处理进行控制
合金工件淬火前期，如果给予适当的处理，就会在很大程度上减少变形的影响。例如，某些高碳工具钢制造工件，在热处理过程中，需要确保制造淬火以及锻造工艺的合理性，从而最大限度减少金属材料中出现的网状碳化物以及偏析均匀现象。而对于一些制造标准较高的工件，就需要做好应力退火、正火以及调试处理工作，从而有效降低热处理过程中出现的工件表面开裂以及合金变形现象。在淬火冷却时，需要重点选好介质，水和油是重要介质。需要将水温控制在550℃~650℃之间，从而提升冷却速度。冷却速度高，在200℃~300℃之间，冷却速度下降快，会导致金属变形。
3.减少金属材料热处理过程中产生的残余应力
金属材料热处理过程中产生的残余应力，容易导致其表面保护膜被破坏，产生变形与开裂问题，降低了金属材料的质量。为解决这一问题，相关工艺部门必须减少金属材料热处理过程中产生的残余应力。例如，根据金属材料的不同性质，在其中加入一定比例的合金元素，能够有效优化金属材料抗应力性能，延长金属材料的工作寿命，使其良好适应热处理工艺处理。除此之外，相关部门在开展金属材料热处理工作前，要注意金属材料本体缺陷的处理，防止因金属材料表面过度粗糙、存在划伤、裂纹等不利因素，导致在淬火过程中因热胀冷缩的作用力而引起变形或开裂，对金属材料进行检测，采用焊接、高温塑变等方式对金属材料进行修复，保证后续热处理工作的稳定由于开展。
4.加强对金属材料热处理过程中冷却技术的选择
把控冷却作为金属材料热处理过程中的重要环节，其在冷处理的过程中将残余奥氏体转化为马氏体，增大金属材料体积，再经过回温与淬火，分解马氏体，当冷却技术选择应用不当时，容易导致金属材料承受不住应力松弛的影响，诱发变形与开裂问题。针对这一情况，相关部门在进行金属材料热处理过程中，必须加强对冷却技术的选择把控工作。例如，相关部门可根据金属材料的尺寸大小进行考量，结合对原材料的微观原子结构如碳化物数量、合金元素含量、纤维锻造方向及金属材料的应用方向等多种工艺参数进行分析，针对性选择最为合适的冷却处理手段。
结束语：
热处理作为金属材料处理中必不可少的一部分，一直以来得到工业部门的重视。与此同时，对于热处理工艺的研究人员也需要不断提升自身的综合素养，从而不断创新，对金属材料热力学性能进行全面分析，促使金属材料热处理的工艺水平提高。
参考文献：
[1]高静,申志敏.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].应用能源技术,2017(6):12-14.
[2]刘业超,张本权,许冰,等.论金属材料热处理变形的影响因素及减小措施[J].中国机械,2015(4):118-119.
论文作者:何佩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
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