身份证号码：513022197704180023
摘要：大部分的金属其合金都可应用热处理使其物理、化学与力学性能改变，以获得多种使用性能。金属热处理虽然可能使材料的性能改善，但也不可避免的会出现变形，影响工件的强度、寿命、精度等。基于此，本文金属材料热处理变形的影响因素进行分析，并提出减小措施变形的措施。
关键词：金属材料；热处理；变形；措施
前言
金属材料的热处理可以使金属合金内部的结构与组织改变，进而改善材料性能。热处理工艺是使各种金属材料获得优良性能的重要手段。但是热处理工艺除了具有积极的作用之外，在处理过程中也不可避免地会产生或多或少的变形，而这又是机械加工中必须避免的。两者之间是共存而又需要避免的关系，只能采用相应的方法尽量把变形量控制在尽量小的范 围内。笔者根据经验，总结出以下减小金属热处理变形的方法
1.金属材料热处理变形的原因分析
1.1比容变形
在对钢进行热处理的过程中，由于结构的组织相容存在差异，相变过程中出现的体积、尺寸等方面出现的变化就是比容变化。将比容变形运用到生产实践中，主要的方式就是通过特定的热处理工艺获得单纯的比容变形。比容变形具有方向性并不明确的特点，例如在对钢进行热处理的过程中，由于钢的组织结构较为均匀，因此其比容变形在不同的方向上的表现是相同的。同时，比容变形对零件体积、尺寸方面的改变程度与热处理次数无关。
1.2内应力塑性变形
在对钢件进行热处理的过程中，由于加热与冷却不均匀、相变不等时等因素都会导致内应力作用的产生，从而产生内应力塑性变形。内应力塑性变形主要具有以下几个方面的特征：第一，变形方向性较为明显；第二，内应力塑性变形主要作用与零件外形结构、形状，对体积影响并不明显；第三，零件总变形量与内应力作用次数成正比，而内应力作用次数与零件热处理次数相同，这也是内应力塑性变形的根本特征。依据应力产生的根源及表现特征对内应力塑性变形进行划分，主要包括组织应力塑性变形与热应力塑性变形两种类型。
1.3金属材料热处理变形的温度影响因素
热处理工艺在工业生产的应用过程中包含了退火、淬火、回火等多种形式，但总的来讲这些形式都属于热作用过程，主要的阶段为加热阶段、保温阶段与冷却阶段。因此，对热处理工艺进行描述的过程中选取的参数主要包括加热速度与温度、保温时间、冷却速度、热处理周期等。加热炉是热处理工艺中非常重要的工具，加热炉中的温度测量则是热处理工艺中非常重要的工艺参数测量。只有确保热处理工艺温度测量的准确，才能够确保热处理工艺规范的正确执行，从而提高产品的质量。因此，温度是热处理工艺中非常重要的因素，也是变形的关键影响因素。
2.减少金属热处理变形的措施和方法
为了有效地减少热处理所导致的变形，其关键在于选择合适的热处理工艺。通过将不同的热处理工艺进行有效的结合，既能够达到改善性能同时又能够达到减少变形的目的。为了有效的保证工件在热处理后的精度，可以通过研究金属工件热处理变形规律的方法，在加工时进行干预处理，从而使工件在热处理之后的尺寸每个满足设计的要求。这对于工件的变形规律提出了比较高的要求，同时工件的变形也应当满足一致性的要求。这种方式等于金属的热处理要求比较高，是一种比较理想的方法。为了改善金属热处理的变形情况，可以采取以下几个方面的措施：
（1）做好热处理之前的预处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆金属热处理的不同工艺，例如正火、退火等都会影响到金属的最终变形量。正火中的温度过高，都会导致金属材料内部的变形增大，因此在工件的热处理之前都需要进行控制温度的正火处理。在研究中发现在正火处理之后，可以采用等温淬火的处理方法来提高金属材料内部的结构的均匀性，从而减少其变形。对于不同的工件的结构特点，应当采用不同的热处理工序，从而可以有效地减少热处理中的变形，并且使热处理中的变形能够相互的抵消，从而达到改善变形的目的。这种方法一般比较复杂，花费的时间比较多而且成本比较高，对于一些要求精度比较高的零部件可以考虑采用这种方法。
（2）做好淬火处理工艺。淬火冷却是热处理中的关键，如果采用了不合理的介质，那么就会导致工件内部比较大的应力，从而引起工件的变形或者开裂，因此在淬火冷却的过程中应当保证稳定的速度。金属淬火冷却过程对于变形的影响也比较大，如果热冷却处理的速度越快，那么冷却也就越不均匀，从而工件的内部压力也将越大，导致了工件的变形也越大。在淬火冷却的过程中常常采用水和油来作为介质，水在550℃-650℃的范围内的冷却速度比较大，但是在200℃-300℃的范围年其冷却速度虽然已经大幅下降，但是速度仍然比较大，最终容易引起金属材料的变形。但是如果在水中加入一定的盐和碱，那么可以有效的提高在550℃-650℃之间的冷却速度，但是保证了200-300℃之间的冷却速度不变。虽然盐水或者碱水都都常常用来作为淬火的冷却介质，那么都容易引起金属材料的变形。油在200-300℃之间的冷却速度比较慢，可以有效地解决金属材料在淬火时的变形情况。但是油在550-650℃之间冷却速度不大，只能用在合金钢的淬火冷却中。因此在硬度要求一致的前提下，应当尽量使用油来作为介质，油和水在其它条件相同的情况下，油性介质的冷却速度比较慢，而水性介质的冷却速度比较大，从而对于金属的变形影响比较大。
（3）冷却方法的选择。在金属材料的热处理中，冷却也是其关键的步骤。常见的冷却处理方法有双液淬火、单液淬火法、等温淬火以及分级淬火法等，其中单液淬火的方法能够有效的满足自动化和机械化的需要，但是其缺点是难以控制淬火冷却的速度，而且水淬法容易产生变形，而油淬法容易导致工件硬度不均匀以及硬度不足的现象。双液淬火法是将加热的工件先放在进行冷却速度比较快的介质中冷却到300℃左右，然后再立即放入到冷却速度比较慢的价值中到冷却。例如对于结构比较复杂的碳钢工件常常采用水淬和油淬相结合的方法，先在水中冷却到300℃之后再放到油中进行冷却；对于合金钢来说，常常需要采用油淬和空气冷却相结合的方法。在保证工件硬度的要求下，尽可能的采用预冷的方式。分级淬火冷却的方式，能够有效地减少工件内部的热应力和组织预冷，对于改善一些结构比较复杂的工件变形具有重要的帮助。分级淬火是先将加热的工件放到温度比较高的碱液或者盐液中，持续2-5 分钟待工件内外温度一致后放到空气中进行冷却。但是这种冷却方法由于溶液的冷却能力比较低，所以只适用尺寸比较小以及尺寸精度要求比较高的工件。对于一些结构特别复杂以及精度要求比较高的工件，可以考虑采用等温淬火冷却的方法。
（4）夹持方法的选择。不同的夹装方法对于零部件的热处理过程中的变形也具有一定的影响，选择合理的装夹方式可以使工件热处理过程中受热和冷却均匀，对于降低金属组织的应力不均以及变形都具有重要的意义。具体可以考虑使用支承垫圈、补偿垫圈、叠加垫圈等方式，有花键孔的零部件可以考虑使用花键心轴等方式。
3.总结语
热处理可以使工件的机械性能得到改善，提高工件的硬度与强度，但在热处理的过程中会引起变形。我们要重视我国现阶段的热处理技术和装备的改进，不断学习国外先进的技术，提高热处理工件质量及合格率，为我国的热处理行业作出贡献。
参考文献：
[1]黄自力.金属材料与热处理.教学方法浅谈[J].教育界.2012（3）
[2]雷声.齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008（5
论文作者:徐海英
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2016/1/12
标签：工件论文; 金属材料论文; 比容论文; 速度论文; 工艺论文; 塑性论文; 方法论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;