曹立坤

（哈電集團（秦皇島)重型裝備有限公司，河北秦皇島 066000)

金屬熱處理過程中變形問題的防范措施

曹立坤

（哈電集團（秦皇島)重型裝備有限公司，河北秦皇島 066000)

合理的金屬熱處理，可以極大地優(yōu)化金屬材料的性能，使材料在性能發(fā)生變化以后，滿足不同的使用要求。金屬熱處理的過程中，對熱處理的結(jié)果產(chǎn)生影響的因素較多，極易導(dǎo)致形變的發(fā)生，影響熱處理的效果，進(jìn)一步影響到構(gòu)件的精度、強度以及使用壽命。只有合理控制熱處理的形狀改變量，才能使工件具有良好的使用性能。因此，就金屬熱處理過程中變形問題的防范措施進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

金屬熱處理；變形問題；防范措施

1 金屬熱處理產(chǎn)生變形的原因

工業(yè)不斷發(fā)展，金屬材料的應(yīng)用范圍逐漸拓展。伴隨著我國制造業(yè)的持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展，對不同種類的金屬構(gòu)件進(jìn)行合理加工和使用已經(jīng)成為行業(yè)的發(fā)展趨勢之一。我國的汽車、輪船、建筑等領(lǐng)域不斷優(yōu)化自身的生產(chǎn)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，對金屬部件的熱處理工藝，相應(yīng)的提高了標(biāo)準(zhǔn)和要求，管理必須更加嚴(yán)格。在對金屬部件的進(jìn)行熱處理時，往往會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，主要原因如下：

1.1 內(nèi)應(yīng)力塑性變形

在對金屬進(jìn)行熱處理的過程中，由于加熱和冷卻的不均勻，導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生不相等的變形，同時，產(chǎn)生了一定的內(nèi)應(yīng)力。在塑性條件下，出現(xiàn)了塑性變形。由于部件的內(nèi)層和外層的加熱速度與冷卻速度是不同的，所以不同位置的溫度數(shù)值并不一致，出現(xiàn)了不同程度的熱脹冷縮，這就是熱應(yīng)力塑性變形。

1.2 比容變形

熱處理時，不同相的比容存在一定的差異，在出現(xiàn)相變時，出現(xiàn)的體積變化以及尺寸變化都是比容變形。比容變形通常僅和奧氏體中的碳元素和合金元素的含量相關(guān)，和處于游離狀態(tài)的碳元素、鐵素體含量以及比容變化的差值相關(guān)。

2 金屬熱處理變形改善的技術(shù)方法

在進(jìn)行金屬熱處理過程中，需要明確處理中金屬出現(xiàn)變形的原因，然后才能針對原因采取很好的措施進(jìn)行解決。在處理中，不同的金屬元素必然會受到多重因素的影響，在變形出現(xiàn)時，結(jié)合金屬變形的本質(zhì)原因進(jìn)行有針對性的分析，以提出變形問題改善和解決的有效措施和方案。只有應(yīng)用正確、合理的技術(shù)措施對金屬進(jìn)行處理，才能控制變形。

2.1 合理安排零件結(jié)構(gòu)

金屬熱處理以后，在進(jìn)行冷卻的過程中，厚度較小的位置冷卻速度快，厚度較大的位置冷卻速度慢。為了滿足實際的生產(chǎn)要求，盡可能避免工件出現(xiàn)較大的厚度差，保證零件截面的均勻性，避免或者降低由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致的形狀畸變和開裂；保持工件結(jié)構(gòu)和材料、組織的對稱性，避免或者降低由于冷卻不均勻而引起的形狀畸變。

2.2 合理控制溫度

金屬熱處理應(yīng)該保證溫度的合理性，實際操作時，由于金屬在溫度的影響下，會發(fā)生形狀的改變，所以如果溫度控制不合理就會發(fā)生熱處理溫度不均勻的現(xiàn)象，使熱處理的效果受到較大的影響。金屬熱處理的處理效果和溫度密切相關(guān)，部件在進(jìn)行加工的過程中由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)會受到影響，所以發(fā)生形狀的改變，在經(jīng)過AC3線以后如果可以合理控制溫度，將會降低形狀的改變所產(chǎn)生的影響。

2.3 合理的冷卻方法

金屬在淬火以后出現(xiàn)形變也是一個重要的形變因素。熱處理的速度過快，將會導(dǎo)致冷卻的不均勻，產(chǎn)生較大的應(yīng)力，同時模具出現(xiàn)較大的變形。為了保障模具的硬度滿足要求，可以首先預(yù)冷，然后分級進(jìn)行淬火處理，可以降低金屬淬火時所產(chǎn)生的熱應(yīng)力以及組織應(yīng)力，降低形狀的改變量。

2.4 控制爐溫均勻

金屬構(gòu)件的鍛造工藝存在較大的差別，結(jié)構(gòu)各異。在熱處理過程中，由于構(gòu)件自身結(jié)構(gòu)的差異性，所以受熱時可能會出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。在進(jìn)行加工時，由于熱量的產(chǎn)生和爆發(fā)并不均勻，所以在鍛造金屬時，爐中的溫度變化各不相同，部件的加工并不會受到溫度的影響，加工之前首先進(jìn)行合理的預(yù)處理，完成以后再采用滲碳的處理方法，使?fàn)t中溫度的均勻性得到有效提高。

2.5 預(yù)先熱處理

金屬熱處理之前的金相組織會對熱處理所產(chǎn)生的形狀改變量具有較大的影響，對于形狀復(fù)雜程度高、要求嚴(yán)格、容易產(chǎn)生變形的工件，需要進(jìn)行合理的金屬熱處理，對于容易發(fā)生形變的構(gòu)件，必須進(jìn)行合理的預(yù)先熱處理，消除網(wǎng)狀碳化物和粒徑粗大的物質(zhì)。

2.6 保證裝夾方式和夾具的合理性

如果裝夾方式合理，夾具選擇正確，則可以保證工件在加熱或者冷卻的時候受熱或者降溫均勻，不會由于受熱不均勻或者溫度降低不均勻而出現(xiàn)組織應(yīng)力發(fā)生變化的現(xiàn)象，導(dǎo)致工件的形狀改變量增加。

3 結(jié)語

合理的熱處理工藝可以使金屬構(gòu)件的力學(xué)性能得到極大的優(yōu)化，更好地在不同的領(lǐng)域當(dāng)中得以應(yīng)用。但是在實際的熱處理過程中，不可避免地會產(chǎn)生金屬的形狀改變。技術(shù)人員必須認(rèn)真分析導(dǎo)致形變的原因，針對原因采取有效的控制措施，不斷優(yōu)化熱處理工藝，使形狀改變量減小，構(gòu)件的性能得到優(yōu)化，促進(jìn)金屬熱處理的工藝水平穩(wěn)步提高。

[1] 張利云.淺談如何減小金屬熱處理變形[J].科技資訊，2013，（23）.

[2] 孟祥琦.鋁合金材料的應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞特性實驗研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2012.

[3] 于靜.基于強脈沖電流金屬材料裂紋止裂及愈合技術(shù)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2014.

Precautions Against Deformation in the Process of Metal Heat Treatment

Cao Li-kun

Metal heat reasonable treatment，to optimize the performance of metal materials can greatly，make the material after the performance change and meet different requirements of the application process of metal heat treatment，there are many factors that affect the result of heat treatment，can easily lead to the occurrence of deformation，the influence of heat treatment effect，further affect the component precision，strength and service life.Only when the shape change of the heat treatment is properly controlled can the workpiece be well used.In this paper，the precautions against deformation in the process of metal heat treatment are discussed in detail.

metal heat treatment；deformation problem；preventive measure

TG157

A

1003–6490（2017）11–0074–01

2017–09–07

曹立坤（1981—），女，河北昌黎人，工程師，主要研究方向為設(shè)備制造。