金属材料热处理变形的影响因素和控制策略分析
宋瑞强 刘星汉 杨娟
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宋瑞强 刘星汉 杨娟 ,. 金属材料热处理变形的影响因素和控制策略分析[J]. 材料科学研究,2021.1. DOI:10.12721/ccn.2021.157007.
摘要: 在金属材料热处理过程中,在把握热处理变形影响因素的基础上,要坚持科学性与实用性原则,通过淬火、冷却以及加工来对热处理变形进行有效控制,确保工件的抗变形能力得到明显增强,提升金属材料热处理效果。工件温度的均匀性与一致性,能够降低热应力的不良影响,变形问题也得到改善,热处理时间的降低,对于工件变形的改善也非常重要。就金属材料热处理变形的影响因素进行分析,明确金属材料热处理减少变形的原则,进一步对金属材料热处理变形的控制策略进行探究,旨在提升金属材料热处理效果,提高工件热处理后的精度。
关键词: 金属材料;热处理;变形影响因素;控制策略
DOI:10.12721/ccn.2021.157007
基金资助:

1 热处理技术的概述

金属材料的传统热处理技术在我国早期被应用,包括多个环节。首先是正火阶段,要将需要加工的金属材料加热到其临界点,此时的金属材料极易锻造加工。在完成正火工作后,要进行退火处理,退火的过程是需要将加热后的材料在空气中静置一段时间,在静置的过程中要保证金属材料的加热温度不能够过低,否则影响后续的加工处理。最后,要进行固热熔处理,将加热后的金属材料能够快速冷却,在金属材料达到冷却效果之后,要对金属进行强度的处理,在热处理的过程中,由于步骤的繁琐,所以热处理技术对于技术的要求相对较高。热处理技术是当前机械制造中的重要环节,热处理能够在不改变技术化学性质的情况下,通过温度的改变,改变金属材料的物理性质,从物理性质出发,达到改变材料性能的目的,主要过程包括加热、保温与冷却环节,以上三个环节需要在加工处理中环环相扣,各个环节的不同流程起到改变金属材料结构的目的。

2 金属材料热处理减少变形的原则

2.1科学性原则

为减少金属材料热处理中变形情况,要保证管理方法的科学性。在实际热处理工作中,要坚持科学性原则,保证理念与手段的科学化,保证技术设备的完善化,对技术材料实施热加工,将变形控制在合理的范围内,确保金属材料热处理达到理想的效果。

2.2实用性原则

金属材料属于不可再生资源,因此在此类资源利用过程中,要减少不必要的资源浪费,重视资源可持续发展。在金属材料热处理过程中,要注意变形的减少,有效利用资源,保护环境,为社会的持续健康发展打下良好的基础。在金属材料热处理过程中,要坚持实用性的原则,节约化、有效性使用材料,加强金属材料热处理中质量控制。

2.3易操作原则

金属材料热处理操作的进行,应合理选择操作场地条件,满足变形控制的科学化、精细化处理要求。要提升变形控制方案的容错率,降低金属材料热处理变形控制所受环境的影响。要简化处理变形控制策略,降低操作难度,有序进行热处理工作。

3 金属材料热处理变形的控制策略

3.1金属材料的热处理

淬火工艺对于金属材料的加工有着重要的作用,是热处理加工的重要环节,但是进行淬火之前,需要根据金属材料的不同类型,选择合适的淬火介质,淬火介质能够直接影响金属材料最终的加工效果,因为在对金属材料进行热加工处理时,金属内部会发生一定的应力变化,这种变化会导致金属的内部结构发生变化,随之产生的影响,就是导致金属材料发生形变。因此要避免这种问题,解决措施是在淬火环节,选择正确的淬火介质,以来减少在此环节中淬火介质对金属的影响,也就需要改变淬火方式,或者是改进创新淬火工艺,淬火方式的改变与创新能够为金属材料的热处理加工工艺带来质的飞跃。在金属热处理的过程中,在淬火的时间把握上也要进行把控,淬火时间的长短能够影响金属材料的强度,也会影响金属材料的变形问题,所以要进行淬火工艺的改进创新,注意淬火的时间控制,提高淬火的质量。

3.2科学冷却在金属材料热处理

金属材料热处理以单介质淬火、双介质淬火、分级淬火以及等温淬火等比较常见。单介质淬火就是在一种介质中冷却淬火零件,操作简便,易实现机械化与自动化,工作效率高,但难于控制淬火速度,极易导致金属材料变形开裂等。双介质淬火是以特殊介质为支持实现快速冷却,淬火零件温度可迅速下降至300℃,在2-3min保温处理后,放置于低冷却速度的介质中,实施二次冷却处理。冷却速度不同的情况下,冷却介质也存在一定差异。金属材料热处理工艺中,冷却速度过快,会导致内部拉应力增大,淬透性受到影响,进而加大变形量,因此要科学选择冷却方案,以确保热处理变形得到有效控制。

3.3 改进淬火工艺热处理技术

应用于金属材料的工艺过程中,淬火是其中重要且关键的一个环节。熟练操作淬火工艺对金属材料热处理技术的应用是非常重要的。传统的淬火工艺已经不能满足人们对于生产技术的要求,随着社会的发展被逐步淘汰。淬火工艺中使用的淬火介质主要有油和水等,针对不同金属材料选用合适的淬火介质来控制金属材料热处理变形状况。如今,淬火工艺的改进与革新成为企业急需解决的问题,企业应该引起高度的关注并在合适的热处理技术上合理调控温度,从而避免淬火工程中出现的麻烦提高淬火效率。在大多数情况下,淬火介质为水时的水温为55℃~65℃,淬火介质为油时的油温为60℃~80℃,将淬火速率调控在正常范围内,有效避免金属材料热处理变形。

3.4 有效加工在金属材料热处理

过程中,机械加工环节需要保证余量存留的合理化,为金属材料变形量提供充足保证,淬火合格率也能够得到明显提升。由于夹装工具不同会对金属材料形状产生影响,因此在金属材料热处理操作过程中,要明确加工零件的要求及特点等情况,对夹装方式进行合理化选择,降低热应力不均衡而造成变形的几率。若金属材料加工过程中需要采取热处理措施,则需要保证金属材料具备形变的条件。要对金属材料变形规律形成正确认识,保证淬火变形合格率,切实提升金属材料质量,依据加工工件技术要求来衡量金属材料变形值,确保变形处于合理范围内。在金属零件实行热处理的过程中,技术人员需要逐步优化机械零件结构,立足于当下企业的生产现状,以及生产技术,高效地把控金属材料的热处理程度,从而避免因为企业生产零件应力集中而导致的变形,确保金属材料的均匀受力。

结束语

综上所述,通过介绍金属材料热处理过程中变形的种类和影响因素分析,明确了金属材料热处理技术使用过程中需要遵守的原则和控制策略研究,更加充分的对金属材料热处理变形有了了解。通过文章分析知道了金属材料热处理流程在实施的过程中,要对金属材料和热处理工艺两者均有足够充分的了解,从而保障工艺的质量并有效避免金属材料热处理变形现象的发生。金属材料热处理变形影响的主要环节包括淬火过程、冷却过程和加工过程等,所以热处理过程中温度的控制至关重要。金属材料热处理技术效率高的企业会在竞争激烈的市场中占得一席之地。不仅会提高企业的知名度和利润率而且在一定程度上减少了资源的浪费并保护社会环境。

参考文献

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