金属材料由于其强度高、硬度大，经常被用在各种建筑、航天、以及生活当中，但是其也有很多的缺点，比如耐腐蚀性差、抗疲劳性能差等，因此需要对其进行处理来改善其性能。金属材料通过各种处理手段，比如加热、保温和冷却等，可以得到我们所想要的性能，这种热加工工艺被称为热处理工艺。在石器时代就出现这种热处理工艺，然后经历铜器和铁器时代，优化完善为现代的模式。金属材料的热处理是最为重要的步骤，其可以不改变材料的本质以及形状，只改变其表面的化学组成，就可以得到我们所需要的性能，并且材料的性能也会得到改善，提高材料的质量，而这是肉眼所不能看到的。因此为了使金属材料具有优异的化学性能和物理机械，采用热处理工艺对金属材料进行再加工。在机械工业中，铝合金是使用最为广泛的材料，比如制作窗框、门板等，因此对铝合金进行热处理工艺，进而推断出其对金属材料的影响情况。
1影响因素
在对金属材料进行热处理时，影响其变形的因素有：（1）温度的影响。金属材料具有自身的临界加热温度，并且在对其进行热处理之后，随着热处理温度的降低，耐高温性能降低。在某个临界温度，金属材料的热应力及结构的张力不断变化，导致金属材料的性能受到影响。（2）冷却介质的影响。在热处理过程中，最为重要的就是淬火介质的使用，但搅拌方法和冷却介质的速率等因素会影响材料的变形，最终由于材料组织的改变导致金属材料的变化，冷却剂对金属材料的稳定性会产生重要的作用。（3）预处理的间接作用。在进行加工之前，某些材料需要经过预处理，消除金属材料的原始内部张力。通常，预处理的工艺技术是标准化方法。如果在标准化过程中的冷却环节中，金属材料未充分冷却，这些问题会直接对金属材料的性能造成严重的影响。
2影响机理
金属材料的热疲劳性能反映抗疲劳性能。金属材料中的碳化物聚集会影响热疲劳裂纹的产生。对碳化物的聚集进行建模，然后对其模型进行分析得知，碳化物在热、冷交换的环境中会发生聚集。一个颗粒较小，但当其在持续循环中，小颗粒之间相互碰撞聚集到一起，变成大颗粒，碳化物就此形成。同时在这一过程中产生裂纹，并且逐渐从微裂纹而变成为裂纹。另外，金属材料中杂质与少碳化物还不相容，这就会导致其产生微裂纹，当微裂纹的尺寸和颗粒的尺寸相近时，在热、冷相互交换的条件下，在环境对材料施加应力时，如果裂纹处的受到的应力较大，会导致裂纹扩展，最终热疲劳性裂纹产生。
3 性能验证与结果分析
实验过程：（1）工作人员要注意在操作场地上进行清洁，清理电源表，保证场地干净，确保能够正常工作；（2）工作人员要遵从规章制度，穿戴好各种防护设备，保护好自己；（3）工作人员操作机器时要迅速升高室内温度，控制和确保材料温度，保持表面的硬度尽可能低；（4）注意室内的温度，快速加热，长期放电，进行维护；（5）对于操作步骤一定要按相关标准进行，以保证整个过程的安全性。冷循环600次后的表面材料，单个材料中的裂纹不均匀，循环 1200 次后的裂纹更多。实验记录如下表。
表1不同温度下以及不同循环次数下的数据
实验记录表明，在使用相同的热处理条件时，同一样品的循环次数与较大的裂纹宽度和面积是成正比的，即随循环次数的增加，损伤因子升高。随着循环次数增加，裂纹总长度降低，即随着循环次数增加，损伤因子降低。
4 验证结论
根据上述论述，在循环次数为600时，样品产生了裂纹，在此之后虽然新的导致裂纹产生的条件出现了，但是之前的裂纹产生已成为主要部分。在冷热交替应力的条件下，一些裂纹变大而形成了较大的裂纹，而由于后期应力撤掉，其他小裂纹没有再次发生变大的情况。同时随循环次数增加，裂纹发生氧化会减少，而且这些裂纹经过酸洗、抛光就不会存在了。因此，金属材料其热处理循环600次时的裂纹长度，要比循环次数1200次的大。金属材料经过热处理后，强度提高，热疲劳性能变好。
参考文献：
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