金属材料热处理变形的影响因素与控制
颜凤玲
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

颜凤玲,. 金属材料热处理变形的影响因素与控制[J]. 新材料,2021.6. DOI:10.12721/ccn.2021.157999.
摘要: 信息技术的冲击下,我国机械领域为了紧跟新市场的发展脚步,强化企业发展效果, 逐步引用了金属复合结构材料,在具体使用的过程中也取得了不小的成就。作为金属材料加工中的重要工序,热处理加工的效果直接影响到金属材料加工效果以及金属材料的质量。针对热处理技术的应用,其主要目的是提升金属材料的性能,以此提升金属材料的利用率,充分发挥金属材料的作用与价值。但是在当前热处理工艺实施过程中,其影响因素的存在导致金属材料极易出现变形的情况,进而对金属材料应用造成负面影响。
关键词: 金属材料;热处理;变形因素;控制
DOI:10.12721/ccn.2021.157999
基金资助:

一.金属材料热处理变形影响因素分析

在进行金属材料的热处理时,通常会因为材料自身的密度、结构以及外部因素的影响,而出现冷热分布不均匀的的状况。一般情况下金属材料的热处理主要分为加热、保温以及冷却三部分内容,由于金属材料受热及冷却时,随着温度的变化,其内部结构的应力也会随之发生改变,从而增加了金属材料变形的几率。大多数情况下,在进行金属材料的热处理时,都会出现因为材料内部应力分布不均匀而造成的变形,也就是通常所说的内应力塑性变形。这种变形最显著的特点是,不仅其方向性非常显著,而且发生频率也相对较高。

金属材料内部应力结构会随着金属材料热处理的次数而发生改变,也就是说金属材料进行热处理的次数越多,内应力结构的变化也就越明显,正是因为受到这样的影响,从而导致了金属材料的结构不形状都出现了显著的变化。但是金属材料内应力塑性变形并不会影响到金属材料本身,这种变化只是针对于材料的内部结构。在进行内应力塑性变形实际的分析后发现,导致金属材料内应力产生的因数有很多种,而不同因素引发的变形方式也不同。

在金属材料热处理过程中比较常见的内应力塑性变形主要有组织应力变形和热应力变形两种。金属材料处于温度环境下迚行加热冷却处理时,必须要掌握金属材料的热应力变形,否则无法实现金属材料的组织应力变形,也就是说,金属材料自身的淬透性、材料形状以及加热冷却方式直接决定着组织应力变形。经过分析内应力塑性变形的种类和特点后发现,虽然在实际的操作过程中,已经掌握了对金属材料的加热、保温以及冷却等技术和工艺,但是经过实际的操作发现,在金属材料热处理的过程中还必须充分的重视正火、淬火、回火以及退火等工艺,才能从根本上保证金属材料热处理的质量不水平不断的提高。在金属材料热处理的过程中,必须根据材料种类的不同进行操作流程的调整和变化,同时对材料热处理过程中的相关信息数据和参数及时的收集和整理。由于目前我国针对金属材料热处理工艺的温度控制不检测能力还较为薄弱,无法准确的控制材料热处理过程中温度检测的精度,所以造成了金属材料的结构在热处理的过程中受到损坏,同时金属材料内部的不容差异也很大。如果热处理过程中没有严格的按照要求进行温度控制的话,也会增加了金属材料热处理发生变形的几率。

二.提高金属材料热处理变形的影响因素的控制措施

1.淬火介质的选择

对于淬火介质的选择,如果选择的不够合理,那么就会加大金属材料的内部应力,也就出现了金属材料变形的情况,严重的会使金属材料出现开裂问题,对整体的质量造成严重的影响。目前,所选择的淬火介质,主要的是油与水。那么在实施的过程中,对具体的温度有一定的要求,最适合的是在550℃-650℃之间,能够使淬火的效果达到最佳的状态,并且冷却速度也比较好。但是,如果温度控制在200℃-300℃之间,那么就会降低冷却效果,整体的速度也比较缓慢。一旦冷却的速度降低,就会发生材料变形的情况。对此,需要添加盐液与碱液, 能够提升整体的冷却速度,对金属材料的变形加强控制。如果是针对硬度比较高的金属材料热处理的加工,则需要选择油淬火介质,能够满足加工的需求,还有效地降低变形几率。

2.优化机械零件结构

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。如果在金属材料冷却的过程中,因为技术人员对冷却的时间掌握不当而导致的变形, 技术人员就需要逐步提升零件的对称性, 特别是在设计之前,需要充分的思考零件中的沟槽位置,对于零件的边界线,技术人员也要加以重视,尽量采用圆角的弧度,强化金属零件的设计效果,为热处理技术的使用奠定坚实的基础。

3.增加预处理环节

根据研究发现,虽然大部分的金属材料形变问题都出现在实际操作中的热处理环节, 但是不仅仅只有热处理环节的不当会造成一定程度的形变问题。由此认为,在实际的操作环节, 应用热处理处理金属材料的前期,可以通过加设预处理环节的方式将金属内部的分子结构进行完善,提升其均匀性的同时并结合不同金属材料的不同物理性能合理的进行后续热处理安排,从而避免金属材料因其材料自身原因造成后续形状改变控制的失败。例如,在实际的操作环节,可以根据实际的工艺需要选择适当的退火工艺,这一退火工艺的应用不仅仅能够在很大程度上及时的降低金属材料在热处理环节可能受到不同温度的影响,从而保证减少形变几率的同时为后续的金属材料热处理提供保障。

4.冷却方法的科学选择

目前,针对金属材料热处理的方式主要有双液淬火、单液淬火等方式,而所谓的双液淬火主要是将金属材料放入冷却速度相对较高的介质当中,使其温度可以在短时间内迅速的下降至300℃左右,然后再将其放入冷却速度低的介质中进一步冷却。而单液淬火则指的是利用单一的介质进行材料的冷却处理,虽然这种方式可以促迚淬火工作效率的提升,但是却无法控制淬火的速度,金属热处理经淬火后的冷却环节对金属变形也有极大的影响;如果金属在热处理过程中冷却速度过快的话,就会造成金属表面冷却的不均匀,而这就增加了金属的拉应力,最终导致工件变形量的增加。必须在确保金属强度不受影响的情况下,采用预冷以及分级降温的方式迚行金属材料热处理的冷却,才能从根本上降低金属冷却不均匀导致的金属内部应力组织的变化。

5.科学合理的选择装夹方式和夹具

在加热、冷却过程中装夹方式的不同,加工件形状受到的影响也就不同,必须根据零件的实际情况迚行装夹方式和夹具的选择,才能降低因为热应力的不均匀所造成的工件变形;而且在实际应用的过程中可以根据应用的要求和特点对装夹的方式迚行改变。

6.提高工作人员的专业技术水平

想要提高金属材料的加工生产水平,企业还应该提高操作人员的专业技术水平,应该引进更加先进的生产设备,定期组织操作人员进行专业技术培训。提高了操作人员的专业技术水平,操作人员就能更加了解各种金属材料的特性,进而更加科学合理的使用不同的加工工艺,同时也能更加规范的完成工艺流程,进而就能保证最后的生产质量,减少金属材料热处理是出现变形问题的可能。

结语:

综上所述,在金属材料进行热处理的过程中,会受到各种因素的影响导致金属材料出现变形,要想提升金属材料热处理工艺实施效果,降低材料变形的发生概率,需要对当前影响材料变形的因素进行深入分析,进而结合科学合理的控制措施来控制变形问题发生的几率,以此提升材料加工质量。

参考文献

[1]黄斐 金属材料与热处理工艺相关性分析[J] 世界有色金属 2017(16):257-258

[2]王玉辰 金属材料热处理变形的影响因素和控制策略[J] 山东工业技术2019(02)

[3]刘旭升 金属材料热处理变形的影响因素与控制[J] 世界有色金属 2019(13) : 132-133

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。