引言
在现代工业的快速发展下，各个行业发展对金属材料的需求量加大，金属材料开始被人们广泛的应用在机械设备制造中。借助热处理技术能够实现对金属材料的深加工处理，金属材料在经过深加工处理之后会有效提升材料的稳定性。
1金属材料热处理工艺概述
金属材料的热处理包含退火、正火、淬火、回火四个步骤，在进行热处理时，金属材料加热到临界温度30~50益时，需要暂缓一段时间再进行加工。通过必要的金属材料热处理加工能有效提升金属材料的性能，特别是在经过热处理时，一些掺杂的网状碳化物、细化颗粒物等会残留在材料上，消除金属材料的内部应力，提升金属材料的柔韧性和强度，使其能在工业生产中得到更有效的利用。另外，通过热处理操作还能提升金属材料的力学性能，帮助其更好的抵抗局部塑性变形和表面损伤，从而减少开裂现象的发生。
2热处理变形及开裂原因
2.1内应力塑性变形
金属零部件在热处理过程中会经历加热、保温和冷却三个阶段，在加热和冷却不均匀的情况下，金属组织在固定下会呈现出不同的变化，最终使得工件在热处理的过程中产生了一定的内应力。在这种内应力的作用下金属零部件会出现塑性变形的问题。
2.2比容变形
在金属材料热处理的过程中受金属内部组织不同的影响，在发生相变的时候会因为体积、尺寸大小等变化而出现比容变形的问题。和内应力变形相比，比容变形具有方向不确定的特点，组织结构比较均匀。
2.3冷却方式错误
金属材料热处理经历四个步骤，在实施操作的时候对冷却技术的选择和应用有着较高的要求，一旦冷却技术使用失误就会引发金属材料冷却不均匀问题的发生，对金属材料的后续加工产生了十分不利的影响。
2.4温度把控不合理
金属材料热处理对周围温度有着较高的要求，在操作的时候如果没有对温度进行有效的把控就会使得金属材料出现热处理变形和开裂的问题。比如在没有对金属材料进行精密温度测量就将其直接进行热处理就会导致金属材料报废。
3金属材料热处理及工艺设计研究
3.1整体热处理
在金属材料中，金属材料扮演着至关重要的角色，而整体热处理则是优化这些材料性能的核心工艺。这种处理方法着眼于金属工件的整体，通过精确控制加热和冷却过程，以达到所需的力学性能。整体热处理是将整个金属工件加热，然后以适当速度冷却，以改变其整体力学性能的工艺。在金属材料机械中，这种处理常用的方法包括退火、正火、淬火、回火等。退火通过加热至临界温度以上，然后慢速冷却，以软化金属并改善其韧性；正火将金属加热至适当温度，然后在空气中冷却，以提高其硬度和强度；淬火将金属加热至临界温度以上，然后迅速冷却，通常在水或油中，以获得高强度但可能较脆的材料；回火在正火或淬火后，重新加热金属并适度冷却，以减少脆性并提高韧性。
3.2表面热处理
在金属材料中，表面热处理针对金属材料中金属材料表面的热处理方法，通过对表层加热和控制冷却来改变金属材料表面的物理和机械性能，同时确保内部结构基本不受影响。表面热处理过程对于热源的使用和控制有着高度要求，以确保只有材料表层经历加热，而不对整体结构产生重大影响。因此，表面热处理需要仔细控制加热区域，通常使用局部加热方法，如火焰加热、电阻加热或感应加热，将热量集中于特定区域，仅影响到需要处理的表面层。同时，确保加热的温度和持续时间都严格控制在特定范围内，防止热量渗透到材料内部，仅使表面发生所需变化而不影响整体性能。
3.3化学热处理
在金属材料中，化学热处理是指通过改变表面的化学成分、性质及微观结构，达到调节材料性能的目的。与表面热处理不同，化学热处理专注于改变金属工件表层的化学特性，而不仅仅是力学性能。在化学热处理过程中，通过在特定环境条件下使用化学物质（例如溶液、气体等），使工件表层发生化学反应，包括氮化、氧化、碳化、氢处理等过程。对于不同的化学热处理，需要严格控制处理条件，例如温度、浸泡时间、处理介质的化学成分和浓度等，这些因素直接影响工件表面的化学变化。完成化学处理后，通常需要进行后续的清洗、中和或其他后处理工序，以确保从工件表面去除残留的化学物质，同时防止不良的化学反应对工件的影响。
3.4金属材料热处理加工
在金属材料中，金属材料的热处理加工具有其特殊性。金属材料的热处理不仅影响其基本力学性能，而且对其耐腐蚀性、尺寸稳定性及与金属材料的整体匹配性都有重要影响。首先，对于金属材料中的金属材料，加热阶段是热处理过程中的关键。由于金属材料通常需要承受巨大的载荷和复杂的外部环境条件，因此对金属材料的性能要求更加严格。在加热过程中，必须精确控制温度，以确保金属材料达到最佳的力学性能。同时，为了避免氧化和脱碳等不良影响，加热过程需要在可控的环境中进行，如在保护气氛、熔融盐或真空中进行，以保持材料表面的化学成分和性能。其次，保温阶段也是金属材料中金属材料热处理加工的重要环节。保温时间的长短直接影响到金属材料的内部结构变化和力学性能的优化。因此，需要根据金属材料的种类、尺寸和热处理目的来确定合适的保温时间。最后，冷却阶段是热处理的最后一步，也是决定金属材料最终性能的关键环节。不同的冷却方法会对金属材料的内部结构产生不同的影响，从而影响其力学性能和耐腐蚀性。因此，在金属材料中，需要根据金属材料的种类和热处理目的选择合适的冷却方法，以确保其满足金属材料结构的安全性和耐久性要求。
3.5电子束加热技术
目前，我国金属材料的热处理主要依赖燃烧燃料，难以在短期内实现改变。然而，在金属加工过程中，应鼓励并广泛应用清洁能源，以替代传统的高污染低效的能源形式，为热处理技术的可持续发展注入新的动力。考虑到煤电发热效率不足30%，相较之下，天然气的发热效率约为80%，因此合理利用清洁能源对于提升金属材料热处理效率至关重要。在新技术领域，电子束加热是一种能耗极低的方法。与其他技术相比，电子束加热和感应加热能耗最为低廉。尽管我国有多种感应加热设备，但其节能效果有限，因此并未得到广泛应用。改进加热设备，采用电子束加热型设备，是实现金属材料热处理节能的有效途径之一。因此，在我国金属材料热处理技术研究中，发展和推广电子束加热技术是一项重要而有效的措施。该技术能够显著降低能源消耗，提高热处理的能效，对于实现绿色、环保的金属材料加工具有积极意义。
结束语
综上所述，金属材料热处理技术在现代金属材料行业中扮演着不可或缺的角色，其对金属材料性能的精确调控为金属材料结构的安全和可靠性提供了坚实保障。然而，随着社会经济的发展和科技的进步，需要在持续探索创新的同时，认真面对技术发展中所带来的挑战。节能环保已经成为全球性的趋势，因此，在热处理技术的应用过程中，需要更加注重能源利用的高效性，并努力减少环境污染。
参考文献
[1]李振柱.金属材料热处理变形及开裂问题探讨.科学与信息化.2016,(20),71-72,74.
[2]赵梅春,孙志辉.金属材料热处理变形及开裂问题研究.世界有色金属.2019,(15),33.[3]李文娟.金属材料热处理变形及开裂问题探讨.现代职业教育.2018,(15),197.
[4]周丽娜.金属材料热处理变形原因及防止变形的技术.商品与质量.2018,(36),217.