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【摘 要】伴随着我国机械领域的发展，金属材料被广泛应用在机械生产中。为了获得金属材料更加优秀的性能，人们通常采用热处理的方式对材料进行改性，使材料的性质和性能得到提高。这种在特定温度下的热处理和淬火过程中，金属的分子发生改变。但是应为这种改变，材料可能会发生一些不期望的形变，在这篇文章中，我们讨论了热处理过程中金属变形的原因和简单地应对方法，希望对从业者提供一些帮助。
【关键词】金属材料;热处理;影响因素
引言
在制作金属产品的过程中，所用金属材料的热处理工艺与技术会在很大程度上影响产品质量，还会直接影响原材料的消耗以及所产生的污染。所以，只有不断创新与完善金属材料热处理工艺以及技术，在降低环境污染、减少材料损耗以及提升处理质量方面进行优化，才能使我国拥有更高的金属材料热处理水平，更好地推动我国经济发展。
1金属材料热处理工艺的概述
金属材料是指具有一定光泽，延展性好，容易导电和传热的材料，大部分金属材料具有一定的可塑性和硬度，一般可按照颜色可以分为黑色金属、有色金属和贵金属。黑色金属在日常生活中比较常见，一般指常见的钢铁材料，而有色金属是指除铁、锰以外的金属及其合金，通常情况下可以根据密度分为轻金属和重金属，而贵金属主要包括金、铂等。我国金属材料的应用较为广泛，最早可以追溯到商朝的青铜器，而随着历史的不断发展，在现代工业生产过程中，金属材料在使用过程中更要考虑到其材料的力学性能，综合处理其硬度、强度、塑性和抗冲击能力之间的关系。
2金属材料热处理的影响因素
2.1应力的影响
金属材料都具有特定的密度，在热加工的过程中，由于受热不均会导致金属材料的变形。一般情况下，金属的热加工要先进行加热，然后处于一段时间的保温期，之后在进行热加工。然而在加热和保温时，材料的内外以及不同的位置会产生温度的差别，这就导致了不同位置状态的不同，当低温处还是硬的状态时，高温处已经变软，这种应力的不同就会使材料产生不良的变形。
2.2温度的测量与控制
温度是热处理工艺规范中非常重要的工艺参数。若温度测量不准确，热处理工艺规范就得不到有效执行。温度的测量与控制对于保证产品的质量至关重要，其也是影响变形的关键因素。目前，我国针对金属材料热处理工艺的温度控制与检测能力还较为薄弱，无法准确地控制材料热处理过程中温度检测的精度，因而造成了金属材料结构在热处理过程中受到了损坏。此外，金属材料本身各个部分的比容存在一定的差异，因此一旦在热处理过程中，没有科学合理地控制好温度，就会导致比容变形的出现，增加金属材料热处理过程中出现变形的概率
2.3冷处理过程的影响
在金属加工过程中应用热处理时，往往会出现低温回火，还有就是时效性的，这两种情况的产生都会造成金属材料的变形，对金属加工产生不利的影响因素。时效性的发生和低温回火的存在会是金属合金材料发生碳的析出和马氏体的分解。在后续的加工过程中，如在淬火时，金属中的奥氏体转换成马氏体，导致金属的变形和体积形变，对材料的质量和制造的设备的可靠性产生不良的影响。
3金属材料热处理变形应对措施
3.1机械金属材料不同种类上的实践探索
在金属材料不同工件的制造处理中，要根据热处理加工效果进行选择。通常情况下，比较常用的机械金属材料是微变形刚和高淬透性合金钢以及碳钢。在这些金属材料中，高淬透性合金钢材料一般应用在大截面尺寸和形状较为复杂的处理工艺中，微变形刚材料一般用于形状复杂或者有较高轻度要求的机械金属工件生产过程中。而合金钢材料一般用于如Cr12MnV易淬裂以及变形的生产工件过程中。
3.2改进冷却工艺
金属材料热处理工艺中，除了淬火工艺以外，冷却工艺的合理改进对金属材料热处理变形现象的降低也起到关键性的作用。热处理过程冷却工艺的操作需严格按照制定的方案实施，从而大大避免冷却过程中热变形现象的出现。不同的淬火方式需要不同的冷却方式。在金属材料热处理淬火过程中，使用较多的是单介质淬火和双介质淬火，分级淬火等方式。以双介质淬火为例进行说明，金属材料使用双介质淬火方式进行淬火冷却，冷却过程分两个阶段进行。首先，将淬火后的金属部件放入快速冷却介质中冷却，这时金属部件温度快速下降到300℃，而后经过短时间的保温阶段，将淬火后的金属部件放入慢速度冷却介质中冷却，实现金属材料的兩次冷却。两次冷却过程因冷却速度的差别所选用的冷却介质也会不同。冷却工艺中，对热变形影响最大的部分是快速冷却，因为快速冷却会提高金属内的拉力。
3.3控制热处理温度
在金属热处理过程中，由于温度对金属材料变形有着重要影响，所以必须加强对炉内温度的精确控制，以满足热处理工艺的需要。具体方法：（1）提高炉内温度均匀性，特别是保证工件加热阶段的温度均匀性，有助于减小变形。（2）确保不同部位的零件以相同的速度升温，也能有效控制变形。（3）在加热前先进行预热，减少因升温过快而引起的温度分布不均匀，从而避免由此造成的变形。（4）在温度超过Ac3后，温度升高而导致内应力加大，增加了变形的可能性，此时降低工艺温度，缩短热处理时间，都会减少变形量。
3.4合理加工
金属材料热处理技术应用过程中，离不开机械设备的使用。运用机械设备进行加工时，要将金属材料热变形量考虑在内，从而对金属材料进行合理加工并有效增加淬火后的合格品数。在加工金属材料过程中，需要对金属材料的加工需要和金属本身特点进行充分的了解，从而选用机械夹装的方式。工作人员要正确认识到各种金属材料的形变规律，运用相应的热处理措施，保障金属材料热处理的正确实施。通过对金属材料热处理变形值的估量，从而降低金属材料的热处理变形。
3.5减少热处理过程中的残余应力
由于残余应力对工件的形状、尺寸和性能有着极为重要的影响，故应加大研究力度，减少金属材料热处理过程中产生的残余应力。实现方法：（1）根据金属材料的不同性质，在其中添加一定比例的合金元素，不仅能够使金属材料的抗应力性能得到优化，还能延长金属材料的使用寿命，使其更好地适应热处理工艺的要求。（2）金属材料热处理前，需对金属材料本体缺陷进行处理，加大检测力度，如存在表面粗糙、划伤、裂纹等不利因素，应采用焊接、高温塑变等方式对金属材料进行修复，防止其在淬火过程中因热胀冷缩的作用力而引起变形或开裂，为后续的金属材料热处理提供保障。
结语
机械金属材料热处理加工工艺过程中，包括冷处理工艺、时效、原始组织以及应力状态等相关内容的因素作用导致，机械金属材料开裂、断裂、熔失、变形等问题，影响机械的使用质量和使用寿命。为了更好避免此类问题出现，就需要在热加工处理工艺上有科学的指引操作，冷却方法方式上也要有科学合理的选择，机械金属材料热处理工作也会有促进有规律有秩序开展进行。所以说，在对机械金属材料器件实施热处理过程中，质量监控要放在重中之重，从而最大限度降低废品率，避免有变形、开裂现象出现。此外，对于热处理工艺的研究人员和教师也需要不断提升自身的综合能力、知识素养，不断实践探索研究创新，对机械金属材料热力学性能进行全面总结研究分析，进而采取有效的措施避免热处理过程中的不利因素出现，以保证机械金属材料构件的质量获得完美的提高。
参考文献：
[1]田有贵，张玉强.金属材料与热处理工艺关系探索分析[J].世界有色金属，2016（8）：117.
[2]张会斌.金属材料热处理前端技术及发展趋势分析[J].中国室内装饰装修天地，2018（4）：321.
[3]王天义，曹建芳，饶建华.轧辊材料及其热处理工艺发展的现状与趋势[J].南方金属，2005.
[4]吴江涛，王云龙，杨学山.金属材料热处理工艺与技术分析[J].世界有色金属，2017（17）：247-248.
【关键词】金属材料;热处理;影响因素
引言
在制作金属产品的过程中，所用金属材料的热处理工艺与技术会在很大程度上影响产品质量，还会直接影响原材料的消耗以及所产生的污染。所以，只有不断创新与完善金属材料热处理工艺以及技术，在降低环境污染、减少材料损耗以及提升处理质量方面进行优化，才能使我国拥有更高的金属材料热处理水平，更好地推动我国经济发展。
1金属材料热处理工艺的概述
金属材料是指具有一定光泽，延展性好，容易导电和传热的材料，大部分金属材料具有一定的可塑性和硬度，一般可按照颜色可以分为黑色金属、有色金属和贵金属。黑色金属在日常生活中比较常见，一般指常见的钢铁材料，而有色金属是指除铁、锰以外的金属及其合金，通常情况下可以根据密度分为轻金属和重金属，而贵金属主要包括金、铂等。我国金属材料的应用较为广泛，最早可以追溯到商朝的青铜器，而随着历史的不断发展，在现代工业生产过程中，金属材料在使用过程中更要考虑到其材料的力学性能，综合处理其硬度、强度、塑性和抗冲击能力之间的关系。
2金属材料热处理的影响因素
2.1应力的影响
金属材料都具有特定的密度，在热加工的过程中，由于受热不均会导致金属材料的变形。一般情况下，金属的热加工要先进行加热，然后处于一段时间的保温期，之后在进行热加工。然而在加热和保温时，材料的内外以及不同的位置会产生温度的差别，这就导致了不同位置状态的不同，当低温处还是硬的状态时，高温处已经变软，这种应力的不同就会使材料产生不良的变形。
2.2温度的测量与控制
温度是热处理工艺规范中非常重要的工艺参数。若温度测量不准确，热处理工艺规范就得不到有效执行。温度的测量与控制对于保证产品的质量至关重要，其也是影响变形的关键因素。目前，我国针对金属材料热处理工艺的温度控制与检测能力还较为薄弱，无法准确地控制材料热处理过程中温度检测的精度，因而造成了金属材料结构在热处理过程中受到了损坏。此外，金属材料本身各个部分的比容存在一定的差异，因此一旦在热处理过程中，没有科学合理地控制好温度，就会导致比容变形的出现，增加金属材料热处理过程中出现变形的概率
2.3冷处理过程的影响
在金属加工过程中应用热处理时，往往会出现低温回火，还有就是时效性的，这两种情况的产生都会造成金属材料的变形，对金属加工产生不利的影响因素。时效性的发生和低温回火的存在会是金属合金材料发生碳的析出和马氏体的分解。在后续的加工过程中，如在淬火时，金属中的奥氏体转换成马氏体，导致金属的变形和体积形变，对材料的质量和制造的设备的可靠性产生不良的影响。
3金属材料热处理变形应对措施
3.1机械金属材料不同种类上的实践探索
在金属材料不同工件的制造处理中，要根据热处理加工效果进行选择。通常情况下，比较常用的机械金属材料是微变形刚和高淬透性合金钢以及碳钢。在这些金属材料中，高淬透性合金钢材料一般应用在大截面尺寸和形状较为复杂的处理工艺中，微变形刚材料一般用于形状复杂或者有较高轻度要求的机械金属工件生产过程中。而合金钢材料一般用于如Cr12MnV易淬裂以及变形的生产工件过程中。
3.2改进冷却工艺
金属材料热处理工艺中，除了淬火工艺以外，冷却工艺的合理改进对金属材料热处理变形现象的降低也起到关键性的作用。热处理过程冷却工艺的操作需严格按照制定的方案实施，从而大大避免冷却过程中热变形现象的出现。不同的淬火方式需要不同的冷却方式。在金属材料热处理淬火过程中，使用较多的是单介质淬火和双介质淬火，分级淬火等方式。以双介质淬火为例进行说明，金属材料使用双介质淬火方式进行淬火冷却，冷却过程分两个阶段进行。首先，将淬火后的金属部件放入快速冷却介质中冷却，这时金属部件温度快速下降到300℃，而后经过短时间的保温阶段，将淬火后的金属部件放入慢速度冷却介质中冷却，实现金属材料的兩次冷却。两次冷却过程因冷却速度的差别所选用的冷却介质也会不同。冷却工艺中，对热变形影响最大的部分是快速冷却，因为快速冷却会提高金属内的拉力。
3.3控制热处理温度
在金属热处理过程中，由于温度对金属材料变形有着重要影响，所以必须加强对炉内温度的精确控制，以满足热处理工艺的需要。具体方法：（1）提高炉内温度均匀性，特别是保证工件加热阶段的温度均匀性，有助于减小变形。（2）确保不同部位的零件以相同的速度升温，也能有效控制变形。（3）在加热前先进行预热，减少因升温过快而引起的温度分布不均匀，从而避免由此造成的变形。（4）在温度超过Ac3后，温度升高而导致内应力加大，增加了变形的可能性，此时降低工艺温度，缩短热处理时间，都会减少变形量。
3.4合理加工
金属材料热处理技术应用过程中，离不开机械设备的使用。运用机械设备进行加工时，要将金属材料热变形量考虑在内，从而对金属材料进行合理加工并有效增加淬火后的合格品数。在加工金属材料过程中，需要对金属材料的加工需要和金属本身特点进行充分的了解，从而选用机械夹装的方式。工作人员要正确认识到各种金属材料的形变规律，运用相应的热处理措施，保障金属材料热处理的正确实施。通过对金属材料热处理变形值的估量，从而降低金属材料的热处理变形。
3.5减少热处理过程中的残余应力
由于残余应力对工件的形状、尺寸和性能有着极为重要的影响，故应加大研究力度，减少金属材料热处理过程中产生的残余应力。实现方法：（1）根据金属材料的不同性质，在其中添加一定比例的合金元素，不仅能够使金属材料的抗应力性能得到优化，还能延长金属材料的使用寿命，使其更好地适应热处理工艺的要求。（2）金属材料热处理前，需对金属材料本体缺陷进行处理，加大检测力度，如存在表面粗糙、划伤、裂纹等不利因素，应采用焊接、高温塑变等方式对金属材料进行修复，防止其在淬火过程中因热胀冷缩的作用力而引起变形或开裂，为后续的金属材料热处理提供保障。
结语
机械金属材料热处理加工工艺过程中，包括冷处理工艺、时效、原始组织以及应力状态等相关内容的因素作用导致，机械金属材料开裂、断裂、熔失、变形等问题，影响机械的使用质量和使用寿命。为了更好避免此类问题出现，就需要在热加工处理工艺上有科学的指引操作，冷却方法方式上也要有科学合理的选择，机械金属材料热处理工作也会有促进有规律有秩序开展进行。所以说，在对机械金属材料器件实施热处理过程中，质量监控要放在重中之重，从而最大限度降低废品率，避免有变形、开裂现象出现。此外，对于热处理工艺的研究人员和教师也需要不断提升自身的综合能力、知识素养，不断实践探索研究创新，对机械金属材料热力学性能进行全面总结研究分析，进而采取有效的措施避免热处理过程中的不利因素出现，以保证机械金属材料构件的质量获得完美的提高。
参考文献：
[1]田有贵，张玉强.金属材料与热处理工艺关系探索分析[J].世界有色金属，2016（8）：117.
[2]张会斌.金属材料热处理前端技术及发展趋势分析[J].中国室内装饰装修天地，2018（4）：321.
[3]王天义，曹建芳，饶建华.轧辊材料及其热处理工艺发展的现状与趋势[J].南方金属，2005.
[4]吴江涛，王云龙，杨学山.金属材料热处理工艺与技术分析[J].世界有色金属，2017（17）：247-248.