关于金属材料热处理变形及开裂处理技术①

张彦超（1995，2—），男，汉族，内蒙古赤峰人，本科,助理工程师,研究方向：机械设计制造及其自动化。

1 影响因素分析

由于进行了冷处理，残留的奥氏体将变成马氏体。回火和低温时会使金属材料变形并使其体积变大，这是由于马氏体，硬质合金材料的降解，而低温固化和时效会使金属材料变形。这是由于马氏体的劣化引起的。第二个是应力的松弛效应，它导致金属材料变形。原材料的微观结构将通过冷却和压实过程影响金属材料的变形。通过淬火和固化过程，可以控制金属设计变形的量，以确保淬火变形变得规则，并可以有效地控制变形。

2 金属材料热处理开裂分析

2.1 残余应力与开裂

通过对金属材料进行热处理，不可避免地会部分破坏材料并发生微裂纹，这会在金属材料中引起宏观裂纹，然后产生裂纹，这会影响金属零件的使用并缩短使用寿命。

产生裂纹的原因可以概括如下：第一，应力的作用是必不可少的因素。当多个应力存在时，如果最大应力为拉力时，则金属部件中会出现裂纹。第二，像大多数应力系统一样，残余应力系统也具有临界值。当金属材料承受的总应力负荷小于该临界值时，金属材料不会发生破裂。当材料上的总应力负荷大于临界值时，有可能会出现裂纹。在正常情况下，除不锈钢以外，其他金属材料也具有临界的应力值。第三，大多数裂纹发生在合金中，这种现象很少发生在纯金属中，合金的开裂是由于分离出较少的合金成分所致。但是在实际操作中，它不是100%纯金属。甚至所谓的纯金属也几乎不含杂质。但是正是这种少量杂质也提高了金属材料的开裂性，因此不容忽视。第四，金属材料的开裂仅在某些腐蚀性介质中发生。由于金属材料的组成和结构不同，因此对裂纹的敏感性也不同。

2.2 残余应力引起金属材料开裂的影响

在使用金属零件的过程当中，工作应力和残余应力会重叠，从而导致残余应力的分布和金属零件的二次变形。如果由于工作环境而使用金属零件，则由于平均工作温度和残余应力的影响零件的耐蚀性和抗裂性将大大降低。根据原理，残余应力裂纹主要分为晶间裂纹和透晶裂纹。在应力影响的开裂过程中，开裂主要在垂直于最大载荷的方向上进行。

3 减小金属材料热处理变形与开裂处理有效措施控制

金属材料的变形和热处理工艺比较复杂，因此必须进行科学合理的分析金属材料后对热处理工艺有关的因素处理变形，在此基础上运用热处理技术进行科学合理的处理后保障材料在整个过程里控制应力变形减少热处理变形的影响，提高基础质量。

3.1 变形与开裂处理

在金属材料的热处理过程中，不可避免地会发生局部损坏材料和出现微裂纹的情况，这会导致金属材料中出现大裂纹，然后破裂，从而影响金属工件的使用安全性并缩短使用寿命。所以，在预防和处理变形和开裂的过程中，必须遵循以下基本原则：第一，科学原则上，任何控制和处理措施的应用都必须具有良好的科学性，然后才能进行良好的处理。第二，简单操作性原则，变形和裂缝控制措施的原则应尽可能简单，以免由于操作困难而难以达到预期的控制效果和处理效果；第三，实用原则，该原则是指减少劳动力和材料资源，用于预防和处理变形和裂缝，并避免热处理后影响金属材料的质量，以确保加工过程中热处理具有可靠的效果，并为进一步加工提供了良好的基础。

3.2 金属材料热处理的预处理

规范金属材料是一种科学合理的方法，它不仅可以提高材料的均匀性和结构完整性，而且可以减少内部加热过程中由于材料变形而产生的内部应力的影响。还可以选择应力以减少变形对金属材料的导热性的影响，可以提供烹饪操作以提供对金属材料的变形和加热过程的最终有效控制以及对金属热处理的持续改进。

3.3 金属材料淬火处理

淬火处理过程中科学应用在工作中对金属材料进行热处理中起着非常重要的作用。如果使用不当，淬火介质将引起金属材料内部张力的异常变化，从而导致金属材料的结构和形状发生变化。水和油是常用的淬火介质。在550℃～650℃的温度范围内，其冷却速率为600℃/s，即使在200℃～300℃的温度条件下，其冷却速率也可以超过270℃/s。在此过程中，金属材料完成了马氏体的转变。 如果冷却速度非常快，金属会变形或破裂。如果向水中添加一定量的盐和碱，例如在550℃～650℃的温度范围内的冷却速率为1100℃/s时，但在200℃～300℃的温度比下基本保持相同时，可以加快冷却速率。基于此，盐水和碱通常用于冷却碳钢，但这也是造成金属变形和裂纹的主要原因。因此，在金属材料的热处理过程中，必须减少在冷却阶段可能发生的错误，这需要相关人员在冷却过程中进行纠正和创新。在金属材料的冷却和冷却过程中，必须科学，合理地调整冷却速率，以减少冷却过程中工件的变形。

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/0120/453.html