金属材料热处理变形问题及开裂问题的解决措施研究

张俊花

（江苏省徐州技师学院，江苏 徐州 221000）

人们的生产生活自古以来就离不开金属材料的使用，金属材料的处理工艺有着悠久的历史。伴随着我国社会建设的进程加快，社会经济的快速发展，各领域对金属材料的要求也越来越高，金属材料的加工及处理应用也更加广泛。由于金属材料具有价格合适、耐用性高、可塑性强等优点，因此其作为主要生产原料被机械制造业及装备制造业广泛运用。在金属材料的加工处理过程中，最常见的处理方式即热处理工艺，这种处理工艺可以改变金属材料的性状和规格，使其具备生产所需的功能。但需要注意的是，若对金属材料的热处理方式方法不当的话，可能会对金属材料造成不可逆的损伤，导致加工出的零件或机械设备性能不符合要求，给企业带来一定程度上的经济损失。因此在对金属材料进行热加工处理时，应精准地控制好热处理的每个环节，严格按照规章制度进行生产，可以有效避免热处理过程中金属材料出现变形及开裂问题。本文从不同角度对金属材料热处理过程中出现变形及开裂问题的原因进行分析，并提出若干切合实际的解决措施，从而保证了金属材料热加工过程中的质量[1]。

1 热处理过程中影响金属材料变形及开裂的因素

1.1 冷处理过程的影响

金属材料的热处理过程中，冷处理工艺与时效会对金属材料产生重要的影响。由于金属材料的冷处理过程中会有少许的奥氏体向马氏体转化的反应，这种反应会使金属材料有少许幅度的体积改变。另外，金属材料在受到低温回火工艺及时效的影响时也会发生形变；并且金属材料在马氏体转化期间会分解出大量的碳化物，也会导致金属材料的体积变小。

1.2 应力的影响

在对金属材料的热处理过程中，若加热不均匀会导致金属材料产生形变。通常来说金属材料的热处理需要先将金属材料加热到一定的温度，然后经历一定时间的保温，最后再对其进行热加工[2]。当金属材料处于加热和保温状态时，材料的内外温度及局部温度的差别会导致不同位置的应力不同，低温处的硬度已经逐渐恢复，而高温处仍旧处于柔软状态，这种应力差会导致金属材料产生形变。

1.3 原始组织影响

金属中的合金元素纤维方向及碳化物性状等原始组织都会对热处理过程中的金属材料造成影响。在现代金属制造行业中，已经在金属材料的热处理过程中加入了相应的化学元素，可以将金属材料的原始组织变得更有规律，金属材料在热处理过程中的形变及开裂问题已经得到了有效控制[3]。

1.4 淬火的影响

淬火是金属材料的热加工过程中必不可少的环节之一。淬火可以有效提高金属材料的性质、硬度、耐用性等。由于部分金属制造厂没有根据金属的自身特性及使用功能选择合适的淬火介质，因此导致了金属材料在淬火过程中出现变形及开裂问题。

1.5 预处理的影响

在金属材料的热处理中，预处理是广泛使用的一种处理方式，它可以有效消除金属材料的应力。如果没有进行良好的预处理工作，那么会导致金属材料出现冷堆情况，从而影响热处理的整体效果，导致加工出的金属产品质量不过关。

2 金属材料热处理技术使用过程中需要遵守的原则

金属材料的热处理是一把“双刃剑”，金属材料进行热处理可以有效提高其使用效果及各种性能，但如果热处理操作不当，将会对金属材料造成不可逆的损伤。为了有效提高金属热处理的效率，避免金属材料出现变形及开裂问题，在对金属材料进行热处理时应遵循以下几个原则。

2.1 规范操作原则

金属材料在热处理的过程中出现变形及开裂问题会大大降低其使用效率，给企业带来额外额经济损失。目前来说，人工操作失误时金属材料热处理过程中出现变形及开裂问题的主要原因。因此，企业应提高金属材料热处理人员的专业知识水平，普及金属材料热处理的操作规范流程，并要求工人在对金属材料进行热处理之前充分了解不同金属的特性，制定科学合理的热处理计划，并且建立健全的热处理监督机制，确保热处理人员能够按照操作规范进行操作。

2.2 减少环境干扰原则

对于金属材料的热处理来说，对外界环境的要求较为苛刻，在进行金属材料热处理的过程中，要严格控制工作环境，避免其对金属材料的形变造成太多的影响。金属材料热处理厂在选址时应遵循减少环境干扰原则，尽量选在在偏僻的郊外，这样可以在保证工业废料对人民群众的生活造成的影响最小化的同时，保证金属材料热处理的质量。

2.3 人员定期培训原则

金属制造企业应遵循人员定期培训原则，对从事金属热处理的工作人员进行定期的金属知识、先进的热处理工艺知识的培训学习，从而加强金属热处理人员的工作水平及安全意识，在保证生产效率的基础上实现金属制造企业的可持续发展[4]。

3 金属材料热处理变形问题及开裂问题的解决措施

3.1 改进淬火工艺

作为金属材料热处理中的重中之重，淬火工艺是重要的工作环节。精湛的淬火工艺对于控制金属材料的变形及开裂问题来说是十分重要的。随着现代社会中金属材料的用途愈发广泛，对金属材料的要求也越来越高，传统的淬火工艺已经无法满足时代需求。通常来说，淬火工艺中的介质主要是油和水，不同的金属材料与其不同的用途来说所使用的淬火介质也有所不同。目前企业为了改善金属材料在热处理中出现的变形及开裂问题，急需对淬火工艺进行改进。可以对热处理环节的淬火工艺介质进行温度控制，并寻找新材料的淬火介质；还可以对淬火速度加以改进，不断实验，找到可以将金属材料变相及开裂问题降到最低的淬火方法。

3.2 改进冷却工艺

除了改进淬火工艺外，在金属热处理过程中，对冷却工艺的合理改进对于减少金属变形及开裂问题也起着关键性的作用。不同的金属材料不仅需要不同的淬火工艺，同样需要不同的冷却工艺。在金属材料的热处理过程中，一般有两种冷却工艺：单液冷却和双液冷却。以双液冷却为例，在金属材料使用双液冷却工艺进行淬火冷却的过程中，冷却过程可以分为两个阶段[5]。第一，在快速冷却介质中对淬火后的金属材料进行冷却，金属材料的温度在该阶段会迅速降至300摄氏度左右；第二，在经历了短暂的保温阶段后，将金属材料从快速冷却介质中取出，放入慢速冷却介质中进行冷却，因为金属材料需要经过两次冷却，因此，对这两种冷却介质的选择应合理，从而保证金属材料不会在冷却过程中出现变形及开裂问题。

3.3 采取措施减少金属材料热处理过程中的残留应力

金属材料之所以在热处理过程中出现变形及开裂问题，就是由于其在热处理过程中产生的残余应力是表面张力变小，最终出现变形及开裂问题。因此，为了减少金属表面的变形及开裂问题，热处理工作人员应采取相应的措施减少金属材料在热处理过程中的残留应力。最常见的办法即在热处理过程中向金属材料中添加额外的元素，使其拥有更强的表面张力，使其顺利完成热处理操作[6]。另外，在进行热处理之前时，要对金属原材料进行仔细的检查，对于有缺陷的金属原材料要及时淘汰，避免因此自身结构受损导致的金属材料变形及开裂。

3.4 合理进行机械加工

机械设备是金属材料热处理中的第一生产力。在运用机械设备对金属材料进行加工处理时，要充分考虑金属的形变范围，从而调整机械设备对金属材料的操作力度。这就需要热处理人员不仅有熟练的机械设备操作技巧，同时也要有对各种金属材料性质的熟练掌握。熟练掌握各种金属的形变规律是机械操作人员的工作基础，是减少金属材料在热处理中变形及开裂问题的重要保障。

4 结语

综上所述，国家及社会的发展离不开各种金属材料的支持，而金属材料的加工及处理离不开热处理技术。金属材料的特点不同，热处理过程中对其产生的影响也有所不同。而良好的热处理工艺可以最大程度上发挥金属材料的价值；热处理操作不当会导致金属材料出现变形及开裂。因此，在对金属材料的热处理过程中，需要严格遵守金属材料热处理原则，严格把控热处理工艺的质量，从而最大程度上降低金属材料的热处理浪费，减少企业的生产成本。另外，金属材料的热处理人员也应加强自身的专业技能水平，熟练掌握各种工艺的操作重点及各种金属的特性，并不断丰富自身的金属材料学知识、热力学知识，才能在日常的实际热处理工作中，采取有效措施避免金属材料在热处理过程中出现变形及开裂现象，保障企业的正生产，促进国家、社会的稳定进步。