关键词：金属材料；热处理变形；影响因素；控制策略
引言
金属通过热处理能够改善其本身的组织进而达到提升性能的目的，但热处理过程中由于热应力及组织应力的存在，产生的变形却是无法避免的，这将影响热处理后工件的使用。很多大尺寸复杂金属工件，经热处理后变形量很大，由于材料自身的原因后续往往难以校正，影响工件最终尺寸的加工。这是多因素造成的，但是从热处理工艺角度出发，我们可以通过有效的手段最大限度减少热处理变形。
1金属材料热处理后的变形分类
金属材料部件在进行热处理工艺时，绝大多数的情况下会出现以下两种变形。（1）内应力产生的塑性变形。根据金属材料内外层两边受热速度、冷却速度的不相统一，在金属材料的不同位置，随着温度数值的变化，就会发生受热冷却的不均匀现象。金属材料部件就会有不同程度的热胀冷缩，这就是热应力塑性变形。（2）比容变形。大量的研究实验中，我们发现金属材料部件的比容变形，这种变形与奥氏体中的碳元素、合金元素的含量多少有着十分密切的关系，同时还与处于游离状态下的碳元素、铁素体含量以及比容变化的差值大小密切相关。比容变形方向性并不明确，由于钢的组织结构较为均匀，在对钢进行热处理的过程中，其比容变形在不同的方向上的表现是相同的。金属材料通过热处理，不同相的比容会或多或少的存在着一些差异，出现变相后金属材料的体积大小、尺寸大小就会自然而然的发生变化，这些都属于比容变形。
2减少金属材料热处理变形的原则
在各类金属的热处理过程中，其变形的方式及形式各异。伴随着零件形状和尺寸的收缩或膨胀，表现出弯曲、歪扭、翘曲等变形形式，就其产生的原因而言，可分为由内应力引起的应力塑性变形和由比容变化引起的体积变形两大类。基于热处理加热及冷却过程中的不均匀以及组织相变的不同时性，导致内应力的产生，由于各类金属具备一定的塑性，最终将引起零件的变形，该变形为内应力塑性变形。而热应力塑性变形的产生是因为在工件加热和冷却过程中，由于工件内外部加热冷却的不同时性，导致内外部的温度不一致，则其热胀冷缩的程度不同而产生的变形。
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3金属材料热处理变形的影响因素
3.1应力状态因素
在进行金属材料热处理的时候，由于密度结构等因素的影响可能会导致材料在热处理的时呈现出冷热分布不均的状态。在展开热处理工艺的过程中包含了加热、保温和处理三个部分。在加热和保温量过程当中，温度高低会对材料内部结构形态造成影响，所以金属材料发生形变，一般情况下，材料内部应力不均匀导致形变概率增加，对金属材料热处理产生一定影响。
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3.2温度变化是关键因素
金属材料都有自己的受热温度的临界点，经过热处理的金属材料，高温强度下的损失，会伴随着热处理的温度下降而逐渐缓慢减少，特别是当热处理的温度下降到一定温度临界点时，金属材料自身的热应力以及组织结构应力也会逐步降低，从而导致金属材料的变形。由此看来，温度，是金属材料热处理中变形的一个关键因素。
3.3淬火介质因素
通过相关事件分析发现，在进行热处理工艺当中，合理地选择淬火介质具有非常重要的意义，直接和材料形变情况的出现息息相关。在实际进行处理的过程中，一定要合理选择淬火介质质量，这会直接影响金属材料的最后效果。与此同时还会制约淬火的稳定性，在介质搅拌的过程中，介质搅拌的方式和搅拌的速度也会对材料产生影响。如若介质搅拌法方式不合理，会导致材料变形几率的提升。
4改善金属材料热处理变形的控制措施
4.1增加预处理环节
在进行操作的过程中，主要是在热处理金属材料的前期，如果使用预处理的方式可以有效地完善金属内部的分子结构，让均匀性提升。与此同时，依照金属材料的不同，其物理性质的具体特点，采取后续的热处理方式，可以有效地防止由于材料与材料自身的原因而产生一定的形变。比如说，在实际操作的过程中，可以依照工艺，合理地进行退火方式的选择，这样可以不单单能够让金属材料在热处理的过程中受到温度的影响降低，还可以确保形变几率减少，为后续金属材料的热处理，打下坚实基础。
4.2开展好淬火处理工艺
技术人员要减少在对金属材料进行热处理工作中的错误操作，以现有的淬火工艺作为基础，做好淬火处理工作。科学控制淬火冷却期间的淬火速度，例如将550℃～650℃中的冷却速度提高到1100℃/s，在200℃～300℃间时稳定淬火冷却的速度，在对碳钢进行淬火冷却时我们可以选取盐水或者碱水作为介质，也可以选用普通水。但是由于水在550℃～650℃之间的冷却速度为600℃/s，所以在200℃～300℃之间时冷却速度依旧较快，能达到将近270℃/s，金属材料在这期间进行马氏体转变的话会因为过高的冷却速度导致金属材料出现变形开裂情况。所以我们可以在水中添加适量的盐或者碱，把500℃～650℃之间冷却速度增加到1100℃/s，但是在200℃～300℃之间时冷却速度基本不变，因此水、盐水或者碱水常用以碳钢的淬火冷却介质。
结束语
热处理技术在金属材料加工制造中能够有效的提升金属材料的性能，并且保证金属材料能够为社会经济发展的实际需求提供充足的支持。所以对金属材料热处理变形的相关作用与控制措施进行研究，具有很关键的实际意义。在实际情况中，通过热处理使得金属材料性能得到改变，也正是利用这一点，金属材料性能的改变也可以通过热处理技术来进行。温度变形、机械加工二者之间既是共存关系，同时在很多情况下也需要避免的。由此看来，掌控好其中的尺度和范围，在金属材料热处理过程中也非常关键。
参考文献
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论文作者:洪帅 李闯
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
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