金属热处理变形原因及改善的技术措施分析
热处理变形的原因
热处理变形的原因在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。
变形是热处理比较难以解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。
一、热处理变形产生的原因钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。
淬火应力分为热应力和组织应力两种。
由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。
当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。
1.热应力在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。
零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。
表里温差增大应力也增大。
2.组织应力组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。
由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。
淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。
由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。
二、减少和控制热处理变形的方法1.合理选材和提高硬度要求对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。
对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。
对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。
2.正确设计零件零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。
尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。
避免较深的不通孔。
长形零件避免截面呈横梯形。
3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系对于形状复杂、精度要求高的零件，应在粗、精加工之间进行预先处理，如消除应力、退火等。
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施
赵新 哈尔滨电气动力装备有限公司 黑龙江哈尔滨
【 搞 要ｌ工业化 的发展有效的促进 了 我国国家整体 实力的提升， 在当
今世 界的发展 过程中 ， 工业实力的强弱影响着一个 国家排零件 结构 金 属热处 理后在 冷却 过程 中 ， 总是 薄的 部分冷 得快 ， 厚的部 分冷 得慢 。 在 满足实际生产 需要的 情况 下 ， 应尽量减 少工件厚 薄悬殊 ， 零件 截面力求 均匀 ， 以减 少过渡 区因应 力集中产生 畴变和开 裂倾向， 工件应 尽量保 持结 构与材 料成分 和组织 的对 称性 ， 以减少 由于冷却 不均 引起 的 畸变 ： 工件应 尽量避免 尖锐 棱角， 沟 槽等 ， 在 工件的厚 薄交界 处 、 台
热处 理的 方式 改善金 属的结 构， 使其 在应 用过程 中达 到新的 刚度以 及 金属 淬火 后冷却过 程 对变形的影 响也 是很重要的 一个变 形原 因。 韧性 ， 提 高在使用过程 中技 术部件的质量。 在进行金属热处 理的过程 中， 金属 热处理冷 却速 度越快 ， 冷却越 不均匀， 产生 的应力越 大， 模 具 的变 由于金属 部件长相 各不相同的原 因， 在实际的进行 热处 理时， 会出现 金 形也 越大 。 可以在 在保证模 具硬 度要求的 前提 下， 尽量 采用 预冷； 采 用
体实力。 在 我国各 行业 不断更新技 术措施 ， 改革现有施 工环境 的过程 中 ， 我们发现各种金属 的运 用以及加工都成为了 部 分工业不可避免要 使用的一 项措施 。 在金属的使用加工过程 中 ， 对现有金属进行提 炼处理 ， 并对其进行 金属热处理 加工， 已经成为了 在使用的必备措施 。 在金属使用的过程中＇ 由
１ ． 金 属热 处 理 变形 的原 因 相 同， 锻 造所形成 的结构 也各不相 同， 所以在进行 炉内加热 的过程 中由 在 工业发 展的过程 中， 金属原件 的使用涉及的范 围十 分的广阔。 在 于金 属部 件本身 的结构 影 响， 在 进行 受热 的过程 中首先会 出现受 热 不
提高金属塑性的措施及机理
提高金属塑性的措施及机理引言金属塑性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形的能力。
提高金属塑性不仅能够改善材料的加工性能，还能够增加其使用范围和寿命。
本文将介绍一些常见的提高金属塑性的措施及其机理。
1. 热处理热处理是通过改变金属的晶体结构和组织来提高其塑性。
常见的热处理方法包括退火、淬火和回火。
这些方法的原理是通过改变金属材料的晶粒结构来改善其塑性。
1.1 退火退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却到室温的过程。
退火可以有效地消除金属内部的应力，使金属晶粒重新排列，从而提高金属的塑性。
退火可以使金属的晶粒尺寸增大，晶界的移动受到限制，从而提高金属的塑性。
1.2 淬火淬火是将金属材料加热至一定温度，然后迅速冷却至室温的过程。
淬火可以使金属材料的晶体结构变得致密，从而提高金属的硬度和塑性。
淬火通常用于高碳钢等材料，可以显著提高其强度和韧性。
1.3 回火回火是将淬火过的金属材料重新加热至一定温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却到室温的过程。
回火可以降低金属的硬度，增加其塑性，并且使金属具有一定的韧性。
回火可以使金属材料的组织逐渐回复到均匀和稳定的状态。
2. 应变硬化应变硬化是指金属材料在变形过程中，由于晶格的位错运动而引起的硬化现象。
通过增加材料的位错密度和增加位错的移动阻力，可以显著提高金属材料的塑性。
应变硬化的机理主要有以下几个方面：2.1 自脱附当金属材料受到外力作用时，晶体内会产生位错。
位错会阻碍晶体结构的移动，从而增加金属材料的硬度和强度。
自脱附是指晶体中的位错相互抵消或消失的现象，使晶体恢复到无位错状态，从而使金属材料的塑性增加。
2.2 滑移与变形滑移是指晶体中原子或离子相对于晶体的转移运动。
当金属材料受到外力作用时，晶体中的原子会沿着滑移面产生滑移运动，从而引起金属材料的变形。
滑移可以增加材料的位错密度，从而提高金属材料的塑性。
2.3 固溶体间析固溶体间析是指金属材料中不同元素的固溶体相互分离的现象。
金属材料热加工处理发生形变的因素以及优化方法分析
金属材料热加工处理发生形变的因素以及优化方法分析摘要:本文主要对金属材料热加工处理发生形变的因素以及优化方法进行了研究，运用了文献调查法、资料收集法等研究方法，介绍了热处理工艺的材料变形类型，分析了热处理形变的因素，提出了热处理形变的改进方法，包括预处理控制、优化淬火方法、合理选择冷却方法与机械处理方法等，以为相关技术人员提供一定参考。
关键词：金属材料；热加工处理；形变；因素；优化方法引言:在对金属材料进行可塑性加工期间，热加工处理工艺属于常用技术之一，通过对金属进行热处理加工，可使金属材料形状及规格满足设计要求。
不过在对金属材料进行热处理过程中也存在一些缺陷，比如会受到应力状态、淬火介质以及预处理等因素影响导致材料发生形变问题。
所以在对金属材料进行热处理加工期间，需要高度关注导致热处理形变的因素，针对性的采取热处理形变改进方法，通过有效控制形变，保证金属材料加工质量。
一、热处理工艺的材料变形类型在对金属合金进行热加工处理过程中不可避免会发生形变，而大部分加工工艺应用中所产生的形变主要有两种类型：其中一种属于比容形变，这和金属材料当中所包含的碳元素以及部分微量金属元素密切相关。
曾有研究人员发现金属合金材料在热处理环节普遍存在比容形变，这类现象和游离碳、铁素体以及比容变化等都存在着密切关联。
对于金属合金材料来说，其比容形变体现出各向同性特点，即在对均质金属进行热加工处理期间，虽然金属材料的形变朝向不同方向，但各方向所发生的形变是相同的[1]。
合金材料在出现比容形变之后，尺寸大小较之前会有较大变化；而另外一种在对金属材料进行热加工处理期间发生的形变主要为内应力塑性形变，出现这种形变根本性原因在于金属块温度分布不均，也就是在对金属块实现热加工期间，不同的金属块位置有着不同温度，在温度分布不均情况下，使得不同位置有着差异化的冷却速度，在温度逐步下降过程中，不同的金属位置所产生的热胀冷缩效应也是不尽相同的，由此所导致的不良形变即为热应力塑性形变。
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防铝合金铸件热处理后常见的质量问题有：力学性能不合格、变形、裂纹、过烧等缺陷，对其产生原因和消除与预防方法分述如下。
〔1〕力学性能不合格通常表现为退火状态伸长率〔6 5〕偏低，淬火或时效处理后强度和伸长率不合格。
其形成的原因有多种：如退火温度偏低、保温时间缺乏，或冷却速度太快;淬火温度偏低、保温时间不够，或冷却速度太慢〔淬火介质温度过高〕；不完全人工时效和完全人工时效温度偏高，或保温时间偏长；合金的化学成分出现偏差等。
消除这种缺陷，可采取以下方法：再次退火，提高加热温度或延长保温时间;提高淬火温度或延长保温时间，降低淬火介质温度；如再次淬火，则要调整其后的时效温度和时间；如成分出现偏差，则要根据具体的偏差元素、偏差量，改变或调整重复热处理的工艺参数等。
〔2〕变形与翘曲通常在热处理后或随后的机械加工过程中，反映出铸件尺寸、形状的变化。
产生这种缺陷的原因是：加热升温速度或淬火冷却速度太快〔太剧烈〕；淬火温度太高；铸件的设计构造不合理〔如两连接壁的壁厚相差太大，框形构造中加强筋太薄或太细小〕；淬火时工件下水方向不当及装料方法不当等。
消除与预防的方法是：降低升温速度，提高淬火介质温度，或换成冷却速度稍慢的淬火介质，以防止合金产生剩余应力；在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位；根据铸件构造、形状选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具；变形量不大的部位，则可在淬火后立即予以矫正。
〔3〕裂纹表现为淬火后的铸件外表用肉眼可以看到明显的裂纹，或通过荧光检查肉眼看不见的微细裂纹。
裂纹多曲折不直并呈暗灰色。
产生裂纹的原因是：加热速度太快，淬火时冷却太快〔淬火温度过高或淬火介质温度过低，或淬火介质冷却速度太快〕；铸件构造设计不合理〔两连接壁壁厚差太大，框形件中间的加强筋太薄或太细小〕；装炉方法不当或下水方向不对;炉温不均匀，使铸件温度不均匀等。
消除与预防的方法是：减慢升温速度或采取等温淬火工艺；提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质；在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包覆石棉等隔热材料；采用专用防开裂的淬火夹具，并选择正确的下水方向。
《金属热处理缺陷分析及案例》完整版
聚二醇（PAG）。
▪ F、其它措施： ▪ 及时回火。局部包扎。 ▪ （六）、其它热处理裂纹： ▪ 回火裂纹：多出现于高速钢或高合金工
具钢。 ▪ 冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具冷至
－80度以下的淬火处理时易出现裂纹。 ▪ 时效裂纹：高温合金多。 ▪ 磨削裂纹：出现于淬硬工具钢或经渗碳、
▪ 经渗碳、碳氮共渗的零件，表层产生 很大的压应力、心部产生很大的拉应 力。
三、残余应力对力学性能的影响：
▪ 1、残余拉应力导致硬度降低，压应力则提 高硬度值。
▪ 2、残余应力增大，磨损增大。 ▪ 3、疲劳失效： ▪ （1）、失效过程：裂纹萌生→裂纹扩展。 ▪ （2）、残余压应力提高工件的疲劳强度。 ▪ 4、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感
金属热处理缺陷 分析及案例
授课内容：
▪ 第一部分： ▪ 常见热处理缺陷的特征、产生原因、
危害性和预防措施。 ▪ 第二部分： ▪ 热处理质量全面控制体系。 ▪ 第三部分： ▪ 典型热处理缺陷案例分析。 ▪ 第四部分： ▪ 总结复习
▪第一部分
▪热处理缺陷特征、原因 及防止措施
第一章、热处理缺Biblioteka 概述：▪ A、冶金因素： ▪ （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 ▪ （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。
②、合金元素：双向作用。 ▪ （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向
大。球状组织倾向小。
B、零件尺寸和结构：
▪ （1）、截面尺寸过大或过小不易淬 裂。
▪ （2）、截面突变处：淬裂倾向大。
▪ （一）、含义：
▪ 指在热处理生产过程中产生 的使零件失去使用价值或不符合 技术条件要求的各种不足，以及 使热处理以后的后序工序工艺性 能变坏或降低使用性能的热处理 隐患。
金属材料热处理变形的影响因素与控制策略
金属材料热处理变形的影响因素与控制策略摘要：热处理是金属材料加工的重要环节，其处理的好坏直接关系到金属材料的加工质量。
目前，金属材料在多种因素的作用下会产生形变，从而对其性能产生一定的影响。
所以，对金属材料的变形进行有效的控制就显得尤为重要。
本文重点讨论了金属材料热处理过程中的各种影响因素及控制方法，以期为今后的发展提供一定的借鉴。
关键词：热处理；金属材料；变形因素；控制策略引言采用热处理工艺进行金属材料的加工和制造，可以从根本上改变其化学性质和物理形态，使其性能得到进一步的提高，满足了经济和社会的需要。
由于对热处理工艺和工作环境的要求很高，因此，在实际应用中，金属材料在热处理过程中往往会出现一些变形，为了降低发生变形的可能性，提高产品的质量和水平，必须从当前的发展现状出发，深入研究影响到金属材料的变形原因及其控制策略。
一、金属材料热处理变形的影响因素（一）热应力引起的变形热应力作用下的变形主要出现在热应力形成的早期，此时工件的内部处于高强度的塑性状态。
由此，在初始热应力（表面是拉应力，心部是压应力）超出了钢材的屈服强度，从而产生了塑性变形。
1、加热时产生的热应力引起的变形在入炉时，工件的表面会受到热量的影响而发生膨胀，随着加热温度的升高，材料的线性膨胀系数也随之增大。
对于热处理变形量小的工件，应首先进行预热，然后逐步升温至更高的温度，以减少加热过程中的热应力。
在低温度和低变形的氮化过程中，缓慢的加热往往是降低变形的一种有效途径。
2、冷却时产生的热应力引起的变形工件在冷却过程中所引起的热应力大于在加热过程中所引起的热应力。
尤其是在盐水中冷却的碳钢件，由于温度和温度的变化，会产生较大的热应力。
（二）组织应力引起的变形1、组织应力引起的变形组织应力导致的变形，是导致材料体积发生改变的重要原因。
由于不同组织的比容，在淬火和冷却时，体积的改变是不可避免的。
该变形特征是，工件的各个部件的大小以相同的速度膨胀或缩小，而不会对工件的外观产生影响。
热处理变形的控制方法
热处理变形的控制方法金属热处理在改善材料各种性能的同时，不可避免的导致热处理变形，并且会直接影响到工件的精度、强度、噪声和寿命，因此对于精度要求较高的零件要尽可能减小其变形量，本文着重分析温度与控制变形的关系，同时归纳几种要因素。
一、引言金属材料的热处理是将固态金属采用适当的方式进行加热、保温和冷却，有时并兼之以化学作用和机械作用，使金属合金内部的组织和结构发生改变，从而获得改善材料性能的工艺。
热处理工艺是使各种金属材料获得优良性能的重要手段。
很多实际应用中合理选用材料和各种成形工艺并不能满足金属工件所需要的力学性能、物理性能和化学性能，这时热处理工艺是必不可少的。
但是热处理工艺除了具有积极的作用之外，在处理过程中也不可避免地会产生或多或少的变形，而这又是机械加工中必须避免的，两者之间是共存而又需要避免的关系，只能采用相应的方法尽量把变形量控制在尽量小的范围内。
二、温度是变形的关键因素工业上实际应用的热处理工艺形式非常多，但是它们的基本过程都是热作用过程，都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。
整个工艺过程都可以用加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度以及热处理周期等几个参数来描述。
在热处理工艺中，要用到各种加热炉，金属热处理便在这些加热炉中进行（如基本热处理中的退火、淬火、回火、化学热处理的渗碳、渗氮、渗铝、气相多元复合共渗、渗铬或去氢等等）。
因此，加热炉内的温度测量就成为热处理的重要工艺参数测量。
每一种热处理工艺规范中，温度是很重要的内容。
如果温度测量不准确，热处理工艺规范就得不到正确的执行，以至造成产品质量下降甚至报废。
温度的测量与控制是热处理工艺的关键，也是影响变形的关键因素。
（1）工艺温度降低后工件的高温强度损失相对减少，塑性抗力增强。
这样工件的抗应力变形、抗淬火变形、抗高温蠕变的综合能力增强，变形就会减少；（2）工艺温度降低后工件加热、冷却的温度区间减少，由此而引起的各部位温度不一致性也会降低，由此而导致的热应力和组织应力也相对减少，这样变形就会减少；（3）如果工艺温降低、且热处理工艺时间缩短，则工件的高温蠕变时间减少，变形也会减少。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属热处理变形原因及改善的技术措施分析
摘要：随着社会科技及工业的不断发展与进步，各种金属在不断被广泛应用于我们实际生活及生产的同时，人们在金属的使用的质量方面也提出了更高的要求。
然而金属材料在进行热处理的过程中产生的变形现象却严重影响的金属使用功效的有效发挥。
如何提升在金属热处理变形方面的改善技术水平，也已成为摆在相关技术人员面前的一道重要课题。
本文首先就金属热处理变形的原因进行了简要分析，然后提出了金属热处理变形改善的技术措施，希望能为实际工作起到一定的指导作用。
关键词：金属热处理；变形原因；改善技术措施
引言
金属的热处理即是指为了满足金属加工工艺需要，在金属材料加工过程中，对材料进行加热、保温以及冷却的处理，以改变金属材料的内部结构，增强金属实用性的过程。
然而在具体的金属热处理过程中，往往会由于材料自身的性质及各种外界因素的影响，致使金属材料变形的产生，进而影响到金属材料的使用寿命与使用效率，达不到使用者的质量要求。
为此，对应对金属热处理过程中金属变形的技术进行研究则显得尤为必要与迫切。
1.金属热处理变形原因分析
内应力塑性变形，内应力的产生一般情况下是由金属热处理过程中的加热不均或相变不同时所造成或引起的，同时在一定塑性条件的配合下，还会导致内应力塑性变形的产生。
内应力塑性变形由于影响因素的不同，又可分为热应力塑性变形以及组织应力塑性变形。
其中，前者是由于金属工件在热处理过程中由受热不均，在内外部温度上未能保证一致，使其热胀冷缩的程度存在一定差异而产生的。
而后者则是由于金属工件内部组织转变发生时间不同而产生的。
2.金属热处理变形改善的技术措施
科学、合理的金属热处理变形改善技术是有效降低热处理过程中金属变形发生率的重要手段，现对金属热处理变形改善的技术措施进行具体分析如下
2.1 做好热处理之前的预处理工作
温度过高的正火会加剧金属内部的变形，为此，在金属热处理之前进行正火处理来对温度进行控制，则显得尤为必要。
具体而言，即是在金属热处理之前做好正火处理工作来控制好温度，并在完成正火处理的基础上运用等温淬火的处理方法来对金属材料内部结构的均匀性进行提升，从而一定程度上减少金属变形的发生。
另外需要注意的是，要根据金属结构的特点来对热处理工序进行合理选择，这不仅减少了热处理过程中的变形，还能让热处理过程中的变形相互抵消，能够
有效促进改善变形目的的达成。
诚然，该种方式的运用需要耗费较多的成本及时间，因此，对于一些有高精度要求的零件则更为适用【1】。
2.2 做好淬火处理工艺
做好淬火冷却处理工艺是金属热处理中改善金属变形问题的关键，倘若处理不好，未能选择合理的介质，则会大大增加金属的内部应力，进而导致工件的变形甚至开裂。
为此，在淬火冷处理过程中应当充分注意到冷却速度的稳定性，切勿由于过快而致使冷却不均，进而加剧金属材料的变形。
另外，重视淬火冷却过程中在介质方面的选用，一般情况下，人们用水和油作为介质。
而水温在550℃-650℃内，冷却速度高，在200℃-300℃内，其冷却速度虽有大幅下降，但从整体上来看，依然较高，极易导致金属的变形。
即使可以通过在水中加入适当盐和碱的方式来提升水在550℃-650℃内的冷却速度，但是水在200-300℃内的冷却速度却依然未能进行改善，进而金属在热处理过程中的变形问题也得不到有效解决。
而油在200-300℃内的冷却速度较低，能有效改善金属在淬火时的变形情况，但油在550-650℃内的冷却速度却不高【2】。
为此只适用于合金钢的淬火冷却中。
综上所述，在硬度一致时在介质的选用上则优先使用冷却速度较低的油，以降低对金属的影响。
2.3 冷却方法的选择
常见的冷却方法主要包括单液淬火、双液淬火法以及分级淬火法等。
其中单液淬火法的优缺点较为显著，优点即是符合机械化及自动化的需要，缺点即是对淬火冷却的度难以进行有效控制。
而双液淬火法即是将金属放在冷却速度较高的介质中冷却到300℃左右后，再放入冷却速度慢的介质中进行冷却。
分级淬火冷法，即是先将加热的金属放入高温的碱液或者盐液中，2到5分钟过后，在保证金属内部与外部温度一致的基础上，再放入空气中进行冷却【3】。
该方法能够将金属内部的热应力和组织预冷进行有效降低，同时对于复杂结构金属变形问题的改善也大有裨益。
但由于该方法内溶液冷却能力较低，因此只适用于精度要求较高，尺寸较小的金属工件。
3.结语
综上所述，金属热处理过程中造成的金属变形现象务必会减少金属材料使用寿命，降低金属使用效率。
为此我们应当对金属热处理变形的原因进行仔细分析与探究，有效的找到具体导致变形的影响因素，并在进行金属加热处理的过程中，采取针对性有效技术措施对其产生问题的因素进行解决与处理，才能解决金属材料在热处理过程中的变形问题，进一步将金属材料的使用效率进行有效提升。
参考文献：
[1]李斐，石玉生.辽宁经济管理干部学院（辽宁经济职业技术学院学报）. [J]，2011（03）
[2]夏新涛，王中宇，周福章，周近民，张雷，刘春国，刘伟.汽车离合器轴承热处理变形数据分析[J].轴承，2013（04）
[3]《金属热处理原理》荣获1998年度国家机械局科技进步三等奖[J].大连铁道学院学报，2013（01）。