金属材料热处理变形的影响因素与控制策略
齿轮热处理变形的影响因素及控制措施
2019年9月下王荣景，王建勇，王荣智（第一拖拉机股份有限公司中小轮拖装配厂，河南 洛阳 471003）摘 要：齿轮通常要经过渗碳、碳氮共渗或氮化工艺处理。
渗碳齿轮的热处理变形会对齿轮的精度、噪声以及使用寿命产生影响，即使经过渗碳热处理，再经过磨齿这一道工序出现变形，还是会对齿轮的精度等级产生影响。
渗碳热处理变形的影响因素比较多，只有对各方面的因素进行掌握，才能把变形几率降到最低。
文章针对齿轮热处理变形的影响因素进行了说明，并提出了相关的控制措施，供参考。
关键词：齿轮；热处理；变形；因素中图分类号：TG162 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2019）18-0066-01——————————————作者简介： 王荣景（1982—）,男，河南禹州人，本科，工程师，研究方向：热处理工艺。
1 齿轮热处理变形的影响因素1.1 齿轮的原材料选择对齿轮原材料的成分、淬透性以及偏析情况进行了研究，研究表明：1）对材料的性能进行控制，在进行熔炼和铸锭时就必须确保材料具备均匀一致性。
轧前铸锭的对称凝固必须特别重视，这是热处理之后发生齿轮椭圆变形的主要原因。
2）合金成分以及材料的淬透性影响齿轮的热处理变化。
很多人认为钢的淬透性越高其收缩性也就越大，同时其可重复性也就越好，进而能避免因齿轮热处理之后内孔出现胀大的现象。
但是也有人认为材料本身的淬透性增加，会减小齿向的变化，淬后的不圆度也明显变大。
1.2 齿轮的设计和制造齿轮本身的几何形状以及进行热处理之前的内应力分布状态，都会对齿轮的热处理变形产生影响。
热处理之后的变形是与齿轮的几何设计是否合适之间有密切关系，最佳设计必须对热处理之后的变形进行充分考虑。
在齿轮加工中精切前的除应力处理是能有效减小热处理变形的关键手段，但是当前因为经济原因却往往达不到要求。
1.3 淬火处理产生的影响齿轮工件即使是经过热处理这一道工艺，还是可能会出现热处理变形的情况，但是淬火冷却这一环节却是对齿轮变形产生影响的重要因素。
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。
热处理对金属材料的尺寸稳定性的影响
热处理对金属材料的尺寸稳定性的影响热处理是一种常用的金属加工工艺，通过加热和冷却的过程，改变金属材料的结构和性能。
在金属材料的制造和加工过程中，尺寸稳定性是一个重要的考虑因素。
本文将探讨热处理对金属材料尺寸的影响。
1. 热胀冷缩效应在热处理过程中，金属材料会因为温度的变化而发生热胀冷缩。
当材料加热时，由于热胀效应，材料会膨胀，导致尺寸的增加。
而在冷却过程中，由于冷缩效应，材料会收缩，导致尺寸的缩小。
这种热胀冷缩效应对金属材料的尺寸稳定性有着重大的影响。
2. 温度梯度引起的变形热处理过程中，金属材料的加热和冷却速度可能不均匀，导致温度梯度的存在。
温度梯度会引起金属材料内部的形变和尺寸的变化。
在加热过程中，高温区域的金属会膨胀，而低温区域的金属仍然保持原有尺寸，从而造成不均匀的形变。
而在冷却过程中，由于冷缩效应也会产生不均匀的形变。
温度梯度引起的变形会对金属材料的尺寸稳定性产生负面影响。
3. 相变引起的尺寸变化在热处理过程中，金属材料可能发生固态相变。
固态相变会导致晶粒大小的改变，从而对材料的尺寸稳定性产生影响。
在加热过程中，晶粒可能会长大，导致材料尺寸的增加。
而在冷却过程中，晶粒可能会细化，导致材料尺寸的缩小。
相变引起的尺寸变化是热处理对金属材料尺寸稳定性的一个重要因素。
4. 冷却速率对尺寸的影响热处理过程中的冷却速率会对金属材料的尺寸稳定性产生重要影响。
冷却速率越快，金属材料的尺寸稳定性越差。
快速冷却会导致金属内部应力的积累，从而引起尺寸的变化和形状的失稳。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适当的冷却速率，以保证金属材料的尺寸稳定性。
综上所述，热处理对金属材料的尺寸稳定性有着重要的影响。
热胀冷缩效应、温度梯度引起的变形、相变引起的尺寸变化以及冷却速率都是影响尺寸稳定性的因素。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，选择适当的热处理工艺和参数，以保证金属材料的尺寸稳定性。
热处理的影响因素温度时间和冷却速率的重要性
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金属材料热处理的影响因素
近年来，为了响应国家相关政策，金属材料行业也在不断地进行技术改进，希望在降低能耗的同时减轻对环境的污染，为工业制造及可持续发展做出贡献。
但在这种趋势下，出现了能源浪费、环境污染、技术不完善、设备老旧等问题，限制了热处理技术的继续推广，降低了相关企业的经济效益。
如今在金属材料热处理加工中主要有两种技术。
一是正常加工，主要是通过普通热处理来调整金属材料结构，但无法转变其中的化学元素与整体性能。
二是表面加工，主要是针对材料外表进行加热后冷却，以改善金属材料性能，但这两种技术都十分简单，无法对能源浪费与环境污染展开有效管控。
因此，相关企业与有关部门开始注重研发金属材料热处理节能新技术。
1固溶处理对合金组织性能的影响铸态条件下ZL205A 的光学显微组织图像。
合金的基体为球状的初生铝晶体，在α-Al 基体的晶界处存在连续的富Cu 偏析区，称为Al2Cu （θ相）。
经金相分析软件Im -agePro 测算，θ相的体积分数为1.9%。
而通过515℃下固溶处理5h 后的合金组织，θ相仍少量保留，但其体积分数明显降低，其体积分数为0.3%。
ZL205A 合金在铸态条件下的平均布氏硬度值为HB70，而通过515℃下固溶处理5h 后的合金的布氏硬度值分别为HB103。
硬度值的变化清楚地表明，固溶处理是获得最佳机械性能所必需的，因为强化的合金元素需要通过这一步的热处理才能溶入到固溶体中。
2模拟焊后热处理的15CrMo 钢组织及其力学性能焊后热处理（英文缩写PWHT ）是一种很常见的改善或恢复材料力学性能的过程加工工艺。
在压力容器设备完成加工后或在加工的某个环节中，通常需要对其进行焊后热处理，以保证设备不会因过脆而损坏，降低或消除由于焊接而产生的残余应力，避免出现设备裂纹，从而有效延长设备的使用年限。
15CrMo 钢系珠光体组织低合金耐热钢的钢材具备较强的抗蠕变性和强韧能力，能够满足绝大多数极端的实验条件，并且具备非常好的抗腐蚀、抗高温和抗氧化性能[1]。
浅谈如何减小金属热处理变形
浅谈如何减小金属热处理变形摘要:金属热处理工艺是改善各种金属材料性能的重要手段,能使材料在性能改善后符合不同使用范围的需求标准,但在金属热处理的环节中却存在着许多影响其发生形变的因素,对于工件的精度、强度及使用寿命等方面都造成直接性影响。
所以,在金属热处理工艺中应尽量将其变形量减小,以便使工件在使用过程中发挥出最佳性能。
本文就温度是控制金属发生变形的关键性因素进行较为详细的分析,同时对其它影响金属发生变形的因素也进行了列举,并提出了控制金属产生变形的有效措施,供大家参考。
关键词:金属热处理变形温度金属材料热处理是将金属工件或者合金,在一定的温度控制范围内经过加热、保温和冷却等一系列过程,使金属工件或者合金内部组织结构发生改变,从而使金属材料达到最佳性能的工艺。
目前,热处理工艺是工业中比较常用的一种加工工艺,有效地解决了工件使用过程中因性能局限性的问题,但是在金属工件热处理过程中会因受温度的影响发生不同程度的变形,使其性能与理想值发生了偏差,尤其是对于精度要求比较高的工件,变形可能导致工件直接报废。
所以,基于热处理工艺中金属发生变形的不可避免性,只能采取相关办法将其变形量控制在最小范围内。
1 温度是影响金属变形的关键因素目前,工业中所用到的热处理工艺形式多样,但整个处理过程都是热作用过程,工艺流程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成,其每个阶断是由加热速度、加热温度、保温时间、冷却速度以及热处理周期等参数来进行描述。
加热炉是金属热处理工艺中的必要设备,所有的工艺过程都是在加热炉内完成,因此,做好加热炉内的温度测量工作在整个金属热处理工艺过程中显得尤为重要。
在金属热处理工艺中,做好温度测量工作是热处理工艺取得成功的关键,如果在金属热处理过程中没有按照温度测量的具体标准和相应手法,那么可能因温度过高或者温度过低温导致热处理后的金属产品达不到预期的性能标准要求,甚至可能导致金属产品直接报废。
因此,在金属热处理工艺中做好温度测量,使温度始终保持在热处理工艺所要求的范围内,是热处理后工件达到良好性能的关键。
热处理对金属材料的高温蠕变变形析出相硬度的影响
热处理对金属材料的高温蠕变变形析出相硬度的影响热处理是金属加工过程中的重要步骤之一，通过控制材料的温度和时间来改变其组织结构和性能。
在高温下，金属材料会发生蠕变，即受力下的时间依赖性变形。
而蠕变行为与材料的硬度密切相关，蠕变过程中析出相的变化对材料硬度产生重要影响。
本文将探讨热处理对金属材料高温蠕变变形析出相硬度的影响。
一、蠕变过程中的变形机制在高温下，金属材料的原子会发生扩散运动，导致晶体结构发生变化。
蠕变过程中的变形机制主要包括晶体滑移、晶界滑移、背景扩散以及断裂等。
1. 晶体滑移晶体滑移是金属蠕变变形的主要机制。
在高温下，晶体内部的位错可以沿着晶体中某个晶面上的某个晶向方向移动，从而导致晶体变形。
2. 晶界滑移晶界滑移是指蠕变中晶界上的位错沿晶界滑移，使得相邻晶粒的相对位移发生变化。
晶界滑移对材料的蠕变变形具有重要作用。
3. 背景扩散背景扩散是指在高温下，晶体内部的原子发生扩散运动，使得材料的组织结构发生变化。
背景扩散可以导致局部组织的相变，从而影响材料的硬度。
二、热处理对蠕变变形的影响热处理可以通过改变材料的组织结构和物理性能，来影响蠕变变形及析出相的形成和分布。
具体而言，热处理可以影响材料的晶粒尺寸、晶界结构、相变温度和强化相的析出。
1. 晶粒尺寸热处理过程中的快速冷却可以细化材料的晶粒尺寸，从而提高材料的硬度和强度。
较小的晶粒尺寸可以限制位错的移动，减小蠕变变形的发生。
2. 晶界结构热处理可以改变材料的晶界结构，进而影响材料的蠕变行为。
例如，固溶处理可以消除晶界的间隙原子，增加晶界的强度和稳定性，从而降低蠕变的发生。
3. 相变温度热处理可以改变材料的相变温度，从而影响相的析出行为。
例如，通过固溶处理可以调节材料的溶解度，改变析出相的形成和分布，进而影响材料的硬度。
4. 强化相的析出热处理可以促使强化相的析出，从而提高材料的硬度和强度。
通过合理的热处理工艺，可以控制强化相的形成和分布，进而调节材料的蠕变行为。
7个减小热处理变形的方法
7个减小热处理变形的方法热处理是通过加热和冷却金属材料来改变其性质的过程。
在进行热处理过程中，材料会发生变形，这是由于温度和应力的变化引起的。
为了减小热处理过程中的变形，可以采取以下7种方法：1.加工前热处理：在材料进行初次加工之前，可以进行热处理以减小后续加工过程中的变形。
这样可以通过改变材料的晶体结构和分布来改变其屈服强度和塑性，从而减小变形。
2.采用复合材料：复合材料由两种或多种不同的材料组成，其中一个材料具有较高的强度和刚性，而另一个材料具有较高的韧性和延展性。
通过使用复合材料，可以在一定程度上减小热处理过程中的变形。
3.控制变形工艺参数：在进行热处理过程中，可以通过控制加热温度、冷却速率和时间等参数来减小变形。
例如，降低加热温度和冷却速率可以减少变形量。
4.施加局部应力：在进行热处理过程中，可以在材料上施加一定的局部应力来减小整体的变形。
这可以通过冷却或加热过程中施加压力实现，从而使材料变形更加均匀。
这种方法可以大大降低材料的变形量。
5.使用支撑装置：在进行热处理过程中，可以使用支撑装置或夹具来固定材料，以减小变形。
这些支撑装置可以帮助保持材料的形状和尺寸，从而降低变形。
6.采用适当的冷却介质：在进行热处理过程中，选择适当的冷却介质可以减小变形。
不同的冷却介质具有不同的冷却速率，可以根据需要选择合适的冷却介质，以减小变形。
7.进行后续时效处理：在进行热处理后，可以进行后续的时效处理以减小变形。
时效处理是通过在一定时间内将材料保持在一定的温度下，使其继续发生晶体结构和性质的变化。
这样可以通过改变材料的结构和性质来减小变形。
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金属材料热处理变形的影响因素与控制策略
金属材料的热处理是一种重要的工艺方法，它可以改善材料的性能和机械性能，并使其满足特定的要求。
然而，热处理过程中材料的变形是一个常见的问题，因为它可能会导致材料失去原有的形状和尺寸，并降低材料的质量和可靠性。
因此，准确了解金属材料热处理变形的影响因素和控制策略对于提高材料的质量和工艺效率至关重要。
影响因素：
1. 材料本身性质：不同金属材料的物理和化学性质不同，如热膨胀系数、热导率、比热容等都会影响材料的变形。
在热处理过程中，材料的热膨胀系数会导致材料产生不同程度的膨胀和收缩，从而引起变形。
2. 热处理过程参数：包括温度、时间、加热速率、冷却速率等参数，这些参数对热处理过程中材料的变形影响很大。
如果温度过高或加热速率过快，会导致材料的热胀冷缩不均匀，从而影响材料的变形。
3. 材料的形状和尺寸：材料的形状和尺寸也会影响材料的变形。
例如，长形材料容易发生弯曲变形，板材容易发生弯曲和翘曲，薄板则容易出现扭曲变形。
控制策略：
1. 合理选择热处理工艺：根据材料的性质和性能要求，选择适当的热处理工艺。
例如，对于容易发生变形的材料，要采用加强调质退火、正火淬火等工艺，以尽量减少材料的变形。
2. 控制温度和时间：在热处理过程中，要严格控制温度和时间的参数，避免出现过高或过低的温度和过快或过慢的加热速率，避免过长或过短的热处理时间。
3. 采用适当的支撑和固定方式：在热处理过程中，要采用适当的支撑和固定方式，尽量避免材料自由变形。
如板材可以采用支撑和压紧方式，棒材可以采用夹具和支撑方式等。
4. 控制冷却速率：在热处理过程中，控制冷却速率很重要，过快的冷却速率会导致材料的变形和开裂，而过慢的冷却速率则会影响材料的硬度和强度。
因此，要选择适当的冷却速率，实现材料的均匀冷却。
总之，了解热处理变形的影响因素和控制策略对于提高金属材料的质量和工艺效率至关重要。
在实际生产中，要根据具体情况进行合理选择，并严格按照操作规程进行操作，以确保热处理过程的成功实施和材料质量的稳定提高。