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摘要：近年来，我国的化工工程建设的发展迅速，为了探究热处理工艺是否影响金属材料的抗疲劳性能，首先通过观察热处理工艺对金属材料的热疲劳性研究，在过程中观察萌生的疲劳裂纹，与标准图谱相比较，不同工艺试样的热疲劳性能受影响结果。从结果分析得出：经过热处理结构钢的热强性被提高，提升了钢结构的热疲劳性能。从结果上分析得出结论：合理的热处理工艺可以提升金属材料的抗疲劳性能。
关键词：热处理工艺；金属材料抗疲劳；性能影响分析
引言
金属热处理是将固态金属（包括纯金属和合金）通过特定的加热和冷却方法，使之获得工程技术上所需性能的一种工艺过程的总称。这一工艺在石器时代就出现和应用，在现代得到逐步发展与优化。热处理之所以能获得这样的效果，是因为固态金属在温度（也包括压力）改变时，其组织和结构会发生变化（通称为固态相变），如能根据其变化规律，采取特定的加热与冷却方法，控制相变过程，便可获得所需的组织、结构和性能。在机械制造过程中，最为重要和关键的环节即为热处理，热处理能赋予或改善金属材料具有的各项性能，在保持其形状和化学成分的基础上，对其化学组成及内部组织进行改变，提高其内在质量。人们为了对金属材料进行改造，使其具备想要的各项性能，包括化学性能、力学性能与物理性能，通常会通过热处理来加工。在机械工业领域，结构钢的实际应用相对较多，它的显微组织比其他类型的金属材料复杂，所以需要通过热处理来有效控制。本文以结构钢为例，研究热处理对金属材料可能造成的影响。
1 疲劳的定义和分类
金属机件或构件在变动应力和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象称为疲劳。
疲劳可以按不同方法进行分类：按照应力状态不同，可分为弯曲疲劳、扭转疲劳、拉力疲劳及复合疲劳；按照环境和接触情况不同可分为大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、接触疲劳等；按照断裂和应力高低不同，可分为高周疲劳和低周疲劳。
2 金属材料抗疲劳性能影响因素
在探究前为了淬火加热准备了大量的结晶核心，对同金属材料实施等温处理，获取球状珠光体和弥散细颗粒碳化物，原有的结构形态被改变得到球化后的基体。采用淬火处理的方式均匀奥氏体，从而细化淬火组织。晶粒在过高的奥氏体温度下会变粗，这样金属的塑性降低、韧性降低，大量奥氏体量析出。少量残余奥氏体在这一过程中韧性还会提高，金属材料还会因剩余大部分析出后的晶界碳化物变脆，影响抗疲劳性能。另一方面，提高奥氏体化温度，会使基体中碳化物加速溶解，淬火后增加了奥氏体中的碳和合金元素的含量，使金属提高强度，出现二次硬化峰并保证抗回火软化性增强。不同的热处理工艺必然会影响金属材料的抗疲劳性能。热处理工艺对金属材料的硬度、高温强度、韧性也有很大的影响。热处理工艺对化学组成和显微组织的抗疲劳性能都有一定的影响。所以应合理的进行热处理工艺，降低和消除材料的不均匀性及局部应力，进一步使金属材料的抗疲劳性能得以提高。
3 影响机理
从金属材料自身角度讲，其热疲劳性可以直接反映出它的抗疲劳性能。事实上，累积回火转变即为热疲劳发生实质，而热疲劳又以裂纹为主要表现，它会受到碳化物不断聚集这一因素的影响。通过对碳化物聚集进行的建模和模型分析可知，碳化物均存在于冷、热持续交替的环境当中，在这种条件下必然会发生聚集，这是一种无法避免的趋势。一个单独的颗粒可能看起来很小，但在持续循环的过程当中，颗粒将发生聚集，形成一个较大的颗粒，此时将形成整体碳化物，同时裂纹也会这一过程中形成，从微裂纹不断发育为可见裂纹。
另外，金属材料当中的夹杂物与少量的碳化物通常处在非共格的相互关系中，微裂纹将产生在这一颗粒当中，当其尺寸和颗粒相似时，在冷、热持续交替的条件下，材料将受到一定程度的应力，使四周分布极大的应力，如果裂纹所在位置的应力超出极限，将使裂纹失去平衡，发生扩展，最终导致热疲劳性裂纹的产生及发展。
4.试验操作严格按照以下规程进行：①对操作场地进行认真清理，认真检查电源与仪表，确认是否正常。②现场的操作人员必须按照要求穿戴好各类防护用品，以免在操作中发生意外造成人身伤害。③开启转换开关，以设备技术要求为依据进行分段的升温和降温，以此保持设备的完好性，延长其使用寿命。④充分注意热处理炉实际温度与网带调速，掌握并确定不同材料需要达到的温度标准，确保工件的硬度与表面平直程度，同时认真开展安全工作。⑤充分注意回火炉实际温度与网带调速，适时启动排风，确保工件完成回火后能够满足质量要求。⑥整个工作过程中相关工作人员必须坚守岗位。⑦准备好所有消防器具，同时熟练使用各种方法。⑧在停机以后，应对所有控制开关进行检查，确认其是否处在关闭的状态，并将转换开关及时关闭。采用不同的热处理工艺对金属材料进行热处理，验证金属材料自身热疲劳性受到的影响，2种试样执行600余次冷、热交替后，其表面都开始出现大量细裂纹，而当交替的次数达到1200次以后，试样表面开始出现较粗的裂纹。当交替次数为600次时，在680℃的温度条件下，A的值为28．11%，W的值为0．045mm，L的值为31．76mm，D的值为4．56×10－4；在700℃的温度条件下，A的值为18．57%，W的值为0．018mm，L的值为28．82mm，D的值为1．33×10－4。当交替次数为1200次时，在680℃的温度条件下，A的值为43．37%，W的值为0．081mm，L的值为19．45mm，D的值为21．36×10－4；在700℃的温度条件下，A的值为37．85%，W的值为0．044mm，L的值为23．65mm，D的值为10．31×10－4。从以上数据可以看出，对于同一种类型的金属材料，采用相同的热处理工艺时，试样表面裂缝面积与主裂纹的缝宽和冷、热交替次数为正比关系，也就是当冷、热交替次数增加时，无论是裂缝的面积还是主裂纹的缝宽均明显在增大；同时，裂纹的总长和冷、热交替次数为反比关系，也就是当冷、热交替次数增加时，损伤因子不断减少。通过以上研究，所有试样在冷、热交替次数达到600次以后都会产生不同程度的裂纹，之后虽然也会出现新裂纹，但现有裂纹发生扩展将成为主导。一些裂纹由于冷、热交替过程中产生的应力，会使裂纹进一步加宽和加深，这些裂纹由此会变为主裂纹，其他相对来说比较细小的裂纹会因为应力被释放掉而不再扩展，伴随冷、热交替次数的不断增加，持续发生氧化剥落，而 在进行抛光与酸洗之后，将会消失，因此得出了当冷、热交替次数为1200次时试样裂纹总长反倒少于交替次数为600次的结论。对于结构钢材料，采用热处理工艺后，其强度得到明显提高，材料自身热疲劳性也能得到一定程度的改善。总而言之，在钢结构金属材料热处理过程中，技术人员要建立健全完整的操作机制，优化操作流程，确保控制项目的完整，也要大力发展金属材料热处理的创新型技术，为热处理项目的发展奠定坚实的基础。
结语
与此同时，我们也发现，并非所有的金属材料都如此，为了更加准确的评估，需要分析或实验进行有效确定。总之，通过相关的实验研究和探索可以认定对金属材料进行热处理可以使得其性能得到有效改善。
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