1王艳亮 2王鹏飞 3付雯雯 4于云峰
1身份证号：37230119860204****，2身份证号：37230119860124****，3身份证号：37230119860525****，4身份证号：37230119870318****
山东滨州 256602
摘要：在现代工业的快速发展下，各个行业发展对金属材料的需求量加大，金属材料开始被人们广泛的应用在机械设备制造中。借助热处理技术能够实现对金属材料的深加工处理，金属材料在经过深加工处理之后会有效提升材料的稳定性。为此，文章结合实际就金属材料的热处理问题进行探究，旨在通过必要的热处理来减少金属材料开裂问题的发生。
关键词：金属材料；热处理；变形；开裂
引言
在机械制造等行业中对金属材料进行热处理是一种较为重要的工艺，热处理与其他加工工艺不同，其过程不改变材料的外部形状，除了材料表面可能发生局部化学成分改变以外，材料本体的化学成分一般不变，热处理通过改变材料内部显微组织结构，使材料获得更优的使用性能。
1金属材料热处理工艺应用分析
金属材料的热处理包含退火、正火、淬火、回火四个步骤，在进行热处理时，金属材料加热到临界温度30~50益时，需要暂缓一段时间再进行加工。通过必要的金属材料热处理加工能有效提升金属材料的性能，特别是在经过热处理时，一些掺杂的网状碳化物、细化颗粒物等会残留在材料上，消除金属材料的内部应力，提升金属材料的柔韧性和强度，使其能在工业生产中得到更有效的利用。另外，通过热处理操作还能提升金属材料的力学性能，帮助其更好的抵抗局部塑性变形和表面损伤，从而减少开裂现象的发生。
2金属材料热处理变形及开裂出现的主要原因
2.1金属材料热处理过程中的冷却方法
由于金属材料热处理过程中主要分为退火、正火、淬火和回火等几个步骤，再加上金属材料在热处理过程中对冷却技术的应用提出了非常严格的要求，如果冷却技术选择出现问题的话，必然会导致金属材料因为冷却处理不均匀，影响金属材料的拉伸应力。就目前来说，我国最常用的金属材料热处理工艺主要有双液淬火与单液淬火两种。经过长期的实践应用发现，这两种方法在实际应用的过程中优势和缺陷都非常的明显。在这其中，双液淬火法虽然实现了快速降低金属材料温度的目的，但是其淬火效率较低，无法进行大范围的推广和应用。而单液淬火法虽然可以应用于大型金属材料的热处理，但是由于使用这种方法操作人员无法有效控制淬火的速度。如果金属材料热处理过程中，操作人员选择了措施的冷却方法的话，不但会会影响到金属材料的形变应力控制能力，而且还会因为金属材料热处理效率的下降，影响金属材料使用性能的提高。
2.2?工艺性与变形的关联性
金属材料热处理过程中的变形与零部件的温度等参数关联性较大，包括加热温度、升温速度、保温时间等因素，所以必须设计合理的热处理工艺，并且确保在实际操作中必须严格执行工艺要求。如果加热炉的温度传感器精度不足或者操作者疏忽，可能导致零部件热处理的质量问题，发生诸如金属材料变形或开裂等缺陷，零部件表面硬度下降，影响其淬透性，屈服强度降低，严重的可能造成材料报废。
2.3组织应力原因
金属材料工件组织应力中，切向应力较轴向应力大，且与金属工件的表层较为接近。金属工件的表面会受到拉应力作用，而其内部主要受到压应力作用。组织应力在淬火过程中，会有形变以及开裂现象出现，造成此种现象的主要原因就是热处理操作时会受到组织应力以及热应力的作用。
此外，金属材料在热处理过程中，会受到组织应力影响外，还会受到金属材料的介质、冷却速度以及成分、形状的影响[3]。
2.4温度把控不合理
金属材料热处理对周围温度有着较高的要求，在操作的时候如果没有对温度进行有效的把控就会使得金属材料出现热处理变形和开裂的问题。比如在没有对金属材料进行精密温度测量就将其直接进行热处理就会导致金属材料报废。
3金属材料热处理变形及开裂问题的解决对策
3.1强化对金属工件结构的处理
在金属材料工件设计的过程中需要相关人员充分考虑可能因为热处理操作所引起的形变问题，在操作的时候通过校直的方式来调节工件变形。如果不能够对工件直接校直，则是要保证工件拥有足够的加工余量，避免出现因为热处理不当而引发的工件变形、报废问题。在满足工件基本使用性能的情况下在设计工件的时候要确保截面力量的分布均匀，并确保工件结构的对称分布。
3.2选用合适的冷却介质
水是最常用的金属材料淬火介质之一，虽然水具有冷却能力强、成本低、成分稳定且不易变质等各方面的优点，但是如果将水作为淬火介质的话，且缺点也同样突出。比如，水在500℃～600℃区间处于蒸汽膜阶段，冷却速度会明显下降。如果金属材料的温度达到100℃～300℃时时，处在沸腾阶段的水，就会因为冷却能力过强，导致金属材料出现马氏体转变速度过快、内应力增大的问题，一旦金属材料的应力超过且临界值的话，那么金属零部件就会出现变形或者开裂的问题。所以，为了最大限度的克服水作为淬火介质应用时的缺点，工作人员往往采取向水中添加食盐或者碱等方法，在高温部件浸入到水溶液后，水在蒸汽膜阶段离析出的食盐或者碱的晶体就会产生爆裂，破坏蒸汽膜以及金属零部件表层的氧化皮，从而达到有效提升水的冷却能力的目的。另外，为了达到有效控制水溶液对金属材料腐蚀性的目的，工作人员往往采取将水溶液浓度控制在10%～15%之间的方式，在金属材料淬火完成后按照要求对金属材料进行防锈处理和清洗，提高金属材料的淬透性和淬硬性，降低金属零部件变形问题发生的几率。
3.3减少金属材料因热处理产生的残余应力
尽管通过工艺优化可以减少金属材料经热处理后所残留的应力，但仍不能完全予以消除，而残留的应用会破坏金属材料表面的保护膜，导致零部件的变形或开裂，所以必须根据零部件应用的场合，采取必要措施将残留应用降低到可以接受的程度。对于本身就有局部缺陷的零部件，在进行热处理之前要确认其表面粗糙度、裂纹、划伤等表面质量，因为这些因素会导致零部件在淬火时因热膨胀而产生应力集中，零部件可能因而产生严重变形或开裂，为了避免热处理失败，对此类有缺陷的零部件可以在热处理之前预先采取适当的修复措施。
结束语
综合上述分析可知，在金属材料关键件以及重要件的制造过程中，需要给予热处理工操作，而热处理也是元件制造的重要组成部分。元器件的构造材料不同，也会对热处理金属结构有不同的影响。部分器件在热处理时，会有开裂以及变形等情况出现，严重影响工件的整体质量。由此，在对金属器件实施热处理过程中，还需要严格把守质量关，从而最大限度降低废品率，避免有开裂现象出现。与此同时，对于热处理工艺的研究人员也需要不断提升自身的综合素养，从而不断创新，对金属材料热力学性能进行全面分析，进而采取有效的措施避免热处理变形现象出现，促使元件热处理质量获得质的提升
参考文献
［1］董宁.浅析城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用［J］.建筑工程技术与设计，2015，（10）：5
［2］唐坤城.试析城市风景园林设计中的新型雨洪控制利用［J］.建材发展导向：上，2015，（21）：309-310.
[3]潘美玲.金属材料热处理变形的影响因素和控制策略分析[J].科技风,2020,10:168.
［4］由建行.热处理变形在金属材料的影响因素和减小措施［J］．世界有色金属,2016（16）.
［5］李春雷.热处理工艺中温度及应力与金属材料的关系探讨［J］.中国金属通报,2018（03）.