郜聆羽 庄玉文 黄英
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摘要：金属材料性能全面提升的最为有效途径就是热处理，但是在实际的热处理过程中，最不可避免的问题，就是热处理变形和开裂问题，其对工件的加工和后续的交付非常不利。基于此，本篇文章对金属材料热处理变形问题及开裂问题的解决措施进行深入的分析和探讨。
关键词：金属材料 热处理变形问题 开裂问题
前言：所谓金属材料的热处理，其主要就是以固态金属具体的工艺制造需求，将相应的加热和保温以及冷却处理实施进来，与此同时，还要将相应的机械作用和化学作用辅助配合进来，改变金属材料的内部结构，改变其性能，进而将符合工艺需求的金属产品制造出来。
1、热处理变形开裂的主要原因
在金属材料的热处理中，主要存在两种类型的变形，首先就是尺寸变形，其次就是形状变形，而对于大部分的类型而言，其都是金属材料本身在接受热处理的过程中，工件内部的应力进一步导致。而实际的内应力不同，则又分为两种应力类型，一种为组织应力，另一种为热应力。而金属材料工件本身会出现变硬的问题，主要原因就是这两种应力因素结合到一起的成果，远远的超出了应力自身的变形极限，进而出现永久变形的问题。
1.1、热处理引起的开裂与变形因素
在金属材料的热处理中，主要包含冷却和加热这两个过程中。而且在实际的热处理过程中，相应的金属工件要经过热胀冷缩处理，而实际的体积变化非常明显。对于金属材料工件而言，其在达到相应的淬火温度时，会明显的降低工件屈服强度，提高工件塑性，在热处理金属的过程中，金属屈服强度无法超越内应力，则实际的塑性变性进一步发生。
1.2、组织应力引起的变形和开裂因素
对于金属材料工件而言，相应的组织应力具备两个非常明显的特点：首先，就是实际的切向应力要远远的大于轴向应力，而且与金属工件表层十分贴近；其次，就是对于金属工件表面而言，其本身主要会受到拉应力的影响，与此同时，内部则受到压应力。对于组织应力而言，其本身在经历工件淬火的过程中，之所以会发生形变和开裂的问题，其根本原因就是在实际的热处理过程中，受到了组织应力和热应力的综合影响。除了对组织应力的影响考虑之外，还要对金属材料本身的组成成分和冷却速度以及具体的介质等。
2、影响金属材料变形与开裂的相关因素
2.1、金属钢的化学组成
在制造金属工件的过程中，主要会将钢材质应用进来。而且低碳钢在经历淬火的过程中，实际的体积变化相对较小，而且低碳钢本身的淬火性想较差，实际的淬渗透性也相对较差。在制造工件的过程中，中碳钢本身经历淬火时，对比低碳钢的变化，实际的体积变化相对较明显，相应的淬透性也相对较低，但是对于MS点而言，则相对较高，则经常会将中碳钢制造的小尺寸零件应用进来，在实际的热处理过程中，还要对相变应力的影响进行考虑。基于金属零件尺寸的进一步增加，实际的材料金属硬度层的实际深入程度会进一步缩小，与此同时，对于内部的相变应力而言，其变形也在逐步转化为热应力变形；在热处理高碳钢的过程中，实际的MS点相对较低，因此，奥氏体的残留量会进一步增加，而导致热处理的金属出现变形的根本原因，就是在淬火过程中，存在相应的热应力变形。
2.2、钢的淬透性
主要的热处理考虑标准就是金属钢的淬透性，主要就是指，在一定的规定范围内，实际表现出来的钢材料的硬度分布特性和淬硬深度。在实际的淬火过程中，以不同碳钢的型号和淬火介质特点为依据，对冷却时间进行科学合理的控制，相应的零件才能真正的达到合理的力学性能。
2.3、钢的原始成分组织
在淬火之前的金属钢，其自身的成分组织形态会极大程度的影响到淬火过程中的热处理变形，举例来讲，轴承钢、碳素工具钢等。对于此类金属钢而言，在加工其原始组织之前，必须要将球化退火处理实施进来，而对于淬火过程而言，相应的奥氏体形体本身不容易变大，在冷却的过程中，不论是工件自身的变形程度，还是开裂程度，均相对较小。对于金属的原始组织的本质晶体，呈现越细小的趋势，则实际的金属材料的屈服强度也就越高。
3、金属热处理变形与开裂的预防措施
3.1、金属钢材的选用
对于金属工件的制造，会以实际的热处理效果为依据，进行相应的选用，一般情况下，会将高淬透性的合金钢和碳钢以及微变形钢选用进来。对于高淬透性合金钢而言，其主要应用于一些形状相对复杂的工件之中，此外，尺寸相差相对较大的工件也会将其应用进来；对于微变形钢而言，其主要应用的金属工件制造特性为实际轻质要求特别高，对于轻度的要求也非常高；如果实际工件容易出现淬裂和变形的问题，则主要将合金钢应用进来，举例来讲，Cr12MnV等。
3.2、冷却方式的选用
合金工件在热处理过程中，非常重要的生产工艺就是淬火冷却，对工件质量有着直接的影响作用。对于淬火工艺而言，其主要就是将热油和冷油应用进来，对比冷油，在实际的淬火过程中，热油导致的工件变形相对较小，一般情况下，控制温度在80-120摄氏度之间，与此同时，不论是淬火的搅拌方式，还是速度，都会影响到实际的变形。金属本身具备冷却速度快的特点，如果冷却速度存在不均匀的问题，则会使应力进一步增加，进而加大变形和开裂的几率。所以，要想使金属热处理的变形和开裂得到根本性避免，则必须要以具体的金属工件实际情况，对具体的冷却方式进行针对性的选择。
3.3、控制加热温度
合金材料不同，其本身材料的淬透性也存在差异性，在进行热处理的工程中，会将相对较低的淬火温度选取进来，使工件的淬硬效果得以提升。而对于不同的高弹合金钢制作的工件而言，可以将淬火的温度适当提升上来，进而使MS点残留的大量奥氏体量进一步降低。举例来讲，在对Cr12MnV合金进行应用的过程中，为了制造出具备高硬度的工件模具，则会将1040摄氏度的淬火温度选用进来，使弧形裂纹的产生得以避免。
3.4、控制锻造与预热处理
对于合金工件而言，在淬火前期进行处理，则会极大程度的影响热处理过程产生的变形问题。对于一些高弹工具钢制造的工件而言，必须要对其制造淬火和锻造工艺进行保证，使金属材料中形成的网状碳化物和偏析均匀得以消除。而对于一些工件而言，实际的制造标准相对严格，则要将应力退火和正火以及调试处理采用进来，使热处理的合金变形和工件表面开裂现象得以减少。
结语：总而言之，本篇文章主要对金属材料热处理变形问题及开裂问题的解决措施进行了深入的分析和探讨。在制造关键件和重要件的过程中，金属材料都会经历热处理，而元件制造的重要组成成分就是热处理。对于不同元器件的构造材料，会一定的影响到热处理金属结构，而在实际热处理的工程中，许多器件都会产生变形和开裂问题，所以，要不断地提高金属器件热处理的质量，使废品率进一步降低，避免发生开裂，则是非常重要的技术改进内容，相关研究人员在未来阶段要进行不断地研究和创新，对金属材料热力学性能进行综合的分析，将有效的措施采取进来，使热处理变形得以减少，使元件热处理质量提升上来。
参考文献：
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