金属材料热处理工艺及技术发展

金属材料热处理工艺及技术发展

黄󰀁强

（商洛学院，陕西　商洛　７２６０００）

eading-edge technology

金属材料是我国工业生产中常用的一种基础材料，随着金属材料用途的不断拓展，其加工工艺也在不断改进。摘 要：

其中，热处理作为金属材料的重要处理工艺，对于增加金属材料的应用领域具有重要意义。基于此，本文将重点阐述金属材料热处理工艺及技术发展情况。

金属材料；热处理工艺；技术发展关键词：

ＴＧ１５６　　Ａ　　１００２－５０６５（２０１９）２４－０１７３－２中图分类号：文献标识码：文章编号：

Heat treatment process and technology development of metal materials

HAUNG󰀁Qiang

（Ｓｈａｎｇｌｕｏ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｓｈａｎｇｌｕｏ　７２６０００，Ｃｈｉｎａ）

Abstract: Ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｂａｓｉｃ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　

ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ，　ｉｔｓ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ．　Ａｍｏｎｇ　ｔｈｅｍ，　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，　ａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｉｓ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｗｉｌｌ　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Keywords: ｍｅｔａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ；　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ；　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ

在金属材料的加工过程中，热加工是非常基础的一种工艺，通过热处理可以改善金属材料的物理性能，从而起到环保、高效、科学的目的。热处理加工作为金属材料加工的重要环节，可以提升金属材料的性能与利用率，有效发挥金属材料的作用。但金属材料热处理过程中受到其他因素影响，容易出现变形的情况，影响到金属材料加工质量，这就需要控制好影响因素。

1 金属材料的分类

（1）金属纳米材料.纳米金属材料是一种新型的纳米材料，对金属材料进行处理，将其实际密度尺寸压缩到纳米级别，可以在很大程度上改变原金属材料的物理性质和化学性质，通过这种方式，可以对普通的金属材料进行改进，在从事工业生产的过程中，可以根据自身的需求及时调整相应的参数，从而提升金属材料物理参数的稳定性，更好地满足工作的需要。（2）多孔金属材料.多孔金属材料也是工业生产中常用的一种材料，这种材料最明显的特征就是其具备良好的渗透性，在耐腐蚀方面也表现出优良的特征。因此通过应用这种材料可以在相对恶劣的环境中工作，对于促进我国工业发展，提升工业生产的安全性和稳定性具有非常重要的意义。另一方面，这种材料还能吸收能量，在起落架等金属设备中具有良好的应用。这种材料相对于普通的金属材料，可以吸收更多的电磁能量，在相关的领域可以发挥出更加明显的优势。

定性。在实际进行热处理的过程中，金属材料自身的耐久性

会对热处理应力造成影响，因此通过降低应力的不利影响，才能充分发挥金属材料的价值。

2.2 材料的切割与热处理之间的关系

金属材料在加工过程中，切割也是必须经历的过程，为做好切割工作，需要选择科学的工具进行加工。在切割过程中由于金属材料的材质存在差异，因此变形情况也会有所不同，变形情况越严重，整个切割工作的难度也就越大。同时在切割的过程中会产生不同程度的热量，因此需要处理好切割工作与热处理之间的关系，具体可以通过预处理的方式，有效降低刀具与金属材料之间的摩擦造成的粘连问题，从而不断提升切割的准确性和效率。2.3 金属材料的疲劳性与热处理之间的关系

金属材料在加工处理过程中，通过科学的热处理配合准确的加工手段，可以大大提升加工效率。但在实际处理过程中，金属材料如果经过预处理，在短时间内冷却，会容易出现各种断裂情况。为了更好地做好相关的准备工作，需要控制整个切割的温度以及环境温度，从而提升金属材料的抗疲劳特性。金属材料热处理时，不同的加热或冷却方式会产生不同的影响，意味着金属材料出现不同程度的形变。这就需要加工人员依据零部件加工实际情况，选择合适的装夹方式与工具，将热应力变形控制在合理范围内。同时，实际应用时要根据零部件特点调整装夹方式，提升金属材料热处理质量。

3 金属材料热处理工艺及技术

2 金属材料的性能与热处理工艺的关系分析

2.1 金属材料的耐久性与热处理之间的关系

在金属材料的应用过程中，需要对金属材料的形态进行加工，材料在外力的作用下，或者出于腐蚀环境中，都会影响金属材料的腐蚀情况或者开裂情况，因此需要做好热处理和耐久性之间的研究工作，从而保证金属材料的应用安全稳

２０１９－１２收稿日期：

黄强，生于１９９５年，汉族，本科，研究方向：金属材料。作者简介：

3.1 化学薄层渗透技术

利用金属材料的性质使用化学方式进行处理，可以利用成分的薄层渗透处理，从而改善金属材料的强度和韧性，并降低金属材料在加工过程中造成的各种消耗问题，降低金属利用过程中造成的污染，简化操作流程，降低生产成本，从而不断提升金属材料加工的经济效益。3.2 激光热处理技术

激光具有良好的穿透性特征，借助这种优势可以对金属材料进行相应的热处理，从而改善金属的性能。

（下转175页）

2019年 12月下 世界有色金属173

L前沿技术

时，液体数量明显比之前有所增多，多晶硅交界处的液体聚集并扩展晶界分布，最终形成围绕晶界的液体，经过快速冷却后组织变得细化，初晶Si相边界不仅会随之变得更圆滑，而且尺寸也会比之前有所减小，大量条状共晶Si以及富铜三相共晶体在由液相凝固的合金中出现，它的尺寸也有所减小。

通过对二次加热后不同保温时间对应的能谱分析，结果表明，铜的含量在15min后占共晶化合物中的49.70%；增加保温时间至25分时，Cu含量占共晶化合物中的50.06%；当保温温度继续增加至35min时，Cu元素含量在共晶化合物中的百分比也增多至55.15%。Cu元素在共晶化合物中的含量随着保温时间的增加而逐渐增加，Cu元素在化合物中也逐渐积累。第二次加热使基体中铜含量降低，重熔区与未熔区铜含量之差增大。

重熔过程中，晶粒间铜的偏析明显降低，但重熔区铜的偏析趋势明显减弱。Al-Si-Cu金属间化合物的铜和固溶的扩散是二次加热的重熔所引起的铜分布的变化的原因。在搅拌过程中，铜在晶界处发生偏析，晶界先熔融，然后熔融区逐渐扩大，液相含量不断增加，晶界中的铜金属间化合物也

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溶化熔融，溶解在液态金属中，使得Cu元素在液体中均匀分布的原始晶界偏聚。加热时间短，二次重熔量小，晶界铜的初始偏析以液态均匀分布，凝固后仍有偏析现象，当延长二次加热时间后，由于液相区扩大，冷却速率增大，以及Cu在液相中的再分配延迟或不足，导致凝固后Cu在液态金属中的分布均匀。结果表明，采用重熔法可以改善熔融部分铜的偏聚。

3 结论

①二次加热重熔可以改变半固态钢锭中铜元素的分布，且重熔液体积分数越小，高温扩散效应是未重熔的晶粒中Cu含量进一步增加的条件，因此没有经过重熔的晶粒中Cu含量就会进一步降低；重熔液体积分数高，铜元素在重熔区内凝固后分布均匀。②重熔带和非重熔铜的平均含量差将通过重熔和再加热进一步扩大。[1]󰀡赵树国,袁晓光,张维维,等.铁锰比对铝硅铁合金微观组织的影响[J].

沈阳工业大学学报，2005，27(2)：143-147.

（上接173页）

具体在操作过程中可以利用激光照射金属材料的表面，在温度瞬间发生变化时，及时关闭激光，冷却材料，通过这种方式可以在短时间内改善金属材料的硬度特征，对于提高生产效率具有重要的意义。当前，在金属材料的加工过程中这种技术已经得到相对成熟的研究，应用价值不断展现出来。

3.3 超硬涂层技术

涂层技术在金属材料的加工过程中使用最多的技术就是超硬涂层技术，具体是通过对金属材料表面的热处理，对金属材料的内部特性进行改善，借助涂层可以改善硬度，提升金属材料的表面硬度特征，具体涂层碳化金属、氧化金属等都能起到较好的作用。3.4 振动处理技术

采用这种技术在金属材料的加工过程中可以有效避免金属变形，并在加工之前及时对金属材料内部的应力进行控制，整个过程中都是通过振动处理完成，因此这种处理技术页脚振动处理技术。通过一系列的处理可以有效提升金属材料的稳定性，另外，这种振动处理技术可以有效处理金属材料中的有效数据，从而改善热处理效果，降低生产成本，进一步提升生产效益。3.5 热处理CAD技术

这种技术主要是借助计算机模拟技术，通过智能化管理，利用CAD技术对金属材料进行模拟试验，从而对加工过程中可能出现的问题进行预先处理，通过完善加工流程，应用相应的阻断技术改善金属材料的性能。当前，利用电子技术可以在不同的领域中选择更加科学的材料用于生产，还

能有效改善内部应力，这种方式不仅大大提升了产品的加工效率，同时对于节约资源、降低成本也具有重要意义。3.6 金属冷却方法的选择

常用金属材料进行热处理时，要求加工人员依据金属材料属性选择合适的淬火方法，实际中主要有两种淬火方法，即单液与双液方法。双液淬火方法冷却速度显著，也是一种冷却速度较高的淬火介质，当选择这种方法进行冷却处理时。在金属材料溶液达到350℃后直接换入到另一种冷却速度较慢的淬火介质中，将金属材料温度降到常温位置。利用双液淬火方法可以实现精准控制冷却速度，避免出现冷却速度过快引发材料变形的问题。通过提升操作人员技术水平的方式提高加工生产水平，同时引入先进生产设备，并组织技术人员定期参与培训。提升技术人员操作水平，可以帮助技术人员了解金属材料的各项性能指标，并选择合适的热处理工艺，对热处理工艺流程进行规范与优化，提升金属材料构件生产质量，降低热处理形变的可能。

4 结束

综上所述，在金属材料的加工过程中，通过使用激光处理技术、超硬涂层技术以及振动技术可以对金属材料的加工流程进行优化，降低金属材料在加工过程中出现的各种不良效应，在改善金属产品性能的同时，提升企业的效益。[1]󰀡杨坤.金属材料热处理变形的影响因素和控制策略[J].世界有色金属,2019(17):177+180.

[2]󰀡王云霞.金属材料与热处理的关系探析[J].世界有色金

属,2019(16):296+298.

[3]󰀡付占虎.关于影响热处理变形的因素分析及减小措施探讨[J].中国金属

通报,2019(09):102+104.

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