金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨
金属材料热处理变形及开裂问题的探讨
金属材料热处理变形及开裂问题的探讨摘要：金属在热处理过程中会在组织应力、热应力以及重力作用下发生不同程度的形状或者尺寸的变化，这就是通常所说的热处理变形.热处理变形是降低热处理质量的因素之一，常常导致一些精密零件因为变形而超差，从而造成不必要的经济损失.基于此，本文主要对金属材料热处理变形及开裂问题进行分析探讨。
关键词：金属材料；热处理；变形；开裂1 前言在金属材料加工制造中应用热处理技术，主要是为了提高金属材料性能，进而确保金属材料可满足社会经济发展切实需求。
然而，依托金属热处理该项手段提高金属材料使用性能过程中，金属材料往往会引发一定的热处理变形或者开裂情况，而该种变形或者开裂必然会对金属材料使用及相关功能的拓展带来负面影响。
2 金属材料热处理变形2.1金属材料热处理变形的影响因素2.1.1时效、冷处理冷处理会导致残余奥氏体转变为马氏体，由于金属材料体积变大；低温回火和时效会使金属材料变形两种效应，这是由马氏体的分解造成的，硬质金属材料小；另一种是应力松弛的影响，造成金属材料的变形。
2.1.2原始组织、应力状态①原材料的微观结构会影响金属材料的变形，如碳化物数量、合金元素的形态和偏析、以及纤维的锻造方向。
调理治疗通常是有效的，可以有效降低金属材料的绝对水平变形，淬火变形更多规则和进一步控制目的的变形金属材料；②化学热处理的主要目的是提高金属材料的表面性能，如提高金属材料表面的氧化性，提高金属表面的耐磨性等。
2.2减小金属材料热处理变形的有效措施控制金属材料和热处理工艺变形相对复杂，使得与操作者的热处理工艺相关因素对金属材料的科学合理分析必须产生变形，并在此基础上使用热处理运行科学合理的方法和技术，确保材料在整个过程中的变形有效控制应力，对热处理质量产生影响，提高坚实的基础质量。
2.2.1金属材料热处理的预处理科学合理的做法，金属材料的正火处理后，不仅可以促进材料的均匀性和结构完整性，而且还可以减少金属材料的热处理过程中由内应力引起的变形引起的内应力影响非常重要。
金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨
177管理及其他M anagement and other金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨杨继军（沈阳飞机工业（集团）有限公司，辽宁 沈阳 110034）摘 要：金属材料是我们日常生活中最易接触到的材料，通过热处理工艺并可以提高金属材料工件自身的产品质量和使用寿命。
本文中主要论述了工厂在对金属材料工件进行热处理加工过程中，金属材料由于受到热效应作用而产生的残余应力对金属材料造成的开裂失效影响。
文中通过介绍金属材料工件在热处理加工中出现开裂的具体原因，进而提出了改善金属材料在热处理加工工艺中开裂失效和裂纹愈合的具体途径，希望借此提高金属材料热处理工艺。
关键词：金属材料；热处理；残余应力；开裂失效中图分类号：TG151 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0177-2收稿日期：2021-01作者简介： 杨继军，男，生于1983年，纳西族，云南人，本科，中级工程师，研究方向：金属材料。
金属材料在加工中强化其自身材料特性最有效的途径便是热处理工艺，通过热处理工艺可以提高金属工件产品质量和金属工件的使用寿命，提高金属材料在日常应用中的使用性能。
金属材料工件在热处理工艺中，需要将工件事先放在特制的介质容器中进行加热，等到金属材料工件被加热到一定温度后，加工人员需要对金属材料工件进行温度检测，并使金属工件在此温度中保持1~3分钟，使金属工件内外充分受热。
完成这一工序后并需要将加热完成后的金属工件材料快速的放置于温度较低的介质中，在温度较低的介质环境中金属材料工件并会快速冷却，而这一骤冷环节便会对金属工件表面材质结构进行改变，同时对金属工件内部显微结构也会产生一定的影响，进而提高金属工件的自身原有性能。
1 金属材料进行热处理的作用1.1 通过热处理可提高金属材料的切削性能对金属材料进行热处理工艺可以提高金属材料在加工环节中的切削性能，进而提高金属材料工件的加工精度。
加工人员在对金属材料工件进行切削的过程中，需要将金属材料工件加热至相适宜的切削温度，然后选用正确的切削工具进行加工，但是这一加工工艺可能在切削过程中造成金属工件的变形程度不一。
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题热处理是金属材料加工过程中重要的一环，通过加热和冷却的过程，可以改善金属材料的物理和机械性能。
然而，在热处理过程中，金属材料经常会出现变形和开裂的问题，这对后续加工和使用都会产生负面影响。
本文将从变形和开裂两方面对金属材料热处理过程中的问题进行分析。
一、变形问题金属材料热处理过程中最常见的问题就是变形。
因为热处理过程中，金属材料发生了高温变形，如果不加以控制就容易导致材料失去原本的形状和尺寸，并成为废品。
热处理过程中的变形主要有两种类型：弹性变形和塑性变形1、弹性变形弹性变形是在热处理过程中最普遍的变形形式。
在热处理过程中，金属材料会受到热膨胀和冷缩的影响，这种变形是可逆的。
也就是在完成热处理后，金属材料可以回弹到原来的形状和尺寸。
塑性变形是非常复杂的变形过程。
当金属材料在热处理过程中受到热作用时，材料的原子开始流动，从而导致材料的微观结构发生变化。
如果这种变化超过材料的变形极限，就会导致塑性变形。
这种变形是不可逆的，并且金属材料的形状和尺寸将永久改变。
二、开裂问题除了变形问题，金属材料在热处理过程中还可能会出现开裂的问题。
开裂是金属材料加热和冷却过程中的一个严重问题，如果不能及时地修复，就会损坏整个工件。
那么金属材料在热处理过程中容易出现开裂的情况，因为存在以下几种原因：1、应力过大在热处理过程中，金属材料的表面和内部会产生应力。
如果这种应力超过了材料的强度极限，就会导致开裂。
所以需要在热处理过程中进行应力放松，避免材料过度应力。
2、温度过高金属材料在热处理过程中需要加热到一定的温度才能达到理想的效果，但是过高的温度会导致材料的热膨胀过大，从而超过了其极限。
此时也会发生开裂的情况。
3、冷却速率过快热处理过程中的冷却过程同样需要进行控制，过快的冷却速率可能导致金属材料内部产生应力过大，从而导致开裂发生。
总之，要避免金属材料在热处理过程中发生变形或者开裂的问题，需要在控制好加热、保温、冷却的温度和速率等因素的基础上，也要对金属材料的材质、形状、尺寸等方面进行综合分析和把握，以确保热处理过程的成功进行。
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题金属材料热处理是一种常见的工艺，通过热处理可以改善金属的组织结构和力学性能，提高其硬度、强度、耐磨性等。
在热处理过程中，金属材料可能会发生变形和开裂等问题，影响热处理效果和制品质量。
本文将就金属材料热处理过程中的变形及开裂问题进行浅析。
1.1 变形的原因金属在加热和冷却过程中，会发生体积膨胀和收缩，由于材料的弹性变形和塑性变形，会导致材料发生变形。
在加热过程中，金属材料的晶粒会发生重新组织，晶粒的尺寸和形状发生变化，从而引起材料产生变形。
在冷却过程中，由于温度梯度和残余应力的存在，也会使得金属材料产生变形。
1.2 变形的表现金属材料热处理过程中的变形主要表现为尺寸变化和形状变化。
尺寸变化包括线膨胀、面膨胀和体积膨胀，形状变化包括挠曲、弯曲、翘曲等。
这些变形会影响工件的精度和质量，甚至导致工件无法使用。
1.3 变形的影响金属材料热处理过程中的变形会影响工件的尺寸精度和形状精度，降低工件的加工精度和装配精度，甚至影响工件的功能和使用寿命。
研究金属材料热处理过程中的变形问题，并寻求有效的控制措施，对于提高金属材料热处理质量具有重要意义。
2.1 开裂的原因金属材料在热处理过程中容易发生开裂，其主要原因包括内应力和组织缺陷。
在热处理过程中，由于金属材料的非均匀加热和冷却，会导致材料产生内应力，当内应力超过材料的承受能力时，就会引起裂纹的产生。
金属材料在制备过程中可能存在组织缺陷，如夹杂物、气孔等，这些缺陷也会成为裂纹的萌生点，易引发开裂。
2.2 开裂的表现金属材料热处理过程中裂纹的表现有很多种，主要包括表面开裂、内部裂纹、轧制裂纹等。
这些裂纹会降低金属材料的强度和韧性，影响其使用性能，甚至导致工件的失效。
3.1 完善工艺流程在金属材料热处理过程中，应根据材料的属性和工件的结构特点，合理设计和优化热处理工艺流程。
包括加热温度、保温时间、冷却速度等参数的选择，以及预热、均热、保温、淬火等工艺控制的改进，以减小工件的内应力和组织缺陷，降低变形和开裂的风险。
金属材料热处理变形及开裂问题探讨
金属材料热处理变形及开裂问题探讨1热处理变形开裂的缘由工件的变形包括尺寸变化和外形变化两种，无论哪种变形，主要都是由于热处理时工件内部产生的应力所造成的。
依据内应力形成的缘由不同，可以分为热应力和组织应力。
工件变形是这两种应力综合影响的结果，当应力大于屈服极限就会永久变形，大于材料的强度工件就会开裂。
1.1热处理引起的变形和开裂的缘由钢件在加热和冷却过程中，将产生热胀冷缩的体积变化，零件加热到淬火温度时，屈服强度明显降低，塑性则提高，当应力超过屈服强度时，就会产生塑性变形。
假设造成应力集中并超过了材料的强度极限，就会使零件淬裂。
导热性很差的高碳合金钢，如合金模具钢Gr12MoV，高速钢W18GrV 之类的工具钢，淬火温度很高，如不承受屡次预热和缓慢加热，不但会造成零件变形而且会导致零件开裂而报废，所以在对高速钢淬火时，首先在860±10℃的盐浴炉中进展等温预热，对于较细或较粗的零件应在预热前，在550℃炉进展 2 小时以上的回火，这样就会减小热处理变形，冷却时，由于温差大，热应力是造成零件变形的主要缘由。
1.2组织应力引起的变形组织应力有两个特点：〔1〕工件外表受拉应力，心部压应力。
〔2〕靠近外表层，切向拉应力大于轴向拉应力。
组织应力引起工件变形的特点与热应力相反，使平面变凹，直角变锐角，长的方向变长，短的方向变短。
淬火零件的变形时热应力和组织应力综合作用的结果，除内应力外，零件的变形还要看材料成分、工件的外形和介质、冷却速度的影响，实际状况要简单很多，因此在解决实际问题时，要全面分析是热应力还是组织应力起主导作用，以便推断变形的趋势或裂纹产生可能性，并实行各种措施予以掌握或防止。
2影响变形及开裂的因素在生产实际中，影响热处理变形的因素很多，其主要包括：钢的化学成分、冷却过程、钢的几何外形尺寸、淬火介质的选择等。
2.1钢的化学成分在低碳钢中，由于淬火时体积变化较小，特别是淬透性差，故其淬火变形常以热应力为主;中碳钢中因其淬火时质量体积变化较大，淬透性也较低，但MS 点还比较高，故当零件尺寸较小，淬火变形将以相变应力变形为主;固然，随着零件尺寸增大，硬度层深入减小，将会渐渐过渡到以热应力变形为主;在高碳钢中，由于MS点较低，残留奥氏体较多，故淬火变形主要是热应力变形。
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
金属材料热处理是通过加热和冷却过程对材料进行调整，以改善其物理性能和化学性质。
然而，在热处理过程中，可能会出现物理和化学变化，从而导致材料的失效和变形，甚至引起开裂等问题。
1. 变形问题
在金属材料热处理过程中，由于受到温度和时间的影响，材料的晶粒会发生长大或晶界迁移等变化，导致材料发生变形。
其中最常见的变形方式包括挤压、撕裂、滞留等。
如果材料内部存在缺陷和应力，则会增加变形的风险，可能导致材料的塑性或韧性降低。
为了减少变形问题，需要通过以下步骤进行控制和削减：
（1）采用合适的加热和冷却参数，确保金属材料受到均匀的热处理。
（2）逐渐升温和降温，避免材料太快地升温或冷却。
（3）选择合适的尺寸和形状，避免过于复杂的几何结构或长而细的杆状结构。
2. 开裂问题
除了变形问题外，金属材料热处理时还存在开裂或断裂问题。
通常情况下，开裂问题与温度梯度、热应力和金属的残余应力有关，这些因素会导致金属材料的破裂。
（1）采用合适的热处理工艺路线，降低温度梯度和残余应力，例如采用多次回火处理。
（2）对于脆性金属材料，需要采用适当的降温速度和降温温度，避免过快或过慢导致结构的不稳定和断裂问题。
（3）采用合适的支撑结构和设备，防止在加热和冷却过程中金属发生位移或失稳，导致开裂问题。
总之，金属材料热处理过程中的变形和开裂问题是常见的技术问题，需要采用合适的控制和削减措施进行技术改进。
这样可以提高产品的质量和性能，满足不同工业领域对材料性能的要求。
金属材料热处理问题及开裂问题的解决措施研究
M etallurgical smelting冶金冶炼金属材料热处理问题及开裂问题的解决措施研究张 桐摘要：随着科技的发展，我国的能源需求不断增强，这一定程度上促进了工业水平的进步，同时针对金属材料的科学开发和应用研究也愈发深入。
金属材料是各类机械设备的原材料，是制造业的基石。
随着工业制造规模的不断扩大，提高金属材料利用效率，解决金属材料变形开裂问题已是现阶段的重点研究课题。
本文简要阐述了金属材料热处理工艺的优势，对金属材料热处理变形及开裂出现的主要原因进行分析，提出行之有效的金属热处理变形与开裂的解决措施。
关键词：金属材料；热处理变形；开裂问题；解决措施金属材料具有优秀的延展性，同时能够导电传热，结合科学技术针对金属材料的理化性能和工艺性能进行开发利用，是多样化工业结构提高资源利用效率的重点方向。
金属材料在工业生产中占据重要地位，其中钢铁更被誉为“工业的骨骼”，因此，解决金属材料在生产运用中的变形开裂问题对于提高工艺水平具有重要意义。
通常情况下，金属材料在经过热处理之后各方面的性能都会大幅度提高，通过改变金属材料表面或内部的组织结构能够达到提升材料内在质量，控制生产成本和节约材料资源的目的。
在机械设备制造业中，金属材料的热处理工艺带来的经济价值和使用价值不可估量。
由于我国重工业的发展历程较短，在技术、设备方面虽然已经取得了一定的成果，但是金属材料热处理工艺中仍存在大量生产利用难题，其中变形、开裂是困扰行业领域的主要问题。
1 金属材料热处理工艺的优势热处理工艺会将金属材料的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能在一定程度上放大实际效果，并不会从本质上改变金属材料的化学性质，这更有利于科学家从金属材料的化学物理性质出发开展课题研究。
组成机械设备的工艺零件由于工况不同，需要材料有一定的耐热性和热强性。
而在日常生活中，离不开电运用，需要不同的设备连接实现电能和化学能的转换与储存，这与金属材料的导电性相对应。
残余应力对金属裂纹的影响
残余应力对金属裂纹的影响1. 残余应力的概念想象一下，你正坐在沙发上，手里捧着一本书，突然，你的朋友来找你打游戏，你一激动，手一抖，书掉在地上。
你可能没注意到，书本的封面上多了一道裂纹。
现在，把这个情景换成金属，情况差不多。
我们现在要聊的“残余应力”，其实就是金属内部隐形的应力。
这种应力并不是外部施加的，而是在金属制造、加工或者使用过程中自然而然产生的。
当金属从高温的熔融状态冷却下来，或者在加工过程中被挤压、焊接，这些过程就像是给金属喝了大酒，导致它的“情绪”变得不稳定。
这些不稳定的情绪就表现为内部的残余应力。
打个比方，如果你熨烫了一块衣服，结果熨斗底部有了一个小凹坑，这个凹坑就像是金属中的残余应力。
它看不见摸不着，却深深埋在金属内部，随时可能发作。
2. 残余应力对金属裂纹的影响2.1 应力积累的隐患你一定听过“千里之堤毁于蚁穴”，这句话在金属学上也是适用的。
残余应力就像是金属上的“蚁穴”，虽然看不见，却会逐渐积累，最终引发问题。
当金属在受力时，残余应力可能会让金属表面的小裂纹迅速扩大，就像冰雪覆盖的山坡在太阳下溶化，裂缝越来越大。
如果你在金属上施加一个小的外力，而它内部的残余应力恰好合适，就可能引发裂纹的突然增长。
也就是说，裂纹的成因不仅仅是外部的压力，还有可能是内部应力的“暗中推动”。
2.2 裂纹扩展的加速器说到裂纹的扩展，真的是一个让人头疼的问题。
残余应力不仅会让裂纹的初发变得容易，还会加速裂纹的扩展。
就像车子开在一条布满裂缝的道路上，原本只是一条小缝隙，但车轮的震动和压力让裂缝越扩越大。
金属中的裂纹也是如此，残余应力使得裂纹的“旅程”变得更加迅猛。
尤其在高应力的环境下，裂纹几乎没有休息时间，它们就像跑马拉松一样，极速扩展。
3. 如何控制残余应力的影响3.1 制造过程中的管理虽然残余应力就像个“鬼魅”，但我们可以通过一些措施来控制它的影响。
首先，在金属制造过程中，合理的设计和工艺管理是关键。
热处理对金属材料的疲劳裂纹扩展的影响
热处理对金属材料的疲劳裂纹扩展的影响疲劳裂纹扩展是金属材料在循环荷载下发生的一种破坏形式，常见于飞机、汽车、桥梁等许多结构中。
而热处理作为一种常用的金属处理方法，不仅可以改善材料的力学性能，还具有一定的影响疲劳裂纹扩展行为的潜力。
本文将探讨热处理对金属材料疲劳裂纹扩展的影响，以期加深对该问题的理解和应用。
一、热处理的概述热处理是通过加热和冷却过程对金属材料进行改性的方法。
它可以改变材料的晶粒结构、相变行为和组织均匀性，从而优化材料的性能。
常见的热处理方法包括淬火、退火、正火等，每种方法都有其特定的应用领域和优势。
二、热处理对裂纹扩展行为的影响1. 晶粒尺寸和取向热处理可以改变金属材料的晶粒尺寸和取向，在一定程度上影响疲劳裂纹扩展的路径。
较小的晶粒尺寸和更均匀的晶粒取向有助于提高材料的抗裂纹扩展能力。
2. 内应力和残余应力热处理过程中，材料内部会产生应力的改变，有时还会产生残余应力。
这些应力和残余应力会影响裂纹扩展的路径和速率。
适当的热处理过程可以通过减少内应力和残余应力来改善材料的疲劳性能。
3. 相变行为相变是热处理中常见的现象，它可以改变材料的组织结构和性能。
某些相变过程会导致微观组织中出现位错和变形，从而影响裂纹扩展的行为。
通过选择适当的热处理工艺，可以控制相变行为，从而影响裂纹扩展的路径和速率。
4. 表面硬度和残余应力热处理后，金属材料的表面硬度和残余应力可能会发生变化。
这些改变会影响裂纹扩展的行为，尤其是当材料处于循环荷载下时。
合理选择热处理工艺以调节表面硬度和残余应力，可以改善材料的疲劳性能。
三、热处理方法的选择和优化热处理方法的选择和优化是影响裂纹扩展行为的重要因素。
在实际应用中，需要根据材料的组织结构、特定的应用环境和要求，综合考虑各种因素来选择适当的热处理方法。
此外，对于不同的金属材料，可能需要经过多次试验和调整，以实现最佳的疲劳性能。
结论热处理对金属材料疲劳裂纹扩展行为有较大的影响。
金属结构中残余应力的讨论
金属结构中残余应力的讨论引言:金属材料在加工和制造过程中常常会产生残余应力。
残余应力是指在金属结构中存在的不能消除的内部应力。
这些应力与材料的弹性、塑性变形以及温度变化等因素密切相关。
残余应力不仅会影响金属结构的机械性能和稳定性，还可能导致材料疲劳和腐蚀的问题。
本文将讨论金属结构中残余应力的产生原因、影响因素以及相关的解决方法。
一、残余应力的产生原因：1. 热加工引起的残余应力：热加工过程中，金属材料的温度发生变化，导致结晶体重新排列和形变。
由于金属材料的热膨胀系数与晶格结构和温度变化有关，不同部位的热膨胀产生的变形会引起残余应力。
2. 加工变形引起的残余应力：金属材料在加工过程中经历了塑性变形，如锻造、压延、挤压等。
这些变形引起了晶粒的滑移和再结晶，导致了残余应力的产生。
3. 焊接引起的残余应力：焊接是金属结构常用的连接方式，但焊接过程中会通过加热和冷却引起温度梯度，从而导致残余应力的产生。
焊接接头处的残余应力常常是金属结构中最大的。
二、影响残余应力的因素：1. 材料性质：金属材料的物理和化学性质对残余应力产生影响。
例如，材料的热膨胀系数、熔点、晶格结构等因素可以改变金属材料的残余应力分布情况。
2. 加工方式：不同的加工方式会对金属材料的残余应力产生不同的影响。
例如，拉伸、压缩、弯曲等加工方式都会引起材料的塑性变形，并产生相应的残余应力。
3. 加工温度：金属材料的加工温度对残余应力的产生也有重要影响。
高温加工环境下的金属材料通常会发生晶粒长大和再结晶现象，从而减小残余应力。
三、残余应力的影响：1. 机械性能变化：残余应力会改变金属材料的机械性能，如屈服强度、断裂韧性和抗疲劳性等。
高残余应力会降低金属材料的强度和韧性，增加产生裂纹和疲劳断裂的风险。
2. 变形和变形失稳：金属材料中的残余应力会导致变形和变形失稳现象。
在应力作用下，残余应力会与外部载荷相互作用，引起非弹性变形，进而导致形状失稳。
3. 腐蚀和疲劳问题：残余应力会影响金属结构的抗腐蚀性能，加速腐蚀的发生。
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题热处理是金属材料加工中常用的一种方法，对提高材料的机械性能、改善材料的物理性质、调整金属组织和改善材料耐蚀性等具有重要作用。
然而，在热处理过程中，常常会出现变形和开裂等问题，直接影响热处理效果和产品质量。
本文将从热处理过程中金属材料的变形、金属材料的开裂原因和如何预防金属材料的开裂这三个方面，对此问题进行浅析。
金属材料在热处理过程中会产生各种形式的变形，其中主要包括弹性变形、塑性变形和相变引起的体积变化。
这些变形对于热处理后材料的力学和物理性能都有着重要的影响。
1.弹性变形在热处理过程中，金属材料首先发生的是弹性变形，其特点是在去除外力作用后，材料可恢复到原来的形态和尺寸。
这种变形主要是由于金属材料的晶格结构发生畸变，导致晶体之间相互位移。
塑性变形是指材料在超过其屈服强度后，出现变形不可恢复的现象。
这种变形代表着材料的流动和形变过程，其产生的原因是材料受到外力作用，原子和分子之间的应力大到足以将其排列按照新的晶体结构进行排列。
在热处理过程中，塑性变形的主要原因是在加热过程中，晶体发生了大小和形态的变化，使得材料的应力产生变化，引发材料产生不可恢复的形变。
3.相变引起的体积变化相变引起的体积变化是由于热处理过程中，材料经历了晶格结构变化或化学成分变化。
这些结构变化可能导致体积的变化，进而引起材料的变形。
例如，钢的奥氏体相变为马氏体时，由于马氏体比奥氏体的体积小，因此材料会产生体积的收缩，从而引起变形。
金属材料在热处理过程中，经常会出现开裂的现象，这不仅会影响材料的性能，还对热处理后的材料造成浪费。
主要的开裂原因包括以下几点。
1.热应力引起的开裂在升温和冷却过程中，热应力是产生开裂的主要原因之一。
当材料受到升温或冷却的影响时，会发生形变和晶格结构变化，导致产生内应力。
当这些内应力超过了材料的强度极限时，材料就会开裂。
2.材料组织不均匀引起的开裂在材料组织不均匀的情况下，材料的应力状况也会不同，产生的应力可能会超过材料的极限，从而导致材料的开裂。
关于金属材料热处理变形及开裂问题分析
关于金属材料热处理变形及开裂问题分析2.潍坊丰东热处理有限公司 261500摘要：对金属材料进行热处理能够有效提升其性能，促使其能满足后续生产和加工要求。
而热处理变形一般是在进行热处理时，金属形状或是大小等由于组织张力和热应力与重力影响，产生不同程度变化。
并且热处理变形是导致热处理质量降低，同时致使精度降低的重要原因之一，零件因为变形超出预设公差范围，产生一定经济损失。
所以本文则是针对金属材料热处理变形和开裂问题进行深入探讨。
关键词：金属材料；热处理；变形；开裂在现代工业飞速发展背景下，各领域发展需要大量的金属材料，尤其是在机械设备制造中，金属材料的应用更是非常广泛。
利用热处理技术可以有效对金属材料进行深加工处理，使材料稳定性得到充分地提升。
和其他加工工艺不同，热处理不会改变金属材料外部形状，能够保证材料本体实际化学成分不会发生改变，只是通过对金属材料内部的显微组织结构进行改变，让材料具有更好的使用性能。
一、金属材料热处理导致变形和开裂的主要原因（一）冷却方式选择错误对金属材料进行热处理需要经过四个步骤，分别是退火以及正火、淬火和回火，在此过程中对于金属材料冷却技术有着比较高的要求，如果冷却技术选择存在错误，就会致使金属材料出现冷却不均匀问题，对于金属材料的拉伸应力产生十分不利，会对金属材料后期使用造成负面影响[1]。
当前金属材料进行热处理一般会使用单液淬火以及双液淬火这两种方式，但每种方式都有其优点与缺点，双液淬火法可以让金属材料迅速降温，但在淬火时速度不能得到有效控制。
在对金属材料进行热处理时，如果冷却方式选择不对，就会对金属材料变形控制产生不良影响，不能有效提高热处理质量，无法达到提高金属材料性能的目的。
（二）温度控制不够合理金属材料开展热处理时，在温度控制方面要求比较高，不同步骤在温度控制方面要求也不同，而温度控制失衡是致使金属材料经过热处理之后出现变形和开裂的重要原因。
如果对金属材料进行加热的炉内温度缺少重视，没有进行精密温度测量就直接对金属材料进行热处理，就容易导致金属材料出现质量问题，严重还会让金属材料不能使用、报废。
残余应力对热处理的影响
残余应力对热处理的影响全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：残余应力是指在金属或合金材料中经历过加工、焊接或淬火等工艺后，所产生的未完全释放的内部应力。
这些残余应力会影响材料的性能和稳定性，造成一系列不利影响。
本文将探讨残余应力对热处理的影响，并探讨如何优化热处理工艺以减少残余应力的影响。
残余应力对热处理的影响主要表现在以下几个方面：1. 破坏性影响：残余应力会导致材料的脆性增加，从而降低其韧性和抗拉强度。
在应力集中处易发生开裂，严重影响材料的使用寿命和安全性。
2. 形变影响：残余应力会导致材料在加工或使用过程中发生形变，导致尺寸不稳定和变形，影响零件的精度和装配质量。
3. 力学性能影响：残余应力会导致材料的本构关系发生变化，破坏原有的力学性能。
应力的增加会导致材料的硬度和强度降低。
4. 退火效果影响：残余应力对热处理的效果有负面影响。
在退火时，残余应力会导致再次产生形变和应力集中，从而影响退火效果和晶粒的再结晶过程。
为了减少残余应力对热处理的影响，我们可以采取以下措施：1. 合理控制加工工艺：在加工过程中，应合理控制温度、速度和应力等参数，避免产生过大的残余应力。
2. 适当退火处理：在材料加工后进行适当的退火处理，可减少残余应力的影响，恢复材料的力学性能和结构稳定性。
3. 采用热处理工艺：在产品设计和制造过程中，合理选择热处理工艺，如淬火、回火或正火等，可以减少残余应力的产生，提高材料的性能和稳定性。
4. 精确控制温度和时间：在热处理过程中，应精确控制温度和时间，避免过热或过冷，以减小残余应力的产生。
残余应力对热处理有着不可忽视的影响，我们需要重视残余应力的形成和影响机制，并采取合适的措施减少其影响。
通过合理的工艺优化和热处理处理，我们可以有效减少残余应力的产生，提高材料的性能和稳定性，确保产品质量和安全性。
【字数达到要求，2000字】。
第二篇示例：残余应力是指在零应力下发生形变后，当去掉外加的载荷或变温后，材料内部所保留的应力。
热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响分析
热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响分析热处理是一种常用的金属材料加工方法，通过控制材料的加热和冷却过程，调整金属的晶体结构和性能。
热处理不仅可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性能，还可以调整材料的残余应力和变形行为。
本文将对热处理对金属材料的残余应力和变形行为的影响进行分析。
1. 热处理对残余应力的影响热处理中的加热和冷却过程会引起金属材料的热胀冷缩，从而产生残余应力。
残余应力是指在不存在外载荷的情况下，材料内部存在的应力状态。
热处理可以改变材料的组织结构和晶体尺寸，从而影响残余应力的大小和分布。
首先，热处理中的加热过程会导致金属材料的晶体结构发生相变，从而引起晶体的收缩或膨胀，产生残余应力。
例如，在淬火过程中，材料的组织结构从奥氏体转变为马氏体，晶体的尺寸发生变化，使得材料内部产生较大的残余应力。
其次，热处理中的冷却过程也会对残余应力产生影响。
冷却速率的不同会导致材料内部的残余应力分布不均匀。
例如，快速冷却会产生较大的冷却收缩应力，而慢速冷却则可以减小残余应力的大小。
因此，合理的热处理工艺参数选择对残余应力的控制至关重要。
2. 热处理对变形行为的影响除了对残余应力的影响外，热处理还可以调整金属材料的变形行为，包括塑性变形和弹性变形。
首先，热处理可以提高金属材料的塑性变形能力。
在热处理过程中，晶体结构的调整可以使材料的晶界和位错运动更加容易，从而提高材料的塑性变形能力。
例如，在退火处理中，材料的晶粒得到了细化，晶界的移动路径减小，增加了材料在塑性变形过程中的滞后与吸收应变的能力。
其次，热处理还可以调整材料的弹性变形行为。
材料经过热处理后，其弹性模量、屈服强度等力学性能会发生变化。
例如，时效处理可以提高合金材料的强度和硬度，使材料具有较高的弹性变形能力。
另外，热处理还可以改善金属材料的应力松弛行为。
材料在热处理后，残余应力会通过应力松弛的方式逐渐减小。
应力松弛是指材料在存在残余应力的情况下，由于位错在晶体中的滑动和扩散，使得部分应力得以释放。
金属材料热处理变形及开裂问题研究
金属材料热处理变形及开裂问题研究摘要：工业快速发展，带动了各行各业对金属材料的需求量越来越大。
金属材料广泛应用于机械设备的制造领域中。
利用热处理技术进行金属材料深加工，能够提升金属材料性能，保证其稳定性。
本文将针对金属材料热处理变形及开裂问题进行研究。
关键词：金属材料；热处理；开裂问题1.金属材料热处理的概述1.1金属材料热处理的定义所谓热处理就是通过加热方式改变金属材料的形态，确保金属材料可以满足后期加工生产工作要求，避免金属材料在实际加工处理时因材料形态不合理而出现问题，这对于保障金属材料质量和各项加工生产工作实际开展效果显得至关重要。
为保证金属材料各项性能可以得到有效提升，就应在考虑各项基础要求条件下强化热处理工艺在金属材料加工前期的应用力度，通过热处理工艺降低金属材料网状碳化物以及其他杂质含量，这对于提升金属材料质量和综合性能有重要作用。
1.2金属材料热处理的分类对于金属材料来说，应用在其中的热处理工艺比较多，常见的包括退火工艺、淬火工艺和回火工艺这三种。
对于金属材料退火工艺来说，包括安全退火、等温退火、球化退火和去应力退火这几种，这就应按照金属材料属性和实际加工要求选择合理退火工艺，保证金属材料加工前期退火处理的合理性，满足金属材料热处理和实际加工要求，借此保障金属材料加工处理效果和安全水平。
对于金属材料淬火工艺来说，必须保证金属材料淬火冷却介质的合理性，保证各类冷却介质的配合效果，从而满足金属材料淬火处理要求，这对于提升金属材料热处理效果有重要作用。
对于金属材料回火处理来说，消除金属材料的内应力，降低金属材料脆性，避免金属材料在后期建设过程中出现质量效果下降和实际加工水平低下等问题。
2.金属材料热处理变形开裂问题的表现第一、如果金属材料热处理程序和相关温度不合理而出现问题，就会导致金属材料在热处理时出现变形和实际质量下降等问题，直接影响金属材料质量和整体规模，这对于金属材料在相关产品加工制造中的作用效果也会产生很大影响。
金属材料热处理变形及开裂问题探讨
金属材料热处理变形及开裂问题探讨摘要：在现代工业蓬勃发展的背景下，各行各业对金属材料的需求逐渐增加，机械制造行业成为金属材料的主要应用领域。
在金属材料的加工过程中，常采用热处理工艺来改变金属材料的性能和规格，以满足生产加工需要。
如果金属材料的热处理方法不合理，可能会对金属材料造成不可逆的损伤，加工后的零件或机械设备的性能不能达到相关标准，给企业造成一定的损失。
关键词：金属材料;热处理;变形;开裂问题;探讨1金属材料热处理工艺的优点首先，它不会改变金属材料的化学性能。
很多工艺零件和生活用品之所以采用金属材料，是因为金属材料本身的耐热性和导电性。
然而，许多纯金属虽然具有耐热、导电等各种优良性能，但也有许多缺点，如铁容易氧化，使用寿命低，金、银、铜等价格高，不适用大量使用，这将增加成本。
因此，为了改善金属材料的性能，使其更适合使用，就出现了合金。
通过热处理工艺混合各种纯金属，以提高金属材料的质量。
在金属处理过程中，热处理工艺通过改变金属结果而不改变其化学分子来达到处理的目的。
在保留其原有优势的同时，其各项性能也得到增强和完善。
其次，它可以增强金属材料的耐用性。
热处理通过高温高压构建金属材料的组织结构，使金属材料的强度和硬度得到提高，在各种环境下能很好地抵抗各种外部压力，如高温、高压、腐蚀等。
并且可以用金属材料制成各种部件可以更加耐用。
而且，金属材料的使用寿命是可以得到保证的。
很多金属材料经过热处理后的使用寿命都可以提高。
例如，在铁制品表面采用热处理工艺镀铝，可以延长铁制品的使用寿命。
铁本身很容易与空气中的氧气和水分发生反应，形成氧化。
铁锈很松散，很容易被破坏。
虽然铝会与空气中的氧气反应生成氧化物，但它产生的氧化铝致密，与铁中的氧化铝相当。
在产品表面形成一层保护膜，阻断空气与熨斗的接触，防止铁制品被腐蚀。
最后，具有广泛的应用。
金属材料在使用过程中会发生各种变化，比如对其进行整形，或者混合不同的纯金属，或者在某种金属表面镀上其他金属，而这些变化可以通过热处理工艺来进行，也就是说，使用热处理工艺来满足金属材料的各种转变要求是非常方便的。
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种应力对材料的影响有利也有弊”Ｊ，下面主要对金属
金属加热和冷却中组纵变化，对于钢铁材料，化
热处理中的应力与形成裂纹间的关系中的一些问题 学成分相同时奥氏体（面心市方晶格）的比容小于珠
进行探讨。
光体的比容，珠光体的比容小于马氏体（体心立方晶
Ｉ金属热处理中的应力问题
格）的比容，因此淬火冷却时。奥氏体向马氏体转变 时会引起体积膨胀（２％一３％）；有色金属中的台金时
金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨
陈再良，吕东显，曹明宇，付海峰 （北京机电研究所，北京１０００８３） 摘要：分析金属热处理中的热应力和相变引起的组织应力产生原因，认为金属残余应力（内应力）存在是材料 不稳定状态，随着材料的加工和使用条件（特别是温度和环境）变化，这种应力状态会发生改变。论文结合钢 铁和铝合金热处理中的开裂问题，提出了金属残余应力与开裂失效的判据一一即当材料中的内应力（或应力强 度园子）大于该材料局部区域的失效抗力时就出现开裂失效；最后提出一些减少会属开裂和裂纹愈台的可能途 径。 关键词；金属热处理：热应力；残余应力；开裂失效；愈合
２热处理应力引起的失效案例分析
２．１钢铁热处理中的应力引起的失效案例
‘
２．１．１钢热处理的应力分布及裂纹类型 热处理的应力有加热和冷却时的应力，其中以冷
却应力最复杂。图２（ａ）为钢铁热处理的裂纹类型， 包括纵向裂纹、孤型裂纹、网状裂纹、剥离裂纹和显 微裂纹等。图２（ｂ）为３０钢淬火后不同温度回火１．５ 小时的最大应力分布…。图２（ｂ）表明钢铁件回火时， 随着回火温度的提高，残余应力呈下降趋势，特别是 影响开裂的轴向应力，经过大约５５０℃回火１．５ ｈ后
残余应力是热处理后保留在金属内部的应力，随 着材料的加工和使用条件（特别是温度和环境）变化， 这种应力状态会发生改变；金属中残余应力存在是一 种不稳定状态，一定条件下这种应力要释放出来，例 如钢铁回火，有色金属时效变形及其他后处理等。通 常残余应力会影响材料的疲劳强度、抗应力腐蚀能力 和形状尺寸的稳定性等，直接影响材料的使用寿命和 安全性。这里重点对金属热处理中的应力与产生裂纹 间的关系举例。
材料出现塑性变形； ｏ（残）大于材料的断裂强度——材料出现开裂。
理、表面淬火等可提高零件的表面压应力。在使用过 程中，对零件、构件进行定期检测（用超声波和ｘ光 检测能够发现细小裂纹），防范于未然。材料表层内部 组织缺陷、表层材料的内部缺陷，如夹杂、气孔、锻
３减少热处理开裂和裂纹愈合的途径
金属在热处理过程中不可避免地会产生局部损 伤和微裂纹，并由此引发宏观裂缝而发生断裂，影响材 料正常使用和缩短使用寿命。
首先，要消除裂纹产生的可能根源，如结构设计
裂扩展条件下，应力松弛后造成目前的特殊形态。
缺陷（过大的截面变化、过小的圆角半径等）、表面加
２．１’３热处理残余应力与失效的判据
至今这种技术仍然是现代制造业关键性技术之一。现 １．１热处理中热应力的产生
代制造业中机床零件中６０％．７０％，汽车零件中
金属在加热和冷却中，表层与心部的加热及冷却
７０％、８０％。以及模具产品中几乎１００％零件……都需 要进行热处理；在冶金、交通、航空航天、建筑、石
速度（或时间）不一致，由于温差导致膨胀和收缩不 均而产生的应力称为热应力。这种应力在冷却时更加
（ａ）４７０＊（２淬火后自然时教状态；（ｂ）４７０＂（２淬火后１２０＂ＣＸ８ｈ时
经过１６０。Ｃ时效后只有约２０ＭＰａ；由此换算的残余残
效状态：（ｃ）断Ｅｌ特征区示意图
余应力强度因子丘。，在自然时效态为１２ ＭＰａ．ｍ…，
２．２．２铝台金残余应力与开裂原因的分析
１２０℃时效为９．０ ＭＰａ．ｍ”２，到１６０℃时效时降到ＬＣＡ（７０７５）铝合金（ＤＣＢ试样，尺寸
ｏ（残）小于材料的屈服强度——材料出现弹性
表面出现网状组织等）都加速开裂失效，因此改善零 件结构，减少应力集中（如采取圆角过渡；ＤＨ大圆角半 径均可有效的减少应力集中程度）。
充分利用表面压应力的积极作用，例如采取表面 强化的方法提高零件表面质量；对零件进行喷丸处
变形： ｄ（残）大于材料的屈服强度且小于断裂强度——
工质量缺陷（如表面粗糙度过大、表面刀痕、磨削裂
由以上结果知道，金属热处理热应力和组织应力 纹、划伤；热处理中缺陷如淬火裂纹、渗碳和氮化等
会引起工件变形，甚至开裂。根据图３，图４和图５ 这里就开裂失效与残余应力问的关系提出一些看法。
（１）材料残余应力ｏ（残）（及由它引起的置，， Ｇ１）与材料局部区域屈服强度的关系，
化和电子等行业，它为产品更新换代，提高质量，为 突出，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩时表
大家知道，热处理技术是通过对材料加热—令 节能节材和延长寿命做出重要贡献。
面大于心部而使心部受拉应力；当冷却结束时，由于 心部最后冷却体积收缩不能自由进行，而使表层受压
却过程控制，而获得预期的内在品质（组织、结构与 性能）的一种工艺技术。金属在加热（例如：奥氏体
《金属热处理》２００７年第３２卷（增刊）
万方数据
材料的应力腐蚀临界强度园子蜀。，因此就已经可以 使ＤＣＢ试样产生应力腐蚀开裂（图５），断口观察主 要是沿晶开裂。
图５所示的断口特征为长舌形状，断口的中部裂 纹一直扩展到试样另一端部，而表面出现未扩展区。 由图４ａ可知，中部为拉应力，表面为压应力，在开
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§ ３ ｒ～ ￣＝杂
（ｂ） 图２（ａ）几种典型裂纹类型 （ｂ）３ ０钢淬火后不同温度回火１．５ ｈ后的最大应力分布 （１一轴向应力；２一切向应力；３一径向应力） ２．１．２ 热处理应力引起的开裂失效形态 图３为热处理中的应力引起的开裂失效件的典 型形态Ｕ－９１。 图３（ａ）钢铁工件的尖角处开裂（钢中淬火时棱 角处的应力是平滑表面应力的１０倍）； 图３（ｂ）铸造冶金缺陷在淬火中引起的开裂（由 心部拉应力引起抗力强度低的缺陷处首先开裂）； 图３（ｃ）碳钢中带状碳化物处淬火引起的开裂 （带状碳化物处抗力最小而引起的淬火开裂）； 阁３（ｄ）马氏体相变应力引起的微裂纹（ＣｒＷＭｎ 高碳钢中片状马氏体体积膨胀引起开裂）； 图３（ｅ）Ｔ１０钢９００＂Ｃ加热水淬中出现的沿晶开裂 （晶界抗力最小而引起的淬火开裂）； 图３（ｆ）Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢９８０℃油冷２００℃回火后 线切割出现的裂纹（热处理内应力释放引起的开裂）。 ２．２铝合金热处理中的应力引起的开裂案例 ２．２．１铝合金热处理中的淬火应力分布 铝及其他有色金属热处理残余应力对开裂影响 探讨较少。下面以ＬＣ４（７０７５）铝合金为例说明。 ＬＣ４铝合金（尺寸为２８ｍｍｘ２８ｍｍｘｌ２０ｍｍ），经 过４７０℃固溶处理４０ｒａｉｎ后２０℃水中淬火，然后在不
Ｓｔｕｄｙ ０１１ ＲｅｓｉｄｕａＩ Ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ Ｃｒａｃｋ Ｆａｉｌｕｒｅ ｉｎ Ｍｅｔａｌ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
ＣＨＥＮ Ｚａｉ—ｌｉａｎｇ，Ｌ０ Ｄｏｎｇ—ｘｉａｎ，ＣＡＯ Ｍｉｎｇ－ｙｕ，ＦＵ Ｈａｌ—ｆｅｎｇ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅＯｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）
心部受拉，结果是在热应力作用下，最终使工件表层 受压应力Ｉ町心部受拉应力，图Ｉ是无组织转变时的热
化和固溶，回火和时效等处理）时，以及加热后冷却 应力示意图口Ｊ。通常热应力。与温差△Ｌ冷却速度
（在不同介质中）处理时，改变了材料内部的组织和 ｖ，热传导性和材料屈服强度及成分等因素有关。
性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力１２Ｊ。这 １．２热处理中相变应力产生
联系电话：０１０．６２９１４１１５ Ｅ—ｍａｉｌ：ｚ１．ｃｈｅｎ＠１６３．ｃｏｍ
通常这种应力的大小与金属局部相变区的冷却速度，
４０
万方数据
《金属热处理》２００７年第３２卷（增刊）
形状和材料的化学成分等因素有关。如果不考虑热应 力时，相变应力一般是表层受拉应力，心部受压应力， 这种应力与热应力相反。
１．５ＭＰａ．ｍ“２。这说明，时效温度对铝台金热处理残余 ２８ｍｍｘ２８ｎｕｎｘｌ２０ｍｍ）４７０＂Ｃ固溶处理４０ｒａｉｎ后２０℃
应力以及残余应力强度因子都有很大影响：值得注意 的是１６０＂Ｃ时效对铝合金的组织析出及其他性能也产
水中淬火后和时效１２０＂ＣＸ８ｈ的样品，经试验测定，该 状态材料的残余应力引起应力强度因子已经大于该
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ：ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔｒｅｓｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｍｒｅｓｓ，ｃｒａｃｋ ａｎｄ ｈｅａｌｉｎｇ
在金属冶炼加工史中，金属退火、淬火、回火（时
金属热处理中的应力主要包括因材料温差引起
效）、正火和表面改性技术出现在我国已有几千年“】， 的热应力和因金属相变引起的组织应力。
ｓｔｒｅｓｓ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆａｃｔｏＯ ｉｓ ｌａｒｇｅ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｈａｐｐｅｎ ｃｒａｃｋ ｆａｉｌｕｒｅ Ｆｉｎａｌｌｙ ｓｏｍｅ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｒａｃｋ ａｎｄ ｃｒａｃｋ ｈｅａｌｉｎｇ ｆｏｒ ｍｅｔａｌｓ ａｖｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ．
《金属热处理》２００７年第３２卷（增刊）
４ｔ
万方数据
同温度时效处理，测定的中心残余应力（轴向应力）
与时效温度的关系见图４１１０ｌ。
图３钢铁工件热处理淬火中出现的典型裂纹形态 （ａ）铡工件尖角处形成开裂； （ｂ）铸造缺陷引起的淬火开裂： （ｃ）碳钢带状碳化物引起淬火裂纹； （ｄ）ＣｒＷＭｎ钢马氏体相变的微裂纹；（ｅ）钢淬火中出现的沿晶开裂；（ｆ）Ｃｒｌ２ＭｏＶ钢线切割后出现的裂纹
生很大影响。
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