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金属材料与热处理工艺关系探索分析曲文静

摘要：在我国进行工业生产的时候，金属材料中包含了铁铝铜面锌锰等等金属

材料。在金属材料的内部结构当中除了金属原子之间的结合之外，还有原子在空

间的排列方式，但是无论是排列方式还是原子之间的结合都会产生密切的关系。

由于排列方式和结合方式的不同，使得基础的性能也会不同。因此进行金属材料

热处理的时候，要根据金属的性能进行论证。例如金属工件在放在一定的介质中，

或者加热到一定的温度的时候，就会发生不同的介质速度，不同介质冷却的速度

也会对金属材料表面的组织结构进行改变。这个时候如果采用相应的热处理工艺，

不仅能够改变金属的原子排列，还能改变其机械性能和组织结构。基于此需要根

据金属材料的整体性能以及其与热处理工艺的关系来判定使用哪一种热处理工艺

更加合适，进而提升金属材料的机械性能水平。

关键词：金属材料；热处理工艺；关系探索

引言

一般的工业生产中，为了将金属材料的性能能够得到最大程度的发挥，必须

要将其相应的机械性能得以增强。在实际的工业生产中，科学、合理的选取热处

理工艺，能够促使相关金属材料的机械性能得以增强。这就必须要借助于对金属

材料结构与性能的科学分析，并选取出与之能够相匹配适应的热处理工艺，据此

下文之中将主要就金属材料的性能，以及与之相匹配的热处理工艺展开具体的分

析，并最终就两者关系进行了深入探讨。

金属材料与热处理关系1

金属材料在与热处理工艺之间进行加工的时候，切削工艺的施工好坏对于提

高产品质量有很大关系。在切削过程中切削的刀具切削的条件，被切削的材料，

都各自会有不同的变化，环境条件的不同还会产生不同程度的金属变形以及光洁

度。如果进行预先热处理的话，对于半成品或者是各种铸锻焊工件的毛坯，进行

冶金热加工过程中产生的热量可以进行消除，就可能会产生很好的组织状态。因

此通过提高零件的切削性能，保证材料的切削精度，从而使得最佳切削性能能够

体现出热处理工艺的水平。对于材料进行切削加工，如果硬度偏低，还会产生粘

刀现象，对于被加工零件的表面光洁度也会产生降低。此时如果对金属材料进行

不完全淬火处理，还会形成粘合的倾向性减少的问题。因此应该经过先强化处理，

然后再切削加工。这种方式，得到的晶力均匀性较强，切削性能能够得到改善，

机械加工精度会不断提高，形成最终的热处理效果。

金属材料的切2边衡量和热处理温度关系

材料力学性能指标之一包括了切边横量，切应变和切应力的比值，是材料在

弹性变形比例极限范围内以及剪切应力作用下得出来的。对材料抵抗切应变的能

力有了表征的作用，模量大，材料的刚性就越强，通过热处理，改变了材料本身

的物理性质，材料的性能也发生了改变，随之切边衡量也应该发生变化，从而实

际和设计计算的弹簧伸长量出现了一定的误差。通过对热处理和金属材料切边模

量变化关系的分析，可以看出，选用弹簧钢的工业生产中，对其进行设计计算时，

要使用弹簧模量和材料切边的模量。然而，切边模量的取值是按照传统的设计给

出的，会导致弹簧的变形量在实际和计算中都存在着很大的误差。因为经过热处

理后，加工的成品弹簧以及热绕成型的弹簧，由于原子间的结合力决定了材料弹

性模量的大小，弹性模量的大小受到影响原子间结合力的因素的影响。影响原子

间的结合力是由合金组织、成分、温度和形变强化等产生的。所以材料温度在经

过热处理后发生了变化，同时，E弹性模量和G切边模量具有G=E/2(1+U)的关系

式。E变化在其他不变的因素下导致了G的变化，因此在设计的时候，弹簧特性

线产生的先天性误差，是由弹性模量的变化所引起的。所以在设计计算特性线要

求比较高的弹簧时，设计不能按照传统资料给的定值，要根据载荷、工作温度等

弹簧的服役情况确定。选取切边模量要在相应的回火硬度和温度要求范围内。对

于螺旋弹簧来说，由于它对特性线要求不高，对弹簧经过热处理后的切边模量变

化可以不考虑。

金属材料的断裂韧性和热处理温度的关系3

为了提高基础锻炼韧性，任何材料都应该对于裂纹和数量进行断裂力学的分

析。为了防止在外力条件下锻炼韧性不断降低，应该对于金属晶体中基础组织的

细细化以及材料的强韧性进行论证，得到的结果能够作为热处理后再结晶获得的

参考。在一定的应力和变形温度条件下，当冷变形金属加热到足够高的温度之后，

不同温度对基础的再结晶效果好坏，会导致发生动态再结晶。通过实验可以发现，

在钢坯料上进行小圆柱的切割，经过加工之后，选择700度、800度、900度、

1000度不等，