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[摘 要]金属材料经过热处理，能够提高金属材料的产品质量和使用的寿命年限，本文在探讨金属在进行处理的过程中，残余力和开裂的相关内容，并提出了金属开裂失效和裂纹复合的可能的途径。
[关键词]金属热处理；残余力；开裂失效
中图分类号：TG157 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0333-01
一、金属材料的热处理
金属材料经过热处理等相关手段之后，能够强化金属材料的特性，提高金属的产品质量和使用年限，增强使用寿命的年限。为了获取更好的金属材料，适应生产生活的需要，通常将金属与其他相关的金属介质一起加热到适当的温度，用不同的速度进行冷却，进而金属材料的特性得到改变，锻造出了理想的金属材料。
1、金属材料热处理后的性能
一般金属材料经过热处理加工之后，会有以下几种不同的作用。
1.1 增强金属的加工性能和切割的完整性
与传统的金属材料切割相比。传统没有经过热处理的材料，极易在不同温度的切割条件下，导致金属材料的变形和损坏。经过热处理的金属材料在切割过程中，能够提高材料的完整性，使加工精度得到进一步提高。
1.2 增强金属断裂韧性
传统的金属材料一般带有裂痕的材料在挤压过程当中，容易断裂，而经过热处理之后，相关材料在加热的过程当中，降低了材料晶体错位的密度。从而提高了金属的韧性和强度。在热处理加工过程当中，增强金属材料的柔韧性通常是采用“晶体错位”的手段，介于不同的材质可以控制温度和时间，来操作热处理的断裂韧性。
1.3 降低金属开裂的可能
通常多数金属材料在受到腐蚀和在特定的环境中，一旦金属受到拉伸、挤压等客观外力的作用下，容易变得脆弱，出现开裂现象。金属在经过热处理的之后，能够很好的解决这方面的不足[1]。
2、金属材料在加工过程当中的残余应力
通常我们把对金属材料进行“加热到冷却”的操作过程，使金属材料产生“晶体错位”进而改变金属金属材料的结构、性能和材质。在进行热处理加工过程中，由于不同时间、不同程度的冷却，会引起热应力和材料冷却过程中的相变应力。
热应力是指金属材料在“加热到冷却”的过程之中，金属表面和金属内部加热冷却的速度不相同，在这种温差之下，导致金属材料膨胀和收缩不均匀，在这种条件下产生的应力称作为热应力。在材料冷却过程当中，热应力表现的尤为突出。所谓的相变应力，就是就是材料在热处理过程中，金属材料发生膨胀或者是收缩，通过改变金属体积或者结构，发生相应的变化的应力。
把金属热应力和相变应力叠加起来，就是我们所说的残余应力，也白称作为内应力。通常残余应力又有宏观残余应力和微观残余应力，宏观残余用力主要是引起金属材料的形态变化，微观残余应力则作用于金属内部或者内部的晶体。通常在不同情况下，由于温度和环境的变化，热应力也会发生相应的变化，金属残力是金属加工过程当中不稳定的因素，影响着金属材料的抗开裂性能和外观形状大小的稳定。
二、残余应力与金属材料开裂的联系
当金属在进行热处理的过程中，相关金属材料有可能会因为热处理操作的影响，部分出现裂痕或者损伤，出现了宏观金属裂缝，提高了金属材料在使用过程当中的风险系数，金属材料的使用寿命也大大缩短。
1、内应力引发的金属材料开裂
其原因有很多种，一是拉应力，在金属材料断裂的原因当中，拉应力是取主要作用的力，在金属受压力作用下或者是其他多向应力作用的时候，金属断裂的情况比较少，一般是在几种应力共同作用下，拉力在所有应力当中所占比重最大，金属就会发生开裂二是金属材料和其他的介质一样，也存在一个内应力的分界点，当所有应力小于残余应力的临界值是，金属材料就不会断裂。相反，金属材料残余应力超过了应力分界点之后，就很容易发生断裂，需要说明的是，不锈钢金属是没有应力分界值的。三是在金属材料开裂的现象中，多数开裂的金属为合金材料，一般的纯金属是不容易发生开裂现象的，合金之所以较容易开裂是因为合金里面的分子有着不稳定的排斥偏析的原因所致，然而现实生活当中不含任何杂质的纯金属是不存在的，所以金属材料在进行热处理的过程当中，对金属杂质的重视是不容忽视的。四是金属开裂只能是在特定的环境下，比如金属的腐蚀或者是多种应力的叠加，拉应力占主导，由于金属材料所占比例的杂质不同，或者是材料性质的不同，所以金属开裂性的敏感度也不相同。
2、残余应力对金属开裂的作用
金属材料在使用的同时，金属所受的力为外界施加的作用力和金属内部的残余应力，两种力共同的作用下就会导致残余应力重新的调准，进而影响了金属的形状，发生变形。金属材料在使用的环境不同，比如温度、是否具有腐蚀性、工作介质等这些都很大程度上影响金属开裂[2]。
2.1 拉应力对开裂的作用。拉应力是金属开裂的主要最直接的原因，拉应力的大小体现在裂纹的扩展速度和金属使用寿命的长短，在相同条件下，拉应力越大、金属就越容易开裂。
2.2 残余力对开裂的作用。金属材料表面的残余应力在控制裂纹产生起着重要的保护作用，相对来讲，局部的拉应力能够破坏金属的保护膜，一般把外部应力和残余应力叠加一起称之为局部应力，当局部应力超过了金属临界点的界限时，金属材料就会发生断裂，相反没有超过临界点，就不会产生断裂的影响。同时金属负荷力也是影响开裂的重要方面，当残余力过大时，及时金属在所受负荷较小，局部也有可能会有裂纹出现。
三、金属裂纹愈合的办法
1、增加金属表面的压应力，通常金属开裂的主要应力为拉应力，所以避免开裂程度的进一步加大，应该是充分发挥金属表面应力的积极作用。
2、金属在使用的过程中，要及时检测，尤其是在不同的使用环境中要对金属进行适当的保养。
3、加强金属材质的质量，在金属材质当中，可以加入适当的合金元素，提高金属材质的质量，延长金属使用的寿命年限。
四、结束语
金属材料在热处理过程中，残余力的存在让材料的状态变得不稳定，当材料的使用条件和材质的特性不相同时，金属伴随的残余力也会不一样。所以提高金属的材料制作工艺，实现材料使用寿命的增长，对金属材料有着重大的意义。
参考文献
[1] 陈再良，吕东显，曹明宇等.金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨[J].金属热处理，2007，32（z1）：40-44.
[2] 刘军杰.金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨[J].企业技术开发（学术版），2013，（7）：65-66，87.
[关键词]金属热处理；残余力；开裂失效
中图分类号：TG157 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0333-01
一、金属材料的热处理
金属材料经过热处理等相关手段之后，能够强化金属材料的特性，提高金属的产品质量和使用年限，增强使用寿命的年限。为了获取更好的金属材料，适应生产生活的需要，通常将金属与其他相关的金属介质一起加热到适当的温度，用不同的速度进行冷却，进而金属材料的特性得到改变，锻造出了理想的金属材料。
1、金属材料热处理后的性能
一般金属材料经过热处理加工之后，会有以下几种不同的作用。
1.1 增强金属的加工性能和切割的完整性
与传统的金属材料切割相比。传统没有经过热处理的材料，极易在不同温度的切割条件下，导致金属材料的变形和损坏。经过热处理的金属材料在切割过程中，能够提高材料的完整性，使加工精度得到进一步提高。
1.2 增强金属断裂韧性
传统的金属材料一般带有裂痕的材料在挤压过程当中，容易断裂，而经过热处理之后，相关材料在加热的过程当中，降低了材料晶体错位的密度。从而提高了金属的韧性和强度。在热处理加工过程当中，增强金属材料的柔韧性通常是采用“晶体错位”的手段，介于不同的材质可以控制温度和时间，来操作热处理的断裂韧性。
1.3 降低金属开裂的可能
通常多数金属材料在受到腐蚀和在特定的环境中，一旦金属受到拉伸、挤压等客观外力的作用下，容易变得脆弱，出现开裂现象。金属在经过热处理的之后，能够很好的解决这方面的不足[1]。
2、金属材料在加工过程当中的残余应力
通常我们把对金属材料进行“加热到冷却”的操作过程，使金属材料产生“晶体错位”进而改变金属金属材料的结构、性能和材质。在进行热处理加工过程中，由于不同时间、不同程度的冷却，会引起热应力和材料冷却过程中的相变应力。
热应力是指金属材料在“加热到冷却”的过程之中，金属表面和金属内部加热冷却的速度不相同，在这种温差之下，导致金属材料膨胀和收缩不均匀，在这种条件下产生的应力称作为热应力。在材料冷却过程当中，热应力表现的尤为突出。所谓的相变应力，就是就是材料在热处理过程中，金属材料发生膨胀或者是收缩，通过改变金属体积或者结构，发生相应的变化的应力。
把金属热应力和相变应力叠加起来，就是我们所说的残余应力，也白称作为内应力。通常残余应力又有宏观残余应力和微观残余应力，宏观残余用力主要是引起金属材料的形态变化，微观残余应力则作用于金属内部或者内部的晶体。通常在不同情况下，由于温度和环境的变化，热应力也会发生相应的变化，金属残力是金属加工过程当中不稳定的因素，影响着金属材料的抗开裂性能和外观形状大小的稳定。
二、残余应力与金属材料开裂的联系
当金属在进行热处理的过程中，相关金属材料有可能会因为热处理操作的影响，部分出现裂痕或者损伤，出现了宏观金属裂缝，提高了金属材料在使用过程当中的风险系数，金属材料的使用寿命也大大缩短。
1、内应力引发的金属材料开裂
其原因有很多种，一是拉应力，在金属材料断裂的原因当中，拉应力是取主要作用的力，在金属受压力作用下或者是其他多向应力作用的时候，金属断裂的情况比较少，一般是在几种应力共同作用下，拉力在所有应力当中所占比重最大，金属就会发生开裂二是金属材料和其他的介质一样，也存在一个内应力的分界点，当所有应力小于残余应力的临界值是，金属材料就不会断裂。相反，金属材料残余应力超过了应力分界点之后，就很容易发生断裂，需要说明的是，不锈钢金属是没有应力分界值的。三是在金属材料开裂的现象中，多数开裂的金属为合金材料，一般的纯金属是不容易发生开裂现象的，合金之所以较容易开裂是因为合金里面的分子有着不稳定的排斥偏析的原因所致，然而现实生活当中不含任何杂质的纯金属是不存在的，所以金属材料在进行热处理的过程当中，对金属杂质的重视是不容忽视的。四是金属开裂只能是在特定的环境下，比如金属的腐蚀或者是多种应力的叠加，拉应力占主导，由于金属材料所占比例的杂质不同，或者是材料性质的不同，所以金属开裂性的敏感度也不相同。
2、残余应力对金属开裂的作用
金属材料在使用的同时，金属所受的力为外界施加的作用力和金属内部的残余应力，两种力共同的作用下就会导致残余应力重新的调准，进而影响了金属的形状，发生变形。金属材料在使用的环境不同，比如温度、是否具有腐蚀性、工作介质等这些都很大程度上影响金属开裂[2]。
2.1 拉应力对开裂的作用。拉应力是金属开裂的主要最直接的原因，拉应力的大小体现在裂纹的扩展速度和金属使用寿命的长短，在相同条件下，拉应力越大、金属就越容易开裂。
2.2 残余力对开裂的作用。金属材料表面的残余应力在控制裂纹产生起着重要的保护作用，相对来讲，局部的拉应力能够破坏金属的保护膜，一般把外部应力和残余应力叠加一起称之为局部应力，当局部应力超过了金属临界点的界限时，金属材料就会发生断裂，相反没有超过临界点，就不会产生断裂的影响。同时金属负荷力也是影响开裂的重要方面，当残余力过大时，及时金属在所受负荷较小，局部也有可能会有裂纹出现。
三、金属裂纹愈合的办法
1、增加金属表面的压应力，通常金属开裂的主要应力为拉应力，所以避免开裂程度的进一步加大，应该是充分发挥金属表面应力的积极作用。
2、金属在使用的过程中，要及时检测，尤其是在不同的使用环境中要对金属进行适当的保养。
3、加强金属材质的质量，在金属材质当中，可以加入适当的合金元素，提高金属材质的质量，延长金属使用的寿命年限。
四、结束语
金属材料在热处理过程中，残余力的存在让材料的状态变得不稳定，当材料的使用条件和材质的特性不相同时，金属伴随的残余力也会不一样。所以提高金属的材料制作工艺，实现材料使用寿命的增长，对金属材料有着重大的意义。
参考文献
[1] 陈再良，吕东显，曹明宇等.金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨[J].金属热处理，2007，32（z1）：40-44.
[2] 刘军杰.金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨[J].企业技术开发（学术版），2013，（7）：65-66，87.