| 标题 | 金属材料热处理节能新技术和应用 |
| 范文 | 蔡太禄 摘 要：我国的金属材料制造业产量高，工艺也相对发达。其中，金属热处理工艺占我国大约总体能耗的25%左右，大约是一些发达国家的6倍。金属材料的热处理工艺经过几代材料人的探索和发展，所加工出来的产品已经相当完美，但是有些技术已经不能达到制造行业现如今追求的环境与技术统一的要求，为了适应时代的发展，更加绿色节能环保的金属材料热处理节能新技术成为本领域的发展方向。本文对我国热处理工艺的现状进行了分析，并对目前我国热处理节能新工艺进行了阐述。 关键词：金属材料;热处理;节能新技术;应用 金属材料是直接影响到国家发展的重要物资，在基础建筑、国防建设等方面被广泛应用。金属材料的热处理工艺具有一个显著的特点——高耗能，为了适应当今社会节能环保的发展目标，节能新技术的应用成为了金属热处理工艺的发展趋势[1]。节能新技术改善了传统工艺效率低、能耗高、污染大等一系列问题，但与此同时，新技术也存在着一些缺点需要不断改善。 1金属材料热处理工艺现状 金属材料的热处理工艺能够对金属成形后的结构、组织进行进一步的优化，进一步提升金属材料的性能。目前，我國一些传统金属材料热处理工艺面临着以下几个问题： 1.1设备落后，工艺水平低 统观我国金属材料的发展史，我国对金属材料的热处理技术是在改革开放后才形成了工业化模式，其经济效益不断提高。但是相较于发达国家，我国的金属热处理工艺工业化起步时间较晚，技术水平也存在一定差距。这主要是两方面的因素造成的：首先，我国的经济水平在建国后有一段时间发展较慢，无法为科学技术的发展提供有利的条件;其次，我国依赖国外进口设备的时间较长，自主研发的设备落后，无法达到热处理工艺要求。即使目前我国上述两点的处境已经有了大幅度的改善，但是长期遗留下来的问题仍然没有得到根本解决，我国的热处理技术目前仍然存在着高耗能、高污染的缺点，严重浪费资源、破坏我国生态环境[2]。 1.2能源消耗高，利用率低 我国能源人均占有量低于世界平均水平，对于能源的消耗却要高于世界上大部分国家。我国在经济迅速发展的同时，各行各业的建设也在发展，对于金属材料的需求不断提高。金属热处理工艺作为金属制造行业一个需要大量消耗能源的环节，节能环保成为其必要的发展理念。但是，我国热处理工艺行业大多采用的设备较为老旧，技术也较为传统，经常出现需要多次加工的情况，无法做到一次成形，据统计，一些加工条件严苛的产品的返修率甚至能够达到20%左右，大大增加了资源的消耗量。 1.3缺少专业技术人员 一个金属产品的最终成形需要进行多道工序，其中金属材料的热处理工艺作为能够调节金属结构、组织、性能的工艺，具有不可忽视的作用。但是，我国材料领域在不断发展的时候，热处理工艺却没有得到应有的重视。以我国高校为例，目前专门开设热处理专业的高校少之又少，大部分高校是将其作为一个专业课程进行教学，所培养的人才对于热处理工艺专业技能的学习不足;其次，目前我国热处理行业的从业人员平均年龄较大，虽然经验丰富，但是也存在着一些例如技术和观念老旧的问题，无法做到与新型的技术相结合[3]。 2关于金属材料热处理技术的节能方面的运用 2.1化学热处理薄层渗透技术 目前，我国甚至世界范围内使用最广泛的化学热处理技术是薄层渗透技术，这项技术改变了人们通常认为地在将化学元素渗入金属表层深度用以提高性能的想法，而是将化学元素渗透入金属表层，降低涂层厚度，实现节能的目的。研究发现，降低涂层厚度可以减少渗透技术对金属材料本身性能的破坏，在降低涂层加热时间的同时，还提高了金属的综合性能、延长了金属的使用寿命。以钢铁材料为例，经统计，渗碳层减少30%，可以节约电能33%，折合成煤炭或者石油等能源可以节约能源高达50%以上，大大减少了能源的消耗，减轻了对环境的污染。 2.2激光热处理技术 激光具有能量密度高、穿透性强等优点，激光热处理技术经过近十几年的发展，已经比较成熟。激光热处理技术主要是利用激光束对金属的表面进行处理，使得金属材料产生表面硬化或者合金化，改变金属材料表面的成分、组织和性能，以提高金属材料的可使用性。这项技术改变了传统热处理工艺将金属材料整体进行加热处理的作业模式，而是将能量聚集在金属材料的表面，降低了金属材料在热处理过程中的损耗。同时，激光热处理技术由于其极强的穿透力，可以使金属材料的表面温度迅速达到低于金属熔点的临界转变温度，此时，金属材料的表面会迅速发生奥氏体化，不断提高金属材料表面的硬度，此时，应该对其进行急速的自冷淬火，这样可以将材料的性能提高到较高的程度[4]。 激光热处理技术还能够直接运用数字化机床的操作模式将其作业到生产流水线上，通过计算机编程技术，可以提高激光热处理技术的准确性，并且因为激光束的能量能够远距离传送，可以实现多个工作台同时工作的目的，大大提高了生产效率和机械使用率。同时，激光技术因其特有的能量束可以对一些金属材料较为独特的位置进行热处理，例如深沟、缝隙等，解决了传统热处理工艺加工的难题。 2.3真空热处理技术 对于一些极易氧化的金属材料而言，热处理过程中如何实现氧气的隔绝成为难题。真空热处理技术的出现能够使得金属材料在无氧的环境中实现性能的提升，对于一些特殊的金属的热处理更是具有不可替代的地位。 在真空中对金属材料进行热处理，隔绝了渗碳零件发生内氧化的可能性，可以实现金属表面低压渗碳等技术的同时，还可以在后续的金属表面进行高压气淬，如此一来，高渗碳温度和低生产周期成为了真空热处理技术不可取代的优势。同时，由于热处理过程中其特有的真空环境，降低了加热和降温的时间，还可以大大减少有害气体的排放，对环境更为友好[5]。 2.4振动时效处理技术 金属材料进行多次热处理后，由于温度、介质、技术等原因，难免会产生一些成形缺陷，例如裂纹、变形、残余应力等，会严重影响材料的品质乃至使用寿命。振动时效热处理技术就是为了消除金属材料的一些成形缺陷，避免金属材料的二次返厂。振动时效热处理是利用不同频率产生的多谐波共振原理，通过多型振动时效系列电脑控制设备对热处理过程进行控制，大大节约了热处理过程中的电能消耗，降低生产成本。 2.5热处理CAD技术 计算机模拟技术的兴起为各行各业提供了新的发展思路，通过热处理CAD技术，能够模拟热处理实际的工作环境和工艺条件，对优化热处理工艺具有重要的影响。热处理CAD技术能够系统研究热处理工艺过程中出现的问题，在开发智能控制方面具有不可比拟的优势，例如：喷淋、喷雾、淬火剂和淬火方法的正确选择、热传递系数的变化等，是目前我国发展热处理节能新技术的重要方向。 3结语 材料的发展关系到我国的国防民生，金属材料的热处理工艺作为金属成形过程中的高耗能、高污染环节，还需要进行不断的优化改进。目前我国金属热处理工艺正面临着时代发展的考验，这就要求更加先进的技术和更高素质的技术人员加入到这个行业里来，打破传统观念的束缚，建立绿色、环保、节能、高效的新型热处理工艺模式，加速我国热处理工艺向低污染、低成本、低耗能、高产出的转变。 参考文献： [1]蒋超友.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].中国金属通报，2020（02）：67-68. [2]张泉.金属材料热处理节能新技术和应用[J].科技经济导刊，2019，27（34）：67. [3]王洁梅.金属材料热处理节能新技术的研究[J].中国金属通报，2019（01）：12-13. [4]王双宝.关于金属材料热处理节能新技术的运用[J].内燃机与配件，2018（22）：224-225. [5]冷廷梅.金属材料热处理节能新技术与实施要点分析[J].智库时代，2018（24）：250+257. |
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