金属材料热处理的节能技术探究

金属材料热处理的节能技术探究

阮大鹏

中国一重铸锻钢事业部 黑龙江齐齐哈尔 161041

摘要：随着科技的进步，我国制造业取得了较大的发展，金属热处理工艺受到更多关注。在全社会倡导可持续发展的大背景下，金属热处理工艺要积极采用节能技术，降低能源消耗，减少环境污染，促进我国工业领域的持续健康发展。

关键词：金属材料；热处理；节能技术

引言

在制作金属产品的过程中，所用金属材料的热处理工艺与技术会在很大程度上影响产品质量，还会直接影响原材料的消耗以及所产生的污染。所以，只有不断创新与完善金属材料热处理工艺以及技术，在降低环境污染、减少材料损耗以及提升处理质量方面进行优化，才能使我国拥有更高的金属材料热处理水平，更好地推动我国经济发展。

1金属材料的种类与性能

现阶段所使用的金属材料主要具有两种性能，就是使用性能和工艺性能。使用性能就是在使用机械零件的过程中，金属材料发挥出来的性能，包括化学性能、物理性能、力学性能等。在荷载的作用下，金属材料抵抗破坏的性能即力学性能，有时也被叫做机械性能。金属材料的选材和设计都需要以力学性能为主要依据。外加荷载性质不同，如循环荷载、冲击、压缩、扭转、拉伸等，将对金属材料的力学性能提出不同的要求。常用的力学性能包括疲劳极限、冲击韧性、多次冲击抗力、硬度、塑性、强度等。所谓工艺性能就是在加工机械零件时，金属材料在不同的加工条件下发挥出来的性能。金属材料工艺性能直接影响金属在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，也会有不同的工艺性能要求，如切削加工性、可锻性、热处理性能、可焊性和铸造性能等。

2金属材料热处理工艺流程

2.1加热

加热作为热处理工艺中的基本要素，在传统热处理过程中，大多采用木炭或者是煤炭来升高温度，但随着新能源的开发，液体燃料以及气体燃料也被广泛应用到热处理过程中，液体燃料和气体燃料相对较为清洁，比热容较大，升温较快。此外，在工业生产中也经常采用电力技术进行加热，电能便于作人员控制加热时间以及加热温度。

2.2保温

保温作为金属热处理加工中的第二道工序，保温就是按照相应的技术标准和要求，让加热后的金属材料稳定在要求的温度，最终促使金属材料分子内部热运动，达到预期的性能。

2.3冷却

冷却作为热处理过程中的关键环节，直接决定的金属材料的性能，技术人员要针对不同材料采取不同的冷却方法，合理调整冷却速度。在工业生产中，一般退火的冷却速度较慢，正火的冷却速度较快，而淬火的冷却速度为最快。操作人员要综合多种冷却方法以达到冷却要求。

3金属材料热处理节能技术的实践应用

3.1激光热处理技术应用

通过金属材料热处理节能工艺技术的不断发展，其也逐渐得到了较为广泛的应用，而激光热处理技术就是一种十分常见的金属材料热处理节能工艺技术的应用。在实际的金属材料热处理技术的应用过程中，相关的工作人员可以借助激光热处理技术进行节能转换。与此同时，激光热处理技术的工作原理就是通过高密度的激光来展现出金属材料硬化的特点。并且激光本身具有极强的穿透性，而在激光的照射过程中会使得金属材料的温度上升而形成奥氏体，然后又会被其周围低温组织冷却而形成马氏体，这样就不会影响金属材料的形状和性能。

3.2振动时效处理技术

金属材料经热处理后，受工艺、环境的影响，由于残余热应力等的存在，金属材料表面经常会出现细小的裂纹，导致热处理产品达不到相应标准，造成能源的极大浪费。振动时效处理技术俗称“振动消除应力法”，当工件内部的残余内应力超过材料屈服限度时，通过采用不同频段下的控制系统调整激振器的转数，让其产生离心力，让待处理的金属材料器件发生谐振，让需要处理的工件部位发生交变运动，使材料发生细小的塑性变形，提升工件的稳定性，避免工件变形等问题出现。

3.3化学薄层渗透技术应用

化学薄层渗透技术改变了传统的热处理技术的思想观念，在我国的多个领域之中得到了较为广泛的应用。因为化学薄层渗透技术在实际的应用过程中不仅可以极大的降低金属材料的能源损耗，还可以降低对周围环境的污染危害。除此之外，化学薄层渗透技术比起其他的热处理技术有着更加高效的热处理效率，以及最小的能源损耗，所以受到人们的高度关注。

3.4感应加热热处理技术

感应加热热处理技术加热的是工件局部，是通过感应电流来实现的。在交变电流的作用下，感应器(线圈)产生交变磁场，作用于作业工件，工件表层的电能转化为热能，实现表面加热。加热层的厚度和通人的交变电流的频率有关，频率越高，加热层的厚度越薄。感应加热热处理技术加热速度快，不必整体加热，工件变形小，电能消耗小;加热设备控制简单，操作容易实现自动化，从而提高工作效率、降低生产成本。

3.5渗碳技术

碳元素作为调节金属性能的重要元素，碳元素的含量直接决定的钢的强度，在金属材料热处理过程中，管理人员应该根据市场要求，合理选择不同的渗碳技术。目前较为常用的渗碳技术可以分为环乙烯碳技术和微波渗碳技术。环乙烯渗碳技术操作流程较为简单，在加工过程中干净整洁，能够有效避免金属材料在热处理过程中出现临界氧化问题，有效提高金属硬度，避免金属材料出现严重的名变形问题。但实际的工艺流程过程中，生产效率较慢，应用效果不佳。而微波渗碳技术能够明显提高整体热处理的效果，它的生态水平更加突出，同时能够实现对于碳的精确度管理，确保碳稳定循环，同时渗碳效率较高，保证整体工艺流程的连续性和发展性。

4金属材料热处理工艺技术的发展和创新

现阶段科学技术发展速度持续增快，金属材料热处理工艺技术也得到了显著的发展，其中可控气氛热处理工艺技术属于一种新型的金属材料热处理工艺技术，这属于气体介质，能够实现对于气氛的控制以及保护。这项技术不仅能够有效地保护金属表面的性能，而且可以提升热处理工作的完整性和可靠性。特别是对于钢制工制品，借助这项技术能够实现对于钢材料的保护，主要由于钢在高温预热环境中会产生氧化的作用，这样会破坏金属表面，不过使用这项技术能够显著减小钢氧化概率。这项技术也能够在其它的金属材料中进行使用，其中可以自主地控制尺寸，并且能够提升操作的灵活性。如今可控气氛热处理工艺技术得到了广泛的使用，不过在使用的时候还是存在一些问题，对于工作人员来说需要深入地进行研究和分析，确保这项技术能够获得更加显著的发展和进步，这样也能够给社会的可持续发展提供更加可靠的保障。

结语

我国工业体系不断发展，而金属材料作为整个工业体系的前端，起到重要的支撑作用。热处理技术作为金属材料的基本技术手段，对于金属材料的质量至关重要，因此研究人员要明确金属材料与热处理工艺之间的关系，不断完善热处理工艺以及节能技术开发，我国后续的金属精加工行业提供帮助。

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