金属材料热处理节能工艺优化研究

金属材料热处理节能工艺优化研究

张茹

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西 西安

摘要：为了进一步满足目前工业生产的需求，很多企业在金属材料加工过程中都会进行热处理。在金属加工过程中，热处理技术已被广泛使用，通过该项技术材料的物理及化学性能得到改善，性能进一步提升，满足了市场的需求。但在实际操作过程中，热处理对操作工艺及工作环境的要求较高，应该结合实际情况对其工艺进行优化及改进，从而达到减少材料热处理变形量的目的。金属材料热处理的研究备受关注，只有这样，才能推动金属加工制造行业的进一步发展。

关键词：金属材料；热处理；工艺

一、热处理技术的现状分析

简单来说，我国的金属材料热处理技术主要是针对那些固态化的金属和合金材料，然后通过对其进行相应的加热、冷却和保温等处理，以此使得金属与合金材料的内容更加的稳定，从而使其达到相应的性能要求。对于我国当前的热处理技术的发展现状来说，首先我国的制造业以及金属合金行业虽然都具备独有的热处理车间，但是由于自身并不是一个单独的热处理企业，所以导致热处理车间成为了附属的车间，进而使得许多的管理人员并没有对其进行足够的重视，也没有进行足够的资金投入，许多设备和技术都较为落后，无法有效的发挥热处理技术的真正效用。除此之外，热处理技术的应用过程中对于温度的要求较高，但是我国许多的制造业和金属合金行业缺乏相应的热处理设备，所以导致实际的热处理温度无法达到相应的标准，这样不仅会导致实际的热处理效率和质量降低，还会损耗大量的能源，甚至出现较多的报废品。最后，我国许多经过热处理加工的成品件质量无法得到有效的保障，这主要是因为实际的产品检修工作效率较低。

二、金属材料热处理节能工艺优化创新

2.1优化热处理设备减少能源损失

我国的金属材料热处理节能工艺在在实际的运行过程种往往需要更长的加工时间，对相关设备的消耗就会更大，并且实际的能源损耗也会逐渐增加。而在能源损耗的过程中，往往会伴随着大量化学污染物的出现。而化学热处理薄层渗透技术能够有效的解决上述问题，并且能够提升实际的金属材料加工质量和效率，进而为相关的企业带来较大的经济效益。

而优化热处理设备并减少能源损失是目前我国金属材料热处理节能工艺优化创新过程中十分重要的一种方式。因为金属材料表面的涂层厚度已经达到了最低的限度，所以金属材料的加热时间会降低，从而提升实际的时效性，但是实际的金属材料性能会降低。而通过优化热处理设备减少能源损失，更好的保障了金属材料的性能，并且可以降低对于周围环境的污染，所以近些年来逐渐得到了更为广泛的关注和应用。

2.2回收热处理的反应预热装置

回收热处理的反应预热装置虽然不能够对热处理之后的金属材料表面的裂痕进行有效的处理，但是却可以有效的防止裂痕扩大和加深，所以也在一定的程度上促进了节能环保。与此同时，回收热处理的反应预热装置最为关键的功能就是对金属材料产品的质量进行有效的把控，以此可以极大的降低产品生产的不合格率，以及能够降低实际生产的成本，从而为相关的企业带来更大的经济收益。

三、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。在金属材料热处理技术的实践过程中，我们可以来利用激光热处理技术，实现传统热处理技术的节能转换。而激光热处理技术的原理则是通过高密度的激光，展现出金属材料硬化的特点。激光本身具有极强的穿透力，在实际运用激光热处理技术时，很容易实现激光照射点材料达到相变温度以上，形成奥氏体，又很快被周围低温组织冷却形成马氏体，如此一来不会影响金属材料表面的形状变化，基本无需修复再加工或校直。

3.2真空热处理技术应用。随着时代的进步和社会的发展，各行各业都实现了创新变革，金属行业热处理技术也是如此，而金属材料热处理节能技术正是这一时代重要的产物。金属材料热处理节能技术的出现不仅完善了金属材料表面的渗碳工序，同时在工序中还加入了高压气淬技术，增加了生产产品使用的时间，也能有效的降低能耗。然而，金属材料热处理节能技术在实际的使用过程中仍然存在的一些问题，真空环境的创造就是其中之一。至此就有了现在的真空热处理技术的出现，利用该项技术,被热处理零件控制温度更准确，弱化氧化现象，若进行渗层处理时能够提高渗层效率，可以降低热处理技术对金属表面和金属性能的影响。

3.3化学薄层渗透技术应用。化学薄层渗透技术在金属材料热处理节能技术中最大的作用就是改变了传统热处理的理念，并且已经得到了广泛的应用。化学薄层渗透技术拥有两个巨大的优势，首先是，同时也是最为重要的，化学薄层渗透技术能够大大的降低金属材料热处理过程中所消耗的能耗，并且不会对环境造成危害。其次，和其他的热处理技术而比，化学薄层渗透技术能够利用最小的能耗而达到最大的加工效率，调查发现在同样的标准之下，该项热处理技术一般能够节约30%的能耗。

3.4热处理CAE技术。随着信息技术迅速的发展，其在各行各业的渗透作用也体现了出来，并且取得了良好的效果。金属材料热处理技术结合CAE技术实现了热处理工序的模拟化，利用计算机技术可以对热处理工序进行分析和研究。而热处理CAE技术在实际的运用中，最为明显的一个优势就是喷雾冷却，该冷却技术不同其他技术，能够对淬火等工艺起到良好的效果。现如今，信息技术在人们生活中的运用越来越广泛，而热处理CAE技术作为信息时代重要的产物，也被金属行业所运用，并且加快了金属材料热处理节能技术的发展。

四、热处理工艺节能减耗的方法研究

4.1加快热处理工艺反应时间。该方法主要是采用先进技术对热处理温度进行控制。对于加热部位，当热处理工艺反应时间越短，对金属表面其它位置加热的温度也就越低。而当局部位置热处理温度高于相变线以上，就会在金属材料的出现奥氏体的现象。加快热处理工艺反应时间能够有效的降低整个热处理工艺所消耗的能耗，并且也能提高所生产金属的性能，这是当前金属制造业热处理节能工艺中所常用的一种方法。

4.2减少热处理工艺过程中的能量消耗。为了实现热处理工艺的节能减耗，我们首先要做的就是减少热处理工艺中的能量消耗。就以金属材料的性能为例，我们一般都是通过降低热处理过程中的渗碳压力来提高金属材料的性能。实际的热处理过程中，我们很难创造一个真空的环境，要完全杜绝空气对热处理工序的影响几乎是不可能的。因此，我们只能利用现代化的高科技技术来尽可能的创造一个无限接近于真空环境的条件，就如上文所提到的真空热处理技术。利用真空热处理技术，我们可以尽可能的避免空气中杂质对金属材料的影响，如此不仅能够提高所生产金属产品的合格率，同时也能大大的降低热处理的能耗，从而实现热处理节能化的发展。

五、结束语

目前，我国一些新的热处理方法不断涌现，与国外发达国家相比，我国热处理技术应用时间相对较短，仍然存在一系列棘手的问题，如金属材料热处理过程中出现的不同程度的变形现象，直接导致其使用性能及寿命的降低。基于目前热处理技术的现状，我国的热处理技术及设备仍需进一步发展与完善，同时科研机构及相关部门也要进一步加强对热处理技术的研发与改进力度，尽快解决目前热处理技术暴露的问题，进而有效提高我国热处理技术的水平。

参考文献：

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