金属材料热处理的节能工艺探究

王忠一 刘明峰 周文彬

摘 要：随着社会进步和科技发展，人们对环境保护有了充分的意识，各国都在采取相应的措施保护环境，节约能源，这使金属材料热处理节能技术工艺在工业中得到了推广应用.但是在其发展的过程中也会存在着一些问题.本文通过研究金属材料热处理的现状和应用进行分析，发现其存在的问题，并提出相应的发展对策，以促进金属材料热处理节能新技术得到更好的发展.

关键词：金属材料;热处理;节能工艺

金属材料的制造是金属行业发展的关键，而热处理技术则是金属材料制造的关键[1]。在金属制造行业中，热处理是一个不可缺少的部分。虽然热处理技术对金属制造而言是一门关键性的技术，但是其实际的运用过程中会消耗巨大的能源，同业也会对环境造成危害。因此，我们就有必要对该环节进行优化。通过研究热处理技能技术，不断的开发新的热处理工艺来降低能源的消耗，为金属企业带来更高的经济效益，同时也能降低对环境的污染。

1.金属材料热处理的现状分析

1.1 金属材料热处理的技术工艺现状

我国目前的金属材料热处理车间有相当一部分并非独立的热处理企业，而是大型生产集团附属的生产车间，热处理工作只是诸多生产环节的一环。这些生产集团对热处理的重视程度不高，因此这些热处理车间的设备和工艺更新换代非常缓慢。这些车间即使想进行热处理的技术改革，其设备也无法支持最新的工艺。举例来说，正火工艺在处理钢铁工件时能得到比退火更细的组织，生产效率和生产质量都比较高，但有些热处理车间连正火炉都没有，自然也谈不上应用正火工艺。

1.2 金属材料热处理的能源消耗现状

金属材料的热处理通常对温度有很高的要求，因此其能源消耗比较大。我国的热处理车间由于所用的设备工艺较为落后，能源的利用率低，所以能源消耗量一直很大。进入21世纪初期，我国的热处理车间基本把能耗控制在每吨600千瓦时左右，虽然比之前有了很大进步，但与发达国家相比依然消耗过大。从技术角度来看，这与我国热处理车间所用工艺过于单一有很大关系，相当多热处理车间在进行热处理时不考虑技术适性，用同一种工艺处理全部种类的零件，导致处理效率低下，增添了许多无谓的能源消耗。

2 金属材料热处理节能技术的实践应用

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

3 热处理工艺节能减耗的方法

3.1 加快热处理工艺反应的时间

加快热处理工艺反应的时间控制会降低加热的温度，一旦加热的温度低于金属材料的熔点时，就会在金属材料的表面生成奥氏体化的现象，在此时让金属材料进行自冷，这样就能够成功实现金属材料表面的硬化。加快热处理工艺反应的时间控制能够使金属材料的性能达到最优，有效的解决的当下制造业生产合格率不够高的难题。并且，加快热处理工艺反应的时间控制与计算机技术有着紧密的联系，加快热处理工艺反应时间采用不同的方式会有不同的效果，

3.2 减少热处理工艺过程中的能量损耗

减少热处理工艺过程中的能量损耗想要得到最大程度上的利用，就必须有达到相关的条件。金属材料的性能可以通过减少热处理工艺过程中低压渗碳来得到提升。减少热处理工艺过程中的能量损耗，就需要加工过程在真空或者部分真空的环境中进行。如果在金属材料加工时，保证金属材料不与空气相接触，就能够很大程度上实现金属材料表面的硬化。

减少热处理工艺过程中的能量损耗主要是在低压渗碳的基础上来对金属材料进行热处理，并且采用其独有的与传统方式不同的降温方式，即高压气淬来实现金属材料的冷却。但是在实际加工过程中，完全真空的状态是很难实现的，真正达到真空状态需要特别高的技术作为基础。理论上来讲，金属材料在进行加工时，越接近真空的条件，金属材料受到的影响就会越小，金属材料加工的合格率就会越高。

结论

总的来说，材料的发展对社会的发展起到了重要的作用，虽然现代化的社会出现了许多高分子材料和非金属材料，然而就我国目前的现状来看，只有加强了金属材料的節能化研究，才能促进材料行业进一步的发展。

参考文献：

[1] 酉芳敏.金属材料热处理节能新技术的应用探讨[J].世界有色金属，2015，（12）：129-130.

[2] 钟国新.金属材料热处理节能新技术应用探讨[J].科技创新与应用，2015，（14）：49.

作者简介：

王忠一 汉族 籍贯贵州省毕节市金沙县 1999.08.23 金属材料工程

（辽宁科技学院 辽宁  本溪  117004）