金属材料热处理工艺及技术发展分析

曹连富 周文彬 杨德党

摘 要：在金属材料的加工利用中，热处理工艺是必需品[1]。优质的热处理工艺对金属材料的使用、品质、利用率都有显著影响，也可以改善相关的环境问题，做到高效、环保、科学[2-3]。为了能高效利用资源、符合环境保护的理念，对金属材料热处理工艺的探讨以及其后续的技术发展的探索实施显得尤为重要。

关键词：金属材料;热处理;发展

我国金属材料的热处理技术水平不高，热处理的自动化和智能化较弱，经常出现金属元件氧化和脱碳的情况，令其质量不能达到预期标准。另外，此技术的落后，导致金属使用寿命低。因此提升金属材料的热处理技术很重要，不但可以提高产品的质量，还能够有效控制成本，促进金属制造业的长久发展。

1 金属材料热处理工艺概述

热处理是金属材料通过一系列手段改变其性质及性能的处理过程，主要包括加热、保温及降温等处理方式。当前在生产生活中各个层面均离不开热处理。通过热处理后的金属材料，其表面的硬度得以增强，同时，采用热处理能够极大提高金属材料的柔韧性，使金属材料的抗磨损及抗疲劳能力得以增强，将热处理后的材料制成金属零件，延长了金属零件的使用时间，在一定程度上实现了节能减排的目的[1]。因此，现阶段热处理的作用被人们多广泛认知，与传统热处理不同的是，现代热处理技术转变了加热-保温-降温的简单流程，而是采用更为高级与先进的技术对金属材料进行处理，这种热处理技术能够更为大幅度提升金属材料的硬度，并降低金属材料脆性，其现实意义较高。

2 金属材料热处理工艺及技术

2.1 化学薄层渗透技术

利用金属材料的性质采用简单的化学方法处理，通过化学成分薄层渗透，提高金属材料的强度与柔韧性;同时减少了金属材料不必要的损耗，各方面减轻金属利用中对环境的污染，其操作简单，便捷，降低成本且所产生的效益高。

2.2 激光热处理技术

利用激光的穿透性进行热处理，来提升金属性能。使用激光照射金属材料表面，在温度急速升高时，再关闭激光，让温度冷却，在进行这系列处理后可以做到金属表面硬度的提升。利用激光进行热处理能实现热处理自动化，效果显著，也能进行高效率批量的生产，适用范围广泛，在用激光进行金属材料热处理时，利用电脑控制的模式，是未来这项技术发展的必由之路。

2.3 超硬涂层技术

涂层技术中较为常用的为超硬涂层，进行金属材料表面的热处理，不改变其内部特性。对金属表面应用多种技术来进行的涂层，涂层硬度应较高，来做到提高金属材料表面的硬度，涂层如碳化金属、氧化金属、氮化碳等。进行技术金属表面的涂抹，是提升金属表面硬度最常用的方法之一。

2.4 振动处理技术

利用振动来预防金属材料变形，消除其内应力，也称振动时效处理。振动处理技术可以提升金属材料的稳定性，利用振动处理中的金属材料的有效数据，进行有效控制，提高处理效果，降低生产成本，符合环保理念。

2.5 热处理CAD技术

利用电脑的模拟技术，进行智能化操作管理。通过CAD处理技术，来模拟还原进行试验，调整过程中出现的问题，制定完善的实验步骤，进行应用。通过电子技术，就可以选择最适合的材料，有提前应对问题的能力，保证金属材料的最优效果，提高效率，大大降低了资源的浪费和生产成本。

3 金属材料的性能与热处理工艺的关系分析

3.1 金属材料的耐久性与热处理之间的关系

在金属材料的应用过程中，需要对金属材料的形态进行加工，材料在外力的作用下，或者出于腐蚀环境中，都会影响金属材料的腐蚀情况或者开裂情况，因此需要做好热处理和耐久性之间的研究工作，从而保证金属材料的应用安全稳定性。在实际进行热处理的过程中，金属材料自身的耐久性会对热处理应力造成影响，因此通过降低应力的不利影响，才能充分发挥金属材料的价值。

3.2 材料的切割与热处理之间的关系

金属材料在加工过程中，切割也是必须经历的过程，為做好切割工作，需要选择科学的工具进行加工。在切割过程中由于金属材料的材质存在差异，因此变形情况也会有所不同，变形情况越严重，整个切割工作的难度也就越大。同时在切割的过程中会产生不同程度的热量，因此需要处理好切割工作与热处理之间的关系，具体可以通过预处理的方式，有效降低刀具与金属材料之间的摩擦造成的粘连问题，从而不断提升切割的准确性和效率。

4.金属材料热处理技术发展趋势

现在技术快速发展，金属材料在使用过程中，都使用热技术进行一番处理，借此提升金属质量。近几年我国工业生产中，金属的种类有所扩展，产生了各种先进的金属材料热处理工艺，最大限度的促进我国金属制造业的发展。作者就现在金属热处理产生的有关论著和科学家研究成果得知，将来的金属热处理技术发展以可控气氛技术为主，主要是利用控制气体的形式，对金属进行加热，令金属和气体产生化学反应，在金属表面形成一层保护膜，这层保护膜可以增强金属延展性和硬度。一般情况下，使用氩气和氮气等作为反应气体，促使金属表面的氧化，进而提升金属材料的硬度。实际工作中生产两种或者两种以上的气体，进行热处理，完成金属表面的保护。将来对热处理加深认知后，作者相信，会出现更多的处理技术，其操作更加简单、工作效率更加高，减少成本的输出，可广泛运用于生产工作中。另外，我国电子行业和机器人的制造行业，经常使用到金属热处理技术，但是因为此领域我国起步较晚，技术相对不成熟，但是对着我国技术的进步，自动化技术的使用也愈加广泛，并已经成为金属热处理领域中的主要标志，促进技术的进步，并将自动化和专业化变为行业发展的主要趋势。

结语

综上所述，金属材料热处理工艺随着科学技术的发展而进步，现阶段金属材料在经过热处理之后，其硬度、延展度及柔韧度得以增强，采用不同方式的热处理技术，能够保证金属材料质量，并降低生产企业加工成本。因此，研究热处理技术具有较高的现实意义，不仅降低了金属材料的浪费，同时也避免了金属材料生产过程中对生态环境的污染，有效扩大了金属材料的应用范围。

参考文献：

[1]彭天成.金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J].冶金与材料，2018，38（01）：44+46.

[2]李立尧.金属材料热处理工艺与技术分析[J].工业设计，2017（08）：173-174.

[3]杨坤.金属材料热处理变形的影响因素和控制策略[J].世界有色金属，2019（17）：177+180.

作者简介：

曹连富 汉族 籍贯辽宁省大连市庄河市 1998.09.14 金属材料工程。

（辽宁科技学院 辽宁  本溪 117004）