探究金属材料热处理工艺与技术

探究金属材料热处理工艺与技术

郜焱

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司黑龙江哈尔滨150046）

摘要：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。

关键词：金属材料；热处理工艺；技术分析

1金属材料的分类

金属材料在现代各行各业中发挥着重要作用。其具有耐热、耐寒等特点，而且随着多孔金属材料和纳米金属材料的不断应用，研究领域正在不断增大。多孔金属材料：多孔金属材料集高温和高强度等诸多优点于一身的功能性材料。从起落架到安全垫都可以看到多孔金属材料的身影。多孔金属材料是优良的传热介质.不断具有较好的通透性和很高的特热性柜，而且孔隙结构中弥敞分布着大量的有方向性的或随机的孔洞，这种孔隙结构具有优良的隔热性能。同时也因为压力降与结构的积弗补了层流对流换热的低传热系数。多孔金属结构是目前任何其它加工方法所不能得到的，而且正朝着材料导热能力的方向发展。

2金属材料热处理工艺技术

2.1化学薄层渗透技术

化学热处理的主要方式是将化学成分薄层渗透到金属材料之上，从而改善金属实际柔韧性和硬度，这种薄层渗透的方式能够改变金属表面形态，从而减低金属材料在生产加工过程中出现浪费。另外，采用化学薄层渗透的金属物质在加工过程中能够降低生产成本，并避免金属加工对环境造成的影响。同时，与传统化学处理模式相比，薄层渗透仅作用于金属表面，无需渗入到金属的内部结构，其处理方法较为简单，所产生的效果较好，具有极高的性价比，能够提升技术材料热处理效率。

2.2激光热处理技术

激光热处理也被称之为激光淬火，是采用激光束照射金属表面，当金属表面的温度快速升高后关闭激光束，在热传导作用下，金属迅速自然冷却，在金属表面形成一层较薄的组织，与常规淬火模式相比，这一方式所处理后的金属表面硬度更高，成为当前常见的金属材料热处理工艺之一。激光作用于金属材料之上具有穿透性强的特征，因此，使用激光进行金属材料热处理，其效果较好，激光能够促进金属表面形成硬度较大的外层，从而提高金属材料硬度，改善金属现有结构。同时，当前多采用计算机系统控制激光进行热处理，这种模式下处理方法与处理技术均采用计算机予以控制，能够进行自动化的激光热处理，显著提升其工作效率，从而进行批量化生产。

2.3超硬涂层技术

超硬涂层并不是一种技术，而是多种涂层技术的合称，其本质是采用多种技术在金属表面制备涂层，该涂层硬度较高，从而实现金属表面硬度的提升。一般用于超硬涂层的物质包括氮化金属、碳化金属、硼化金属及氧化金属等金属衍生物，也包括金刚石、氮化硼、氮化碳、纳米结构及纳米晶等等。将上述物质涂抹于金属表面，采用蒸镀、溅射、沉积、离子镀等高科技形式完成涂层的制备。超硬涂层技术的优势在于方便快捷，对金属材质内部的影响较小，因此，超硬涂层技术是金属热处理中应用最广泛的技术之一，也是当前提高金属表面硬度的主要方式。目前金属热处理涂层技术不断发展，采用更为先进的方式进行金属材料涂层处理，可以更为简单快捷的提升金属材料表面硬度，具有极高的应用效果。

2.4振动处理技术

振动处理也称振动时效处理，是通过振动来消除金属内应力，使常规金属参与内应力逐渐消失，从而实现材料达到屈服强度的目标，最终导致金属材料出现微量变形情况。通过上述方式能够提升金属材料的稳定性，并逐步降低金属材料内部残余内应力。当前实施振动处理金属材料一般通过计算机系统进行控制，使金属在振动中各项参数得以有效控制，在极大程度上提升了材料处理效果，降低材料处理时间，进而提升金属材料振动处理效率。因此，这项技术近年来发展速度较快，众多企业采用此种形式进行金属热处理，能够极大降低了生产成本，同时这项处理模式对生态环境造成的影响极小，达成了节能减排的最终目的。

2.5热处理CAD技术

CAD（ComputerAidedDesign）也就是计算机辅助设计，CAD技术通过计算机进行智能化模拟，将金属材料热处理的全过程进行建模，从而了解该金属材料热处理过程中可能会出现的各种问题，进行智能化调整后，再应用于实际生产操作之中。这种方式能够不断完善金属热处理效果，采用模拟-分析-研究这一结构对金属材料热处理工艺加以完善，实施预见性、全面性的金属热处理模式。同时，通过CAD技术进行金属材料热处理，能够重点加强金属材料处理前后各项参数的对比，进而掌握金属热处理前后参数变化情况与处理方式、处理时间等变量之间的关系，从而保障热处理效果，根据实际需要制定相应的处理模式，有助于提升金属材料热处理效果。

3金属材料热处理变形的控制

3.1金属材料预先热处理

金属材料加工前可进行正火或退火处理，消除网状渗碳体，提高材料的均匀性和结构完整性，消除内应力，为淬火、切削加工等后续工作做组织准备，为金属材料的最终热处理做组织准备，进一步提高热处理的质量，有效控制金属材料的变形。

3.2金属材料最终热处理

金属材料加工成形后，为改善零件的使用性能，消除应力和变形，常采用淬火或回火处理。淬火工艺是对金属材料热处理较为关键的一步，可以提高材料的强度和硬度。冷却介质有油、水、盐水、碱水等，其冷却能力依次增加。如果不合理使用冷却介质，将会导致内部组织结构和形态发生变化，金属材料的内部应力也会异常改变。因此，在金属材料热处理过程中，要不断改进淬火工艺。在金属材料的淬火冷却过程中，必须合理地控制冷却速度，以保证淬火的效果，要考虑淬透性和淬硬性，真正达到热处理的目的。

3.3金属材料热处理中冷却方法的选择

金属材料的热处理主要是单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火等。常用的是单介质淬火单介质和双介质淬火。单介质淬火是将淬火零件放到一种淬火介质中冷却，这种方法操作简单，易实现机械化和自动化，但易变形和开裂。而双介质淬火是将加热后的金属材料先放到冷却速度比较快的介质中冷却，等温度在短时间内达到300℃时，保温2～3min，再放入冷却速度比较低的冷却介质中冷却。金属热处理的冷却过程主要由冷却速度决定淬火介质。如果金属的冷却速度过快，会导致金属表面不均匀冷却，影响材料的淬透性，从而使材料内部的拉应力增加，工件自然变形量就大。

3.4夹具和装夹方式的选择

为了控制材料变形，确保金属材料加热和冷却过程中重心平衡、温度应力均匀，要合理地选用夹具和夹紧方式。另外，在热处理过程中，材料要留有足够的自由变形量，确保无外力干预下自由伸缩，尽量减少应力和变形。。

结束语

随着我国工业生产技术的不断进步，机械性能可以通过热处理工艺获得最佳的生产效果。且金属材料的热处理是质量管理的重要环节，为使金属工件具有所更高的物理性能、力学性能，本文简述了金属材料的分类，阐述了金属材料的热处理工艺与技术及金属材料工艺控制策略。

参考文献

[1]张汉城.金属材料热处理工艺分析与控制[J].科技风,2017(25):150.

[2]吴江涛,王云龙,杨学山.金属材料热处理工艺与技术分析[J].世界有色金属,2017(17):247-248.

[3]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.

[4]刘爽庆,赵洪,李洪彬.金属材料热处理工艺与技术分析[J].南方农机,2017,48(01):120+126.