金属材料热处理节能新技术的研究

金属材料热处理节能新技术的研究

徐军

河钢承钢河北省承德市067000

摘要：随着我国工业化的发展，金属材料被广泛使用。本文分析了金属材料热处理节能新技术的运用，以及该技术的目前现状和未来发展趋势，针对该技术目前存在的问题进行深入研究，结合本次研究，最终提出一系列有效的节能新技术运用策略。希望通过本文的分析研究，实现全面改善该技术存在问题并大范围推广使用的目标。

关键词：金属材料；热处理；节能新技术；研究

引言

制造业发展过程中，金属材料制造的关键、核心其实就是金属材料热处理节能工艺。制造业在加工制造时，热处理是一个不可或缺的工艺，但是热处理对于电能的消耗又是巨大的，所以对于金属材料热处理节能工艺必须要进行优化，通过不断开发新工艺，使得热处理的节能技术能够得以不断地提升。金属材料热处理节能工艺技术可以说是制造业当中最核心的技术，主要依赖于电力进行运转。但是当下社会金属材料热处理节能工艺的运转出现了技术上的不足，导致资源不能够被合理的利用，并且还出现影响环境的问题。

1热处理技术的现状分析

金属材料热处理技术针对的是一些固态化的金属和合金，通过对其实施一系列的加热、冷却、保温等工序，使金属内部更加稳定，达到一定的性能要求。就我国对热处理技术的研究来看，我们可以从四个角度来分析。首先，我国金属行业虽然都拥有属于自己的热处理车间，但是其本身并不属于独立的一个热处理企业，而热处理车间却成为了金属企业的附属车间，无论是管理模式，还是重视程度都是不够的，并且由于缺少资金支持，使得热处理设备也较为落后，跟不上时代的发展。其次，在热处理过程对温度的要求是较为严格的，一些金属行业因为缺少了先进的热处理设备，促使热处理的温度难以达到标准要求，不仅会消耗大量的能源，同时热处理效率也低下，而报废品的数量也是比较多的。再次针对的是经热处理加工后得到的成品件，大多数的成品件的质量都是得不到保障的，因此我们要对其进行检修。一些成品件虽然被判定为合格品，但是由于缺乏渗碳工艺，使得其使用的寿命大大的降低了，难以达到标准。最后是我国对于热处理技术方面的研究，虽然我国的基础工艺已经完善了，但是对于新工艺的研究却是较为缺乏的。

2金属材料热处理节能技术的实践应用

2.1真空热处理技术

真空热处理技术是指一种在真空环境下，在金属材料构件上进行的热处理工艺，从而实现在低压渗碳金属性材料中对其表面进行处理，并且能够在处理完表面后进行高压气淬工作。这种处理技术只适用于金属热处理技术发展十分成熟的情况下，它能够有效实现能源消耗降低，提高能源利用率，真正达到节能的目的。因此在目前的技术发展条件下，暂时无法真正实现这一技术，尽管不能完全实现真空状态，但不高于10Pa的环境同样能够为热处理节能技术提供良好的环境，达到较为理想的效果。在低于10Pa的环境中，可以采用表面处理工艺，这样不但不会对金属性能产生较大影响，反而能够防止金属变形、表面出现气孔等影响金属性能的现象发生。有调查显示，该技术在实际应用过程中，有显著效果。

2.2化学热处理技术的应用

化学热处理技术主要就是经过化学技术处理金属表面，降低金属材料的厚度，以达到减少加热时间的目的，节约能源消耗。经过大量实验表明，金属材料表面的渗碳层降低20%，就会节省电能20%，节省煤炭资源或石油资源的40%。除此以外，化学热处理技术对金属材料本身没有什么影响，更不会造成金属材料破坏，还能延长材料本身的使用寿命。比如在我国生产自行车钢球中，采用薄层渗碳技术以后，不仅使生产效率提高到40%，而且节约电能30%，使用寿命也提高了3倍，这样就实现了节能与环保的双层效果。因此，化学热处理技术有显著的节能效果，对减轻环境污染有很大的帮助。

2.3激光热处理技术

科技的飞速发展必然会引领各行各业的稳步上升，激光技术也不例外，其在金属材料热处理领域中的应用在不断推广。激光热处理技术指的是，在激光自身具备高能量密度的基础之上，使激光照射在金属材料表面，使得金属材料表面的能量高达100-100000kW/cm²。金属之所以能达到这么高的能量离不开激光自身具备的高能量密度。并且激光具有较强的穿透力，能够使金属材料快速达到熔点，从而改变金属材料表面的性能，降低激光温度，又能使金属材料表面形成奥氏体化，再次进行自冷处理，能够有效提升金属材料表面硬度。这样一来，利用激光热处理技术就能够快速实现升温降温过程，无需像往常一样对金属材料进行淬火、预热等工作，这样就能很好的实现节能作用。该技术还能大大缩短后续机械加工工序，又在一定程度上实现了节能作用。因此激光热处理技术是实现金属材料热处理节能新技术的良好选择。

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。

2.5振动时效处理技术

金属材料热处理的效果不仅仅受到操作方式的影响，无论是真空热处理、激光热处理还是化学薄层渗透技术热处理，在后期都可能因为环境的变化产生一定影响，例如金属材料表面的裂纹和残余热应力等，都有可能导致热处理质量降低甚至金属材料的损坏。如果不能及时处理这些环境导致的问题，极有可能会出现金属材料使用寿命缩短的现象，进而影响工程质量，再次进行返修重新加工的过程中又会造成资源浪费、能源浪费，违背了节能技术的初衷，无法真正实现节能功效。振动时效处理技术，就是在金属材料进行热处理之后解决其可能出现的裂纹和残余热应力问题，并且能有效防止类似问题再次发生，真正达到节能的目的。可以说，任何节能热处理技术的后期都离不开振动时效处理技术，它为其他技术的操作效果提供有力保障。有实践证明，在进行热处理之后再进行振动时效处理能够节约20%的电能和40%的燃料资源。这是相当可观且值得欣慰的效果。

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。

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。

结语

综上所述，为坚持走可持续发展道路，我国工业企业仍应该继续坚持以节能为前提，提升金属材料热处理的技术水平，宣传并推广金属材料热处理节能新技术，将该技术普及到各个工业企业，只有大范围推广该技术，才能解决我国普遍存在的能源浪费问题，有效提升生产效率，提升企业经济效益。

参考文献

[1]郑玲.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].机电信息.2016，(06):89,91.

[2]苗高蕾.基于金属材料热处理节能新技术运用探究[J].门窗.2017，(12):202.