关键词：金属；材料；热处理
热处理是机械制造工业中的重要基础技术，是保证金属材料内在质量，提高产品使用性能和可靠性的关键工序通过适当地热处理，能最大限度地发挥材料潜力，保证产品所要求的力学性能、工艺性能。
一、热处理工艺
热处理的种类很多，根据其目的、加热和冷却方法的不同，可以分为：普通热处理、表面热处理及其他热处理方法。普通热处理有退火、正火、淬火、回火；表面热处理有表面淬火 (感应加热、火焰加热等 )、化学热处理 (渗碳、渗氮等 )，其他热处理有真空热处理、变形热处理和激光热处理等。热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。
1.1加热
加热是热处理的重要工序之一。金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
1.2 保温
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一 ，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
1.3冷却
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤 ，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
二、采用节能的热处理工艺
热处理是通过对金属材料的加热、保温、冷却过程进行合理控制而提高材料性能的一种技术方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中加热和保温阶段是主要的耗能过程，近些年来，热处理工作者打破传统的思维方式，在缩短加热、保温时间，利用余热等方面进行工艺优化，取得了很好的节能效果。
2.1缩短热处理加热时间、降低加热温度
(1)零保温淬火
“零保温 ”淬火，是将工件加热到淬火温度后不进行保温，而立即进行冷却处理的热处理工艺。与常规热处理工艺相比，零保温工艺省去了奥氏体组织均匀化所需要的保温过程，降低能耗 20％～ 30％，提高了劳动生产率。
(2)不均匀奥氏体加热淬火
通常淬火加热时，需要将钢加热到奥氏体状态充分保温，使碳化物溶解、奥氏体达到均匀化，这往往需要较长时间，但奥氏体未达到均匀化即施行淬火并不影响其淬火、回火后的性能，在某情况下甚至性能更好。
2.2缩短化学热处理过程
(1)薄层渗入技术
传统观点认为，渗层性能与其厚度成正比，实际上，过深的渗层不但降低制件的韧性且不利于性能的提高，还浪费能源，增加成本，同时由于加热时间的增长而使污染上升，因此确定合理的渗层深度，对提高产品质量和节能减排有重要的意义。如在自行车钢球生产中，采用薄层渗碳后，不但使生产效率提高 42％，节电 30％，也使甲醇和煤油的消耗下降 52％，寿命提高 2倍，取得节能环保双重效果。
(2)低压真空渗碳
渗碳温度对渗碳速度起着决定性的作用，适当提高渗碳温度 ，可以显著缩短工艺时间。低压真空渗碳由于有可能提高渗碳温度和可靠的控制技术，在解决深层渗碳问题方面，显示出极大的优越性。将低压真空渗碳技术应用于大尺寸工件的深层及超深层渗碳，工艺时间缩短达 50％，对能源的节约和生产率的提高具有重大的意义。
(3)稀土催渗技术
与其它催渗技术最重要的差别在于稀土原子具有特殊的电子结构，决定了它具有很高的化学活性，可以与碳、氮原子共 同渗入到被渗基体内。稀土原子在化学热处理中能起到活化催渗作用，显著提高渗速，渗碳速度可提高 20％～30％，渗氮速度提高达 40％～50％，有显著的节能效果。同时，稀土元素被渗入钢件表层，有效地改善了渗层组织和性能。
多种多样的金属已经成为人类社会生产当中不可或缺的材料，成为社会不断进步发展的重要物质基础。各种金属材料在人类的发展进程中提供了非常重大的贡献，但如今，传统的材料已经不能满足社会发展的对材料的高要求。金属材料的性能与热处理工艺体现出了越来越高的重要性，其在机械零件制造中占有十分重要的地位。我们应继续研发新的热处理工艺，使现有的金属材料发挥出更优越的性能。
论文作者:王其府
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/11
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