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摘要：伴随着社会经济的不断发展以及人们生活水平的逐渐提升，人们第一环境质量的要求也随之提升，如何降低金属材料热处理过程中的能耗，实现节能减排，降低对环境的污染，是当前机械工业所面临的艰巨挑战。因此文章就金属材料热处理节能新技术展开探讨，旨在充分发挥热处理技术在节能方面的巨大潜能，推动企业走向环保节能和可持续发展的方向。
关键词：金属材料；热处理；节能新技术；运用
在工业生产中，热处理是必不可少的一部分，它对材料的性能的影响巨大，其对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长机械的使用寿命和提高经济效益有着深远的意义。所以，加强节能新技术的开发与研究，并运用到实际生产中去，对于热处理行业的可持续发展具有重要的现实意义。
一、我国金属材料热处理生产现状
众所周知，金属行业的能源消耗十分严重，尤其是金属热处理工艺，其耗能约占我国整个能耗总量的四分之一。但是在同样的耗能情况下，国外的一些发达国家在这一行业的总产量却是我国的六倍左右。造成这一结果的原因有很多，例如在节能方面，我国没有采用节能技术的金属热处理厂大约超过了70%，其技术相对较为落后，尤其是一些大型的国有金属热处理厂，这些厂家由于受到技术和资金的限制，没有采用科学有效的节能措施，厂内的设备陈旧，产品达标率很低，一些产品的返修率更是超过了20%，有些产品在达标之前要经过多次处理，极大地浪费了资源，更别说实现节能。还有的厂家为了节约成本，经常使用一些已经被淘汰的设备，不仅质量无法得到保证，更严重的污染了周边的自然环境。而且随着社会的发展，很多高校都陆续取消了金属热处理专业，导致国内的专业热处理技术人员数量减少，出现了青黄不接的现状。
二、金属材料热处理节能新技术的应用
（一）cad 模拟热处理技术
热处理加工过程中，对能源的消耗较大，同时也会产生比较严重的环境污染，cad 模拟热处理技术指的是利用计算机模拟进行热处理，并且在模拟的环境下对热处理工艺、过程等进行研究和设计的技术。这种技术在绿色热处理中的应用比较广泛，利用计算机对热处理过程在的能源的消耗、设备的设计等进行分析和研究，并且通过模拟过程进行改进，然后再投入生产和使用，可以大幅度的降低金属热处理过程中的能源消耗，并且可以避免由于多次实践带来的能源浪费。在国内，cad 模拟技术近些年已来广泛的应用于机械行业，随着计算机模拟技术的日渐成熟，数据库和专家系统的不断完善，cad 热处理技术蓬勃发展，几乎渗透到所有关于热处理的领域，除了常规热处理外，还包括如三维温度场模拟优化加热cad 技术开发，热处理电热炉 cad 技术，真空加热炉 cad 仿真技术，金属相图像分析评定技术等的。
（二）少无氧化热处理技术
众所周知，氧化处理容易破坏金属的质量，降低金属的使用寿命，少无氧化热处理技术主要包括可控气氛热处理和真空热处理，即将工件放置于保护气氛或者真空加热炉中进行热处理，并在无氧的环境下进行冷却，整个过程中，避开了氧气、水份以及一氧化碳和二氧化碳气体，避免氧化脱碳从而提高金属的硬度与设备的使用效率，少无氧化热处理技术可以实现几乎所有的常规热处理的工艺，但热处理的质量大大提高，与常规热处理相比，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可以去除工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用。少无氧化热处理技术在德国日本等工业先进的国家已占约80%的比重，在氧化气氛中的热处理明显减少，大大提高了机械产品的质量和使用寿命。
（三）低压渗碳热处理技术
这种技术主要应用于高强度高密度工件的加工，由于原材料中含有较少的碳元素，对于低碳钢、低合金钢原件的常规处理无法达到设备的使用强度需求，渗碳过低不但减低零件的韧性，而且不易于增强工件的综合性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆低压渗碳热处理即将原材料放置于含有活性碳的介质中，将温度加热到 900℃~950℃并持续相应的时间，以保证渗碳介质中分解的碳原子深入到工件的表层，从而达到硬度与耐磨程度等工艺要求。
（四）振动时效处理技术
在加工工件过程中，金属表面可能会出现细小的裂纹，金属内部会有残余应力。传统方法多为长时间的用热处理炉低温加热，不仅耗时，而且浪费。通过振动时效处理，工件内部残余应力和附加的震动力的矢量和达到超过材料的屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻，与传统工艺相比，经过振动处理后的工件的残余应力可以被消除 50%左右，高应力区消除比低应力区大，因此能够大大提高工件的使用寿命，而且，振动时效只需 30 分钟即可进行下道工序，可以在很大程度上节约电能，特别是针对一些大型工件，振动时效就具有更加突出的优越性。
（五）激光热处理技术
激光热处理主要利用高功率密度的激光束对金属表面进行热处理，也称为激光淬火或相变硬化。主要应用与强化汽车零部件或者工模具的表面，提高其表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及强度和高温性能等，如汽车发动机缸孔、曲轴、冲压模具、铸造型板等的激光热处理。与传统工艺相比，它无须使用外加材料，仅改变被处理材料表面的组织结构，处理层和集体结合强度好，具有较高的硬度和耐磨性，而且，由于激光加工柔性好，适用面广，在国内外受到高度重视。被广泛的使用到冶金、机械、石油化工等领域，近年来，在模具、齿轮等工件的强化方面也得到越来越广泛的使用。
三、其他的节能方式
（一）寻找新的加热能源
金属热处理通常采用的能源有燃料（煤，石油，天然气等）加热，电加热以及现在广泛使用的光束加热和电子束加热。这些加热源主要加热方式就是向工件表面施加极高能量密度的加热，让工件表面迅速升高到达熔融状态，然后让工件冷却，最终使其表面特性发生变化，这些能源加热提高了工件表面的耐磨性和耐腐性，在提高经济效益方面确实存在不错的效果，但是这些能源的消耗过多，排放的垃圾气体过多。要解决这些问题那就必须找到可以替代的清洁的加热能源。我们不能专注于经济效益的增加，更应该注意环境的保护。科学技术的快速进步对热处理技术的发展奠定了基础，这就减少了热处理能源发现的进程。比如：安全高效的激光和离子能源，但是技术应用需求设备都比较昂贵，目前并没有大量的投入使用。因此，在寻找新能源的同时，政府部门也应该适当的扶持这些产业的发展。
（二）提倡新的加热方式
金属的热处理最主要的工序就是加热，合理的加热方式不仅能减少能源的消耗也能提高金属热处理的质量。在工件生产中，在加热工件时应当保持加热温度均匀，尽量避免工件部分氧化，脱碳等事情出现。还应该控制加热，保证金属材料进行适当的程序转变。传统的加热方式是使金属材料与加热源直接接触，这样就使得金属材料在加热时会产生氧化和脱碳，使材料的使用率降低。既不利于工厂的发展，也不利于社会的发展。因此，可以使用电加热或者激光加热等新方式，又或者是在真空中加热，避免这种氧化脱碳的情况出现，同时使用这些能源还能有效的防止污染的产生，加工的工件也能得到更好的质量。改进加热方式是提升热处理技术的保障，所以发展新的加热方式也能对机械工业技术做出积极地贡献。
综上所述，金属材料的热处理技术的先进水平程度决定了机械产品的质量，而热处理技术的节能水平对于实现节能减排、经济环保等目标更是影响重大。将金属材料热处理节能新技术广泛应用到生产工作中，会有效的提高金属材料的质量，增加材料的使用年限。
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[3]苗高蕾.基于金属材料热处理节能新技术运用探究[J].门窗，2014（12）
论文作者:徐宁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：工件论文; 技术论文; 金属材料论文; 节能论文; 金属论文; 能源论文; 脱碳论文; 《基层建设》2018年第12期论文;