新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆乌鲁木齐市 830000
关键词：本研究针对金属材料与热处理技术应用的专业设备、操作实施、节能环保等方面的现状进行研究，并提出解决问题的建议。
关键词：金属材料；热处理工艺；技术
引言
金属材料是具有金属特性的材料的统称，一般是指工业应用中的纯金属或合金，其主要构成是金属元素或以金属元素为主的材料，包括黑色金属、特种金属、有色金属等。热处理是一种金属材料热加工工艺，金属材料在固态状态下，通过加热、保温和冷却的方式，改变材料的表面以及内部的化学成分和组织，从而使金属材料获得所需要的性能。
一、金属材料热处理工艺与技术
在工业生产中，模具制造其成本一直居高不下，尤其精密复杂程度要求更高的压铸模、塑料模、冷冲模等，更是如此。对模具材料进行深度加工，最为普遍采用的就是热处理工艺。采用热处理技术可以大幅改善模具本身的使用性能，并能够大幅提升模具的使用寿命，所以具有比较可观的经济利益，也得到了极大范围内的推广和使用。
1、真空热处理工艺
真空热处理工艺可以令模具钢材料保持非常好的表面性能状态，整体变形较小。之所以会发生这样的情况，主要是因为进行真空加热时，模具钢材料的表面仍然保持活性状态，因而不会发生明显的脱碳现象，也不会产生氧化膜阻碍材料冷却。真空加热可以使模具钢的表面产生脱气的效果，所以材料本身就拥有了比较好的力学性能，增高加工炉内的真空程度，则材料的抗弯强度也会逐步提升。经过真空淬火处理后，模具钢的断裂韧性能也会有进一步改善，经实际测算，真空热处理工艺处理过的模具其寿命要比常规工艺处理过的模具寿命提升40%。冷冲压模具真空热处理技术目前已比较成熟，在实际生产中得到广泛使用。
2、深冷处理工艺
与真空热处理工艺相类似，对模具钢进行深冷处理也能够优化材料的力学性能，并延长模具的使用寿命。具体就工艺的流程来说，对模具钢进行深冷处理可设置在淬火及回火工序中间，也可在淬火和回火后再进行。通过深冷处理后，模具钢耐磨性和抗回火稳定性都有明显改善。深冷处理工艺不仅在冷作模具的加工过程中得到广泛使用，还可用于对硬质合金和热作模具进行深加工处理。
3、模具的高、降温淬火工艺
实际生产中，还可以采用高于常规淬火温度的方式对一些模具钢进行处理，而对另一些模具钢进行降温淬火，经过这些处理能够有效减少模具钢材料内部碳化物的含量，改善了材料的形态和性能。淬火处理后，能够有效延长模具的实际使用寿命。
4、化学热处理工艺
一般情况下，化学热处理工艺大多都能用于对模具钢进行表面处理，经过化学热处理工艺后，可有效改善模具钢表面耐蚀、耐磨、抗氧化等性能。对合金钢模具进行高温回火处理，都可以同时实施氮碳共渗以及表面渗氮。目前工厂里比较广泛地被采用的化学热处理工艺主要有高频渗氮、渗氮工艺离子渗氮工艺。这其中，采用离子渗氮工艺的优点是可有效缩短渗氮的时间，同时还能够获得更高质量的表面渗层，进而提升冲压模具的抗蚀、耐磨、抗热疲劳等性能。
5、化学热处理渗透技术
这种化学热处理渗透技术是热处理节能技术中使用最广泛的一种。在实际的热处理过程中，要先对金属材料的性能进行保障。一些传统热处理技术会在金属材料表面加入一些化学元素，这样就会对金属性能形成一定程度的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而对化学热处理薄层渗透技术的使用，其能够有效降低金属材料涂层上的厚度，以此缩短加热时间，并且也能够在一定程度上保障金属材料的性能。在对这种技术进行使用时，若是金属材料表面渗透层厚度得到了减少，则整个金属热处理过程中使用的电量也会跟着减少，这样就实现了节能目的。
6、激光热处理技术
从字面上的意思就能够很好的理解激光热处理技术，其就是使用激光对金属材料进行热处理。因为激光束有着高密度和一定的穿透力特点，所以能够对金属表面进行一定的硬化和合金化处理，能够对金属表面的性质进行改变，这是其他节能新技术都无法实现的。因为激光束有着一定的穿透力，所以能够使金属表面快速的升温到熔点，这样就会让金属表面更加紧实和坚硬。在金属表面被硬化之后，加热温度到熔点之下，金属表面就会有奥氏体化现象出现，以快速淬火的方式能够提升金属表面硬度，进而达到生产工艺中的标准要求。激光热处理金属表面通常都经过机械加工，金属表面粗糙度很小，所以对激光的反射率相对较高。在激光热处理之前，需要先对淬火表面进行预处理，以此提升提高吸光率，这种技术有着升温和降温速度快的特点。通过这种方式的使用能够大幅度提升生产效率，并且减少能源耗损，降低污染程度。
二、金屬材料的选择及热处理应用举例
汽车变速箱传动汽轮，是汽车动力传动的重要环节，工作时承受非常大的工作载荷，必须保证轮齿表面足够的接触疲劳强度，较高的硬度和很好的耐磨性，另外，在换挡变速时，又要承受冲击载荷的作用，要求芯部有很好的韧性。怎样才能使齿轮满足如此复杂的要求呢？利用金属材料及热处理的相关知识和工艺，就可以把这些问题一一解决。首先，选定合适的材料，选用合金渗碳钢20CrMnTi，含碳量0.2%，具有较好的冲击韧性，经退火处理，具有良好的切削加工性能，方便切削齿形。但此时的齿轮齿面硬度太低，容易发生齿面点蚀和齿面磨损现象，所以，要进行表面渗碳，使表面含碳量提高到百分之0.8%——1.2%，达到高碳钢的标准，这是提高硬度的重要基础。接着进行表面淬火处理，这是提高硬度、强度、增强耐磨性的有效方法。经过这样的处理，满足了变速齿轮的一些性能要求，但也带来了新的缺陷，如由于收缩不均匀而产生变形，由于变形产生了内应力，表面质量下降，产生脆裂现象。为了消除这些淬火缺陷，必须要及时进行低温回火处理。这样生产出来的齿轮表硬芯韧，可以满足变速箱传动齿轮的性能要求，质量好，经久耐用。
第二个例子是汽车发动机连杆。发动机连杆在工作中受力情况复杂，载荷非常大，并带有巨大的冲击，对弹性、韧性、强度都提出较高的要求。正所谓必须具有较好的综合力学性能。因为，金属材料的力学性能包含多项指标，比如硬度、强度、塑性、韧性等。要想各项指标都达到最好是不可能的，因为这些性能相互影响，有些互为矛盾，比如硬度提高，冲击韧性、塑性就会减弱。要解决这个问题，我们可以采用恰当的热处理方法，对金属零件进行调质处理，即淬火+高温回火。这样一来，每项指标不能达到最好，但可以照顾各个方面，使每一项指标能达到比较好的水平。
结语
随着我国科学技术的发展，机械制造水平不断提升，金属材料的热处理技术也在逐步提高。本研究针对金属材料与热处理技术应用的专业设备、操作实施、节能环保等方面的现状进行研究，虽然其有所发展，但其中也存在一些问题。本研究也提出了解决问题的建议，金属材料热处理相关企业转变传统思想，引进先进技术，更新设备，对专业技术人员进行培训，提高资源能源利用效率，减少对环境的污染，提高生产效率和经济效益。
参考文献
[1]苗高蕾.金属材料热处理技术的发展[J].时代农机，2015，42（11）：23-23.
[2]田水.试论金属材料热处理工艺与技术[J].轻工标准与质量，2015，1（13）：367-369.
[3]苑大伟.金属材料热处理节能新技术的运用探讨[J].山东工业技术，2016（20）：56-56.
[4]李洪彬，郭鹏，刘爽庆等.影响金属材料热处理变形的因素及减小措施分析[J].工程技术研究，2017（2）：126，153.
[5]《金属热处理经典工艺集萃》[J].金属热处理，2016，41（7）：73-73.
论文作者:张仙芝,张艺
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/25
标签：金属材料论文; 工艺论文; 表面论文; 技术论文; 材料论文; 模具论文; 性能论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;