姜丙亚 王亚坤 陈怡君
内蒙古科技大学 内蒙古自治区 包头市 014010
摘要：为了提高金属材料的性能经常要对金属材料进行热处理，但是以我国目前的热处理技术来看存在能耗大、污染严重等问题。要想充分发挥材料的优异性能、提高机械产品的质量和精度必须要考虑改进热处理技术。减少污染物的排放和降低能耗是首要攻克的难题，这也是制约金属材料发展的主要因素。除了从热处理工艺本身上降低能耗外，还应该注重提高工艺管理上下功夫来充分发挥热处理技术节能的潜力。本文主要阐述了新型的金属材料热处理技术，并重点对热处理中的节能技术进行了深入的分析。
关键词：金属材料；热处理节能技术；技能增效；超硬涂层技术；薄层渗入技术
金属材料的热处理技术的进步对于促进机械制造行业的发展意义重大。任何机械设备的出现都离不开材料，我国是一个钢铁大国，钢的热处理技术对于促进国民经济发展也起着很大的作用。我国材料科学起步较晚，对于新型材料技术的研究上还比较欠缺，这同样也体现在对金属材料的热处理技术上。节能减排、实现可持续发展是我国的一项重要国策，也是关乎我国制造行业兴衰的重要举措。
一、我国金属材料热处理生产的现状
改革开放以来，我国经济得到了迅速的发展，这同时也带动了我国制造业的崛起。材料是制造的基础，没有性能优良的材料就不可能生产出高质量的机械产品。而材料的成型和改良必须要通过热处理，尤其是钢材。我国目前的热处理厂家虽然多，但是都存在设备落后、技术粗糙、工艺落伍等缺点，这严重阻碍了我国材料热处理的发展。设备的落后和技术的粗糙进一步造成了能耗和污染的增加，虽然从短期来看我国的热处理行业能满足社会的需求，但是从长远来看会造成极大地资源浪费和环境污染。与此同时，我国在材料热处理技术节能的研究尚浅，且研究成果并没有被广泛应用。
二、我国金属材料热处理技术的应用
（一）化学热处理薄层渗入技术
热处理技术的发展使材料性能的改善得到保障。目前我国化学热处理薄层渗透技术得到广泛应用。该技术的应用打破了传统的热处理理念，即化学元素渗入金属表层后并不会影响材料的性能。传统的热处理技术加热时间长，功耗大，污染问题严重。为了解决这些问题，大力推行化学热处理薄层渗透技术对金属材料进行热处理是一种节约能源的好方法，如果渗碳层减少，那么在相同条件下可以节省33％的能源。众所周知，我国乃自行车大国，钢铁年产量居全球首位。薄层渗碳技术的推广不仅可以较大的提高工作效率，还能减少30％的耗电量。
（二）热处理的超硬涂层技术
机械制造行业对于刀具的需求很大，对其性能要求也很高。在机械制造行业中可以采用采用超硬涂层技术来达到降低能耗大的目的。该技术的原理是在机械制造过程中，通过离子轰击的化学轰击使工件表面在工具和模具的加工中沉积并硬化。经过试验证明，通过该技术处理后所制造的产品使用寿命大大延长。这尤其体现在自动化生产加工上，大量采用高科技设备对热处理过程进行全自动实时监控，自动化的生产方式在很大程度上缩短了加工时间，同时也提高了产品的质量。超硬涂层技术的本质在于控制热源的变化，这也是实现高效率生产，节能减排的关键所在。
（三）热处理的振动时效处理技术
振动时效处理是实现金属材料热处理技能的有效手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过振动时效处理可以释放金属材料热处理过程中产生的残余应力，从而保证工件在热处理过程中不发生开裂和变形。相比传统的热处理技术而言，振动时效处理技术大大缩短了保温时间，节约了能源的同时降低了生产成本。我国虽然经济水平跃居全球第二，但是经济发展方式仍属于粗放型增长，这也从侧面影响了制造业的进步。为了改善这种现象，可以在金属材料热处理过程中采用不同频率产生的多谐波共振原理制造的计算机控制装置来降低功耗。实验研究表明，该技术较传统的热处理手段可节能40％，同时使金属增韧35％，这对于降低制造成本，改善材料性能非常有帮助。
（四）热处理的CAD技术
一般来说，热处理是一个资源密集型行业，CAD技术也被广泛应用于热处理节能领域。热处理的CAD技术的原理是利用计算机模拟辅助技术来研究和设计热处理的工艺过程。CAD计算机辅助技术主要用在热处理的喷涂和冷却过程中，这对于加快碳的渗透和减少污染物排放很有帮助，这也是该技术能得到广泛认可的重要原因。热处理的CAD技术采用三维温度场计算方法对整个热处理过程进行节能设计，最大限度的保证能量的损失和余热的回收处理。
（五）真空热处理技术的应用
机械制造工艺，尤其是热加工处理工艺和真空热处理工艺已成为值得广泛应用的新型节能技术。真空热处理技术的核心是采用无氧环境处理介质，在真空环境下炉内的惰性气体反复冲撞试件，该技术也因此被称为真空热处理。真空热处理技术使得试件本身并未发生氧化，并且具有渗碳温度高，热处理时间短、节能等特点。真空热处理技术在不需要对试件持续加热的情况下可以实现最大限度的节能降耗，而且可以充分利用现有设备。从金属材料热处理技术的发展趋势来看，真空热处理是一个新的发展方向。
（六）激光热处理技术
普遍来讲，热处理行业一直都是高能耗、高污染的代名词。除了超硬涂层技术、振动时效处理技术、热处理CAD技术和真空热处理技术外，采用节能技术激光热处理技术也是热处理节能一个很重要的手段。激光热处理技术的原理是采用高功率密度的激光束直接照射金属表面对其进行处理。通过这种方式可以有效的改变金属表面的物理和化学性能，采用激光照射处理可以达到理想的性能，这是普通表面淬火热处理技术所难以达到的。激光热处理技术利用了激光的穿透力强的特点，使得较短时间内能够将金属表面加热到融化状态，同时在金属奥氏体化后能够急速淬火，这样经过处理的金属材料表面会迅速硬化。采用激光热处理技术容易获得组织细密、硬度高、耐磨性好的产品。随着计算机技术和自动化技术在材料热处理中的广泛应用，激光热处理技术节能效果更加的显著。
三、结语
机械产品制造技术的进步离不开材料性能的改善。金属材料热处理节能技术的深入研究和发展既可以赋予材料更优良的性能，又可以实现降能减耗的目标。金属材料通过先进的热处理技术可以获得传统热处理技术无法获得的优异性能，这对于提高机械产品的质量和企业竞争力是很有帮助的。我国是一个制造大国，但非制造强国，节能减排对于促进我国制造业和经济的发展影响很大。
参考文献
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作者简介
姜丙亚，男，内蒙古呼和浩特市人，本科。
王亚坤，女，内蒙古包头市人，本科。
陈怡君，女，内蒙古包头市人，本科。
论文作者:姜丙亚,王亚坤,陈怡君
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
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