摘要：日常生活中的自然资源使用中关于金属材料的运用已经趋于普遍性，虽然自然资源中金属材料的含量较为丰富，但是金属材料在生产加工的工程中损耗高，通常还伴随着污染严重等问题。因此，金属材料在使用过程中的节能减排探究对金属材料长期高效的使用具有可持续性意义。本文就金属材料的类型和应用进从简要介绍，对热处理技术进行探究，提升节能减排效率，推动金属材料的利用率和寿命的提高。
关键词：金属材料；热处理；节能减排
一、金属材料的分类和运用
（一）黑色金属及其运用
金属材料中黑色金属的存在彰显着一国的国力，它的含量是主要的评价标准。铁、锰和钴是主要的黑色金属，在生活中最常见的应用就是钢铁，钢铁的含量对一个国家的发展具有重大影响。
（二）有色金属及其运用
除了黑色金属之外的所有金属材料统称为有色金属，这类金属种类多样且均富有光泽。有色金属因为种类多样，大体分为轻金属和重金属，其在日常中也较为普遍，比如铜丝、铝丝以及各种合金等。
二、热处理技术的探究
（一）传统热处理技术
1.分类
根据对金属材料的需求，传统热处理技术大体分为三类。
第一类：基本热处理。基本热处理的处理手段拥有比较古老的历史，主要是根据对温度的控制，不断加热和退热，把控温度进行材料的加工，例如古代的打铁器就是不断加热、锻造、冷却进行循环，指导完成加工过程。
第二类：表面热处理。顾名思义，表面热处理的工艺手法主要是对金属材料的表面形态进行加工。这种热处理手段主要是为了获得高表面硬度的同时不损伤材料的内部特有组织功效，主要表现形式是表面淬火[1]。通过此项工艺加工后的材料表面的硬度比较强，可以承担高负荷，多见于轴珠、齿轮等的加工处理。
第三类：化学热处理。这一类处理方法主要是加入了介质的存在，通过这些介质的化学作用改变材料的性能和组织，最常见的有渗碳、渗氮等方式，从外部使材料具有某些化学或者物理属性。这种热处理加工后获得的材料一般具有高表面硬度，高耐磨度，抗腐蚀性等特点。
2．目前面临的现状
对于金属材料的开采随着社会的发展在不断加剧，由于金属材料的运用对国家发展强有力的推动性，所以金属加工处理行业的发展也异常迅猛。但是随着社会的高精度发展，这个行业在转型上面临着很大的难题。首先是设备老旧，加工材料过程中能耗严重，而且污染也重。其次，技术落后、依旧保持传统的热处理技术，限制了金属材料的使用效率和寿命。根据相关调查，目前在工业产业中耗能最高的产业就是机械制造业[3]，在金属加工上的耗能近乎占据总耗能的三分之一。
传统的技术手段可以暂时满足社会对金属材料性能的需求，但是从可持续发展的角度来说，传统的热处理技术是社会寻求快速发展的产物，其阻碍了可持续发展，由传统技术手段带来的高损耗和高污染日益严重，同等耗能下，我国的产量远远小于其他国家，利用率低是主要的问题。再者自然资源的产量是有限的，金属材料的形成需要时间的沉淀，社会对金属材料的需求在不断增长，要求对现有资源进行充分的利用，减少损耗。还有环境污染问题也是国际性关注问题，节能减排的需求促进传统技术的改革。
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（二）新型热处理技术
在节能减排的需求下，新型热处理技术开始快速发展并取得了成效，主要的手段有：
1．激光热处理
这种处理技术主要的工作原理是利用激光的密度对金属进行加工，激光的强穿透力等性能在处理金属材料的时候可以轻易解决表面改造问题，而且激光的照射也能增加金属材料的密度和硬度，增强材料的耐性。加上激光的灵活性，可以很好的处理边边角角、孔、沟、细微区域以及对材料分部加工的问题，减少了工作难度，提高了工作效率。激光热处理技术的运用除了减少金属材料在加工过程中的损耗之外，还可以促使自动化的实现，形成机械化自动式的工厂加工模式[2]。
2.真空热处理
这种处理技术主要是在热处理技术中加入了真空模式，通过对材料加工环境的改变进行处理，虽然目前的技术无法达到完全真空，但是在实践应用中，不需要达到完全真空也可以对金属材料有一个很好的加工，实验数据现实压强在10PA以下就可以达到要求。在现有的实践中，真空热处理模式几乎可以满足金属材料所需要的所有热处理要求，而且因为真空自身的特点，能够很大程度的保持材料的干净度。真空热处理技术的出现也实现了无氧化加工环境，减少金属材料的氧化，从而进一步减少易氧化金属材料的消耗，提高了金属材料的利用率和其使用寿命，并在节能减排上也具有较好的效果。
3．薄层渗入技术
薄层渗入技术是化学热处理的一种方式。化学热处理的原理是利用了介质渗入，通过加热的手段，额外的赋予材料一些物理或者化学属性。但是在传统的模式下，有一个最大的假设是假设化学介质对金属材料没有影响，这种假设过于绝对性，化学介质对金属材料的影响是存在的，所以在这个层面进行深入的研究具有必要性。薄层渗入技术是在传统技术上进行改良得出的，它在研究过程中不止考虑了介质对金属的影响，同时也研究了关于介质在加工过程中的渗透度对金属材料的影响。例如，关于渗碳技术，有效的减少金属材料的渗碳层可以大幅度节约用电量。目前这个技术的应用非常广泛，它是热处理技术上的一个重要研究成果，是新的创新[3]。化学薄层渗透技术在节能减排上的效果也非常明显，同时推动行业朝着正确的方向发展。
4．CDA技术
CDA技术的核心要点是加入了计算机模拟模式，将热处理和现代科技结合在一起，主要用途是在热处理的淬火阶段进行有效控制。通过合理设计的喷雾等进行冷却，从淬火的处理角度进行改革[4]，主攻淬火阶段的节能减排设计，从而可以实现渗碳的加速、污染排放的减少。正是因为这项技术的高效性，被普遍认可为是绿色的处理技术，受到广泛认可和应用。除了在淬火阶段的处理之外，由于采用机械化的程序，这项技术可以很好的设计加工过程，减少加工过程中余热的浪费，减少加热过程中的能量损耗。因此，CDA技术的认可度在市面上不断提高。
5．振动时效处理
金属材料的特性并非特别稳定，尤其在加工过程中，一个细小的因素都会导致加工失败。通过提高材料成功率的途径也可以节能减排，要求一个稳定的工作环境。但是目前的金属材料加工环境比较复杂，干扰因素众多，导致材料出现裂纹等问题，从而使材料需要再次加工，一定程度上增加了材料的浪费。使用振动时效处理技术可以对已经加工过的材料进行二次加工，对有瑕疵的地方进行二次完善，减少金属材料的回炉重造次数，不但减少了材料的浪费，还可以节省电能。从目前的应用效果来看，至少可以节约电能百分之四十，效果非常客观。
三、结束语
从上面的研究分析可以得出，金属材料的运用对社会发展的推动必不可少。对此，为了发展的可持续性和健康稳定，必须促进金属材料在加工方面的技术改革，从而减少材料损耗提高生产，并且减少在加工中对其他能源的损耗，比如电能等。而且由于金属材料的重要地位，使这个行业发展早且壮大，但是技术落后，设备老旧，需要快速引入适宜的热处理技术和设备，减少行业的整顿时间。新型的技术可以更好的促进金属材料的性能优化，提供其寿命和效率，是国力发展的需要，是可持续发展的需要。
参考文献：
[1]刘磊,白涛.浅谈金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J].科技视界, 2016(5):115-115.
[2]李红波.关于金属材料热处理节能新技术的运用[J].科技与企业, 2016(7):219-219.
[3]张野.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].智能城市, 2016(5).
[4]李立尧.金属材料热处理工艺与技术分析[J].工业设计, 2017(8):173-174.
论文作者:郭领航
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/24
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