金属材料热处理节能新技术及应用研究

赵建刚

【摘 要】在近几年来，我国国民经济发展迅猛，城镇化建设和工业化建设进程都不断加快，这就大大增加了金属材料的需求量，同时也提高了金属材料质量要求。目前随着人们环保意识的增加，对产品生产制造工艺也提出了个更高的要求，其中在金属材料热处理环节中，由于会产生较大能耗，且污染严重，因此就需要加强应用节能新技术，这在降低污染排放量的同时，也能够提高生产效率，对促进金属制造业可持续发展具有重要作用。本文主要是对我国金属材料热处理现状以及金属材料热处理节能新技术及应用两个方面做出了详细的分析和研究。

【关键词】金属材料；热处理工艺；节能新技术；应用

在现代制造技术中，对金属材料的热处理比较重视，也强调制造技术发展和制造的可持续性，如材料锻轧成型、锻造、冶炼等，但在金属材料热处理中会对环境造成较大污染，且能耗高，在发展过程中人们一直也都加强研究如何降低能耗，实现能效、节能减排。其中在金属材料热处理中通过应用各种节能新技术就能够有效解决这一问题，因此还需要加大对这一方面的研究和开发。

一、我国金属材料热处理现状

目前我国机械制造业的发展比较快，这会更好的促进热处理行业发展，在各个地区都加大了对热处理工艺材料生产厂、热处理设备制造厂、热处理专业厂的建设，虽然生产规模得到了进一步扩大，但同时能源消耗也大大增加，而且热处理行业还会产生严重浪费。由于没有广泛的应用金属材料热处理节能技术，整个行业仍然还是粗放式管理模式，这就导致造成能源消耗大的原因较为多样、复杂，其中硬件问题是首要原因，设备不够精良，比如装炉量不足、设备负荷率低等问题都会增加生产损耗[1]。因此，对于金属材料热处理行业来说，加强技术改造是十分必要和关键的，并且还需要加强应用节能技术，实现企业可持续发展和增效。

二、金属材料热处理节能新技术及应用

对于金属材料热处理节能技术来说，其发展方向主要是以灵活、清洁、低耗、高效、优质为主，为了全面实现节能减排，还需要有效结合节能、污染防治以及机械工业发展，最大限度的降低在热处理加工环节中出现脱碳、氧化等问题，避免产生较多的热处理废品，优化热处理工艺，实现热处理产业低污染、低排放、低能耗发展。

（一）热处理超硬涂层技术

在机械制造业中对工具零件的需求比较大，将超硬涂层技术应用到工具零件加工过程中，就能够达到节能效果。在模具和刀具实际生产过程中，通过应用轰击化学热处理办法，表面就能够实现沉积硬化，再通过溅射处理2mTiN，就能够有效延长产品的使用寿命[2]。尤其是在自動化生产中，将高新设备应用到热处理行业当中，自动电脑监控热处理全过程，在减少处理环节时间的同时，产品质量也能够得到显著提升，这项技术的关键是改变了加热源，这样就能够很好的实现环保、节能、优质、高效的生产目标。

（二）化学热处理薄层渗入技术

热处理是保证材料性能的关键手段，目前我国已经广泛的应用化学热处理薄层渗入技术，对该技术的应用实现了技术领域的突破，推翻了原先金属表层渗入化学原色不会对材料性能产生影响的传统观念。就传统热处理技术来说，由于加热时间相对较长，会增加耗电量，产生严重污染。而且金属材料热处理中通过应用化学热处理薄层渗入技术，就能够很好达到节能效果，一般来说，通过减少渗碳层，就能够在同等条件下节约33%左右的电能[3]。我国人口众多，对自行车的需求量和使用量都比较多，这就需要大量的钢球材料，而在钢球生产中通过应用薄层渗碳技术，不仅仅能够提高生产效率，同时还能够有效节约电能，大幅度降低对煤油、甲醇等能源的需求量，减少成本支出，且节能环保。

（三）热处理CAD技术

从本质上来说，热处理属于资源消费密集型行业，广泛应用了CAD节能技术，该技术原理是通过利用计算机模拟技术，对热处理工艺流程进行深入研究，提高设计合理性和科学性。在喷雾冷却、喷淋等环节中对CAD技术的使用比较多，而在正确选择淬火方法和淬火剂的过程中也能够发挥出重要作用，有助于减少废弃排放量，加快渗碳过程，实现节能、环保生产[4]。另外CAD技术作为绿色生产的重要标志，在多个行业和领域生产中都得到充分应用。在节能设计中通过应用三维温度场计算方法，并加强对热处理余热利用和回收办法的应用，也能够有效减少能源能效，加强环境保护。

（四）热处理振动时效处理技术

振动时效处理技术是金属制件中应用的一种节能技术，其目的是为了将金属制件中残余的应力消除干净，保证产品不变形、不开裂，符合合格标准。在传统的时效工艺中，会由于加热时间较长而出现能耗大、时间长、成本高的恶性循环现象，同时还会产生较大污染。在热处理中通过应用振动时效处理技术，就能够大幅度降低能源消耗，增加企业生产利润，另外金属的韧性也得到进一步提高，产品质量显著增加[5]。

（五）激光热处理技术

对于热处理行业的特点来说，主要表现为环境污染严重、资源消耗大、能耗高，激光热处理技术作为一项全新的节能技术，是利用高功率密度激光束硬化金属表面，实现合金化处理，金属表面特性有所改变，并且在激光过程中还能够产生独特的性能变化。激光热处理技术能够在短时间内将金属表面加热至熔化临界点，在快速奥氏体化后急速淬火，就能够迅速硬化金属表面，进而增加金属组织细密程度，增强其耐磨性和硬度。该技术在刀具刃口、夹角、微区、深沟、管孔等局部区域热处理中的应用效果较为显著，尤其是在热处理工艺中需要大量应用计算机技术，能够大大提高其自动化程度，获得良好的节能效果。

（六）真空热处理技术

在机械制造的热加工环节中，真空热处理技术作为一项新型节能技术得到广泛应用，在该技术中是无氧处理介质，因此在渗碳零件处理过程中不会对内部零件造成氧化。真空热处理技术中由于渗碳温度比较高，所以产品生产周期短，节能减排效果显著。当炉膛处于真空状态下的时候，就可以反冲入惰性气体，并利用搅拌风扇，采用对流传热，这是其未来发展趋势，同时还需要加强对新型真空气淬炉的研发，加强推广高压气淬技术[6]。

三、结语

总的来说，制造技术的先进与产品竞争能力之间具有一定的关联性，通过热处理能够对材料塑性，进而大大提高产品的竞争能力，而在生产制造过程中应用热处理技术，对实现高品质成型具有重要作用，热处理水平在一定程度上决定着机械产品质量。在我国快速发展的国民经济中，机械制造业起到了积极的促进作用，也是保证经济实现持续快速增长的关键。我国作为钢铁大国，对热处理技术的应用已经较为成熟，但随着人们环保意识的增强，在金属热处理过程中出现的高能耗现象逐渐引起人们的重视，因此就需要加强应用金属热处理节能技术，减少能源消耗，提高生产效率，实现节能减排，做好环境保护工作。

参考文献：

[1]赵永鹏.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].科技资讯，2015，13（04）：58.

[2]宫宇帝，张岭海，徐鹤，杜江.金属材料热处理节能新技术分析[J].山东工业技术，2015，（02）：38.

[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）：202.

[4]郑玲.金属材料热处理节能新技术的运用研究[J].机电信息，2013，（06）：89+91.

[5]徐海斌，顾伟，王卫忠，卢书媛，钱伟.浅析我国金属材料热处理节能新技术与应用[J].科技资讯，2013，（01）：86.

[6]李其敏.金属材料热处理节能新技术探析[J].广东科技，2012，21（21）：154+100.endprint