关于金属材料热处理节能新技术的运用

李世显，潘卫彬

（郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052）

目前，在我国金属材料生产过程中，热处理过程占据整个金属材料生产过程的1/4，其中使用的主要材料是钢铁。我国现阶段金属材料热处理技术仍存在诸多问题，例如，资源浪费、环境污染、能量消耗大等。因此，需要进一步优化我国金属材料热处理节能新技术，旨在达到降低能源消耗，保护生态环境以及推动我国工业化进程和经济健康可持续发展的目标。

1 金属材料热处理技术现状

（1）设备落后。工业革命以后，我国工业化进程飞速发展，成就十分显著，制造业在我国国民生产总值中的比例逐渐提高，这样的生产环境，为金属材料热处理领域的发展奠定了良好的基础。但是我国目前金属材料热处理技术水平难以到达国际平均水平，首要原因是科技和经济发展尚未达到发达国家水平，当然，基础设施设备落后也是重要影响因素之一。尽管目前金属材料热处理技术已经被广泛使用，但是其在实际操作过程中存在诸多问题，节能环保不到位是亟待解决的问题。这对于小型企业和工厂而言，会在很大程度上影响企业的经济效益。由于落后的设备以及较低的工艺生产水平，会增加生产过程中污染物的排放，大大降低能源利用率，造成资源浪费和资源分配不合理，同时也会破坏我们赖以生存的生态环境。因此，落后的设备问题会引发一系列问题，工厂应该给予重视。

（2）能源消耗大，利用率低。我国是工业大国，人口众多，进行金属材料热处理的工厂较多，也具有庞大的工人数量，无论是工厂生产还是人口消耗，都会产生巨大的能源需求，因此，金属材料热处理行业的能源消耗在我国整体能源消耗中占比巨大，是工业产业能源消耗较多的产业之一，这就要求金属材料热处理技术要向着节能方向不断发展，才能使整个行业有更好的前景。因此，只有加强对能源的有效利用，才能杜绝能源浪费现象的再发生，从而有效提升能源利用率，进而提高能源的生产效率和质量，从根本上解决金属材料热处理存在的问题，促进我国经济更快更好地发展。

（3）缺乏专业人才。国家发展需要坚持以人为本，工业发展同样离不开人力支持。科学技术是主要生产力，而人才恰恰是科学技术快速发展的源头，任何行业的进步和提升都需要优秀的人才，但是目前我国金属材料热处理行业缺少优秀的人才，在新技术研发以及后期实践应用方面都急缺优秀人才填补岗位空缺。这会限制科学技术的进一步发展，从而减缓节能新技术的应用，进而导致环境污染和资源浪费长期处于严重状态。我国工业企业的人才老龄化严重，虽然技术员工的经验比理论知识重要，但是工业生产同样也需要更多新鲜血液的注入，加大专业人才的引进力度，这是企业得以长治久安的根本发展方针和主要动力。因此，专业人才的缺乏是阻碍金属材料热处理节能新技术发展的根本原因之一，需要国家和企业进行制度调整解决这一问题。

2 热处理节能技术的运用

（1）真空热处理技术。真空热处理技术是指一种在真空环境下，在金属材料构件上进行的热处理工艺，从而实现在低压渗碳金属性材料中对其表面进行处理，并且能够在处理完表面后进行高压气淬工作。这种处理技术只适用于金属热处理技术发展十分成熟的情况下，它能够有效实现能源消耗降低，提高能源利用率，真正达到节能的目的。因此在目前的技术发展条件下，暂时无法真正实现这一技术，尽管不能完全实现真空状态，但不高于10Pa的环境同样能够为热处理节能技术提供良好的环境，达到较为理想的效果。在低于10Pa的环境中，可以采用表面处理工艺，这样不但不会对金属性能产生较大影响，反而能够防止金属变形、表面出现气孔等影响金属性能的现象发生。有调查显示，该技术在实际应用过程中，有显著效果。

（2）激光热处理技术。科技的飞速发展必然会引领各行各业的稳步上升，激光技术也不例外，其在金属材料热处理领域中的应用在不断推广。激光热处理技术指的是，在激光自身具备高能量密度的基础之上，使激光照射在金属材料表面，使得金属材料表面的能量高达100~100000kW/cm²。金属之所以能达到这么高的能量离不开激光自身具备的高能量密度。并且激光具有较强的穿透力，能够使金属材料快速达到熔点，从而改变金属材料表面的性能，降低激光温度，又能使金属材料表面形成奥氏体化，再次进行自冷处理，能够有效提升金属材料表面硬度。这样一来，利用激光热处理技术就能够快速实现升温降温过程，无需像往常一样对金属材料进行淬火、预热等工作，这样就能很好的实现节能作用。该技术还能大大缩短后续机械加工工序，又在一定程度上实现了节能作用。因此激光热处理技术是实现金属材料热处理节能新技术的良好选择。

（3）化学热处理薄层渗透技术。尽管上述2种方式都具有良好的效果，但现实中存在很多限制因素，因而目前在金属材料热处理工艺操作中，应用最为广泛的还是化学热处理薄层渗透技术，该技术可以实现对金属材料基础性能的保护，也能有效达到理想节能效果。因为在以往的热处理工艺操作过程中，会由于金属材料表面的化学因素对材料产生较为严重的影响，但化学热处理薄层渗透技术在传统技术上进行了优化，能够突破传统操作方式。所谓化学热处理薄层渗透技术，指的是用化学处理的方式，在金属表面进行处理，从而减少材料表面的涂层厚度，解决表层化学因素对操作效果的影响。该技术能够有效节约工艺处理时间，节约操作过程中的电能消耗，也会大量减少化学污染物，从而有力推进了金属材料热处理节能新技术的发展，提升节能技术的质量和效率，实现高收益低成本的目标，是目前各种节能操作技术中较为实用的方法。

（4）振动时效处理技术。金属材料热处理的效果不仅仅受到操作方式的影响，无论是真空热处理、激光热处理还是化学薄层渗透技术热处理，在后期都可能因为环境的变化产生一定影响，例如金属材料表面的裂纹和残余热应力等，都有可能导致热处理质量降低甚至金属材料的损坏。如果不能及时处理这些环境导致的问题，极有可能会出现金属材料使用寿命缩短的现象，进而影响工程质量，再次进行返修重新加工的过程中又会造成资源浪费、能源浪费，违背了节能技术的初衷，无法真正实现节能功效。振动时效处理技术，就是在金属材料进行热处理之后解决其可能出现的裂纹和残余热应力问题，并且能有效防止类似问题再次发生，真正达到节能的目的。可以说，任何节能热处理技术的后期都离不开振动时效处理技术，它为其他技术的操作效果提供有力保障。有实践证明，在进行热处理之后再进行振动时效处理能够节约20%的电能和40%的燃料资源。这是相当可观且值得欣慰的效果。

（5）热处理CAD技术。经济的发展，有赖于科技的发展，而信息技术又有力推动了科技的发展。计算机技术，在金属材料热处理操作过程中也发挥着巨大的作用，所谓的热处理CAD技术就是将计算机技术与热处理技术相结合，在进行热处理操作之前利用计算机进行处理和分析，系统研究后再真正操作，相当于用计算机提前演练操作过程，从而避免实际操作过程中可能发生的意外情况，进而达到节能的目的。热处理CAD技术还有喷淋、喷雾的功能，也能发展淬火工艺，有利于热处理技术有效结合可持续发展战略。该技术是热处理节能技术研究发展过程中一种重要的处理办法，由于其能够系统演练处理热处理问题，在演练过程中不产生污染物，也不会导致资源浪费，因此被列为我国认证的绿色技术。这对于节能热处理技术的进一步提升有着重要的影响。

3 结语

综上所述，为坚持走可持续发展道路，我国工业企业仍应该继续坚持以节能为前提，提升金属材料热处理的技术水平，宣传并推广金属材料热处理节能新技术，将该技术普及到各个工业企业，只有大范围推广该技术，才能解决我国普遍存在的能源浪费问题，有效提升生产效率，提升企业经济效益。目前，仍有多数企业未能树立正确的生产观念，传统的生产理念不能很好地实现环保和节能，也不能与企业实际发展状况紧密结合。因此，为了我国经济更快更好地发展，应该首先修正企业发展观念，进而推广热处理节能新技术，同时，加大科技发展力度，建立现代科技与传统技术沟通的桥梁，推动金属材料热处理行业的可持续发展。