探析金属材料热处理节能新技术及应用

吴思淼，于 颖，李 琳

（华北理工大学 冶金与能源学院，河北 唐山 063210）

目前钢铁在我国使用的金属材料是最常见的，通常，很多金属制造企业都会运用热处理节能新技术。然而当前我国金属材料热处理工艺还是存在不少问题，所以必须要制定相应的措施，将问题及时有效解决，这样才可以更好更快的促进我国金属材料热处理行业发展

1 金属材料热处理工艺存在的不足

1.1 设备不先进，工艺水平不高

自从1978年我国改革开放以后，我国工业化取得理想的成绩，尤其是制造行业，其在我国GDP中占据的比例越来越高，所以可以为金属材料热处理行业创造大量的机遇。然而现阶段我国企业的金属材料热处理节能信息技术远远比不上发达国家，追根问底，有两方面的原因，一是经济和科技落后，二是设备不先进。即便现阶段已经普遍应用金属材料热处理技术，然而在生产中节能技术还是没有真正到位，尤其是一些中小企业，由于资金投足不足，导致生产设备不先进，其工艺水平不高，使得金属材料加工中，一旦经过热处理就会产生大量的污染物，既不能合理利用能源，又容易造成生态环境失去平衡。

1.2 专业人才匮乏

我国在发展中坚持人本思想，工业发展需要有很多人力。科学技术是第一生产力，但是科学技术发展的核心是人才，不管什么行业，要想实现高速发展，必须要有很多高素质的人才，然而现阶段我国在金属材料热处理上还是缺乏足够的高素质的人才，在研发新技术方面都缺乏人才。这些问题的存在，容易阻碍科学技术的稳定发展，还会造成严重的环境污染情况出现，浪费许多资源[1]。目前，我国多数企业都存在老龄化的问题，尽管其具有丰富的工作经验，但是企业必须要有更多生命力融入进去，重视高素质人才的引进，这是实现企业可持续发展的关键。因此，现阶段影响金属材料热处理节能新技术发展的关键问题是缺乏高素质的人才，企业必须要迫切解决该问题。

1.3 能耗高，有效利用率较低

现如今，我国金属材料热处理的企业数量很多，工人数量也相当多，这个领域的能耗在我国能源总消耗中占据约30%的比例，所以金属材料热处理节能新技术的研发和应用是势在必行的。在一些欧美发达国家的工业发展中，比如：英国以及美国等等，注重能源的充分利用，只有提高能源的有效利用率，才可以避免浪费很多能源。一直以来，我国能耗都相当大，普遍存在浪费能源的情况，所以造成能源的生产效率始终都是低下的。

2 金属材料热处理节能新技术的具体应用

2.1 应用热处理CAD技术

社会经济的发展依靠科学技术的发展，信息技术可以促进科学技术发展，在金属材料热处理操作中计算技术起着关键的作用。热处理CAD技术，简单来说，是指将热处理技术和计算机技术进行有机结合，在热处理操作前使用计算机来分析，经过全面研究后才可以开始操作，以防止操作中出现突发情况，进而实现节能的目标。并且热处理CAD技术具有多样化的功能，包括喷雾以及喷淋等等[2]。此技术在金属材料热处理节能技术中是常见的技术，因为其可以对热处理问题进行演练处理，在演练中不会出现任何的污染物，而且不会造成资源大量浪费，所以属于真正意义上的绿色技术。从某个程度上来看，其对促进金属材料热处理节能技术发展有着至关重要的作用。

2.2 应用化学热处理技术

化学热处理技术，简单来说，是利用化学技术对金属表面进行有效处理，减少金属材料的厚度，进而实现缩减加热时间的目标，降低能耗。根据很多实验显示，若金属材料表面渗碳层减少10，就能够减少电能10%，减少煤炭资源20%。并且化学热处理技术对金属材料不会产生任何的影响，也可以确保金属材料的完整性，甚至可以提高材料的质量，将其使用期限延长。例如：就国产的自行车钢球来讲，运用薄层渗碳技术后，既可以大大提升生产效率，又可以减少电能的消耗，这样就能够达到节能环保的目的。因此，通过使用化学热处理技术可以明显的减少能耗，有利于减少对环境造成的污染。

2.3 应用真空热处理技术

金属材料的真空热处理技术，主要是指在真空环境中实施金属材料构件热处理工艺，主要优势是运用无氧处理介质，金属材料自身不会出现内部氧化的情况。由于设备可以增加渗碳温度，所以大幅度减少生产时间[3]。同时真空热处理气体排放量迅速降低，无需点火装置，不管是加热还是降温，都仅仅需要很短的时间，充分利用设备。现阶段，全球真空热处理的发展趋势是以抽真空后反惰性气体为主，而且将搅拌风扇设置在炉膛内部，采用对流传热的手段，促进加热速度；在加压结束后，运用较强热交换能力的气体以及喷嘴，可以提高冷却效率和速度，进而推动真空气淬技术的应用。

其他国家有两成的热处理设备都使用真空设备，但是现阶段我国不到5%，此技术仍旧有着一定的发展空间，通过对这项技术进行大力推广，对节省能耗和产品性能而言，都是重大的突破。

2.4 应用激光热处理技术

激光热处理技术，通常是运用激光束照射金属表面，对于金属材料表面，可以采用硬化处理的方法，也可以采用合金化处理的方法，由于激光束具有相当强的穿透性和较高的密度，可以将其转换成金属材料表面的性质，与其他方法相比之下，此方式是非常有效的[4]。

由于激光束具有很强的穿透能力，能够使金属材料表面在短时间内符合溶点，金属材料的表面就会发生变化，而且进一步硬化，如果加热温度低于溶点，这时金属材料表层就会出现奥氏体化，必须要对其迅速自冷淬火，这样就能够使金属材料表面具有更强的硬度，以获取相对应的金属性能。利用激光束使变化后的金属材料表面发生改变，而且其性能是显著的，可以增加金属材料表面的硬度。

通常，有些金属材料特殊的部位如果采用传统工艺，这是难以处理的，但是如果采用激光热处理技术，这样就能够迅速将此难题解决。近年来，在计算机技术迅速发展的背景下，激光热处理技术可以利用计算机编程提高热处理水平，让其可以实现自动化生产的目标。

2.5 应用振动时效处理技术

振动时效处理技术是为了可以提高金属加工零部件的稳定性，延长金属的使用期限，打造良好的金属外形，防止金属材料在热处理中出现诸多问题，比如：变形以及开裂等等，而且避免金属材料由于产生裂纹而要求返工，这样必定会浪费很多资源。这项技术更好的完善了金属材料热处理节能新技术[5]。就传统的工艺来讲，运用低温加热技术能够出稳定的重要作用，然而该技术容易加大能耗，成本也很高，需要花费大量的时间。振动时效处理技术在很大程度上优化传统技术，减少电能消耗看，还具有很强的加工性能。

3 结语

总而言之，在金属加工中金属材料热处理节能技术是不可或缺的技术之一，热处理技术的发展可以增加经济效益，还可以保护环境。并且金属材料热处理节能技术具有明显的节能效果，可以保证材料质量符合规范要求。因此，我国有关行业必须要密切关注金属材料热处理节能技术的应用问题，这样才可以促使社会和国家得到高速发展。