金属材料热处理工艺与技术分析

李林涛

（内蒙古科技大学，内蒙古 包头 014010）

随着社会的发展，我国的工业生产在国民经济中所占的比例越来越大，这也带动了有色金属行业的迅猛发展。近年来，我国对有色金属的开发和利用越来越多，其热处理加工技术也逐渐走向成熟。在工业生产中，金属材料的物理性能受热处理加工工艺的影响较大，因热处理技术低下造成的金属材料耐久性、硬度、疲劳性能不达标 , 会导致金属材料报废，增加企业的生产成本。而不合格的产品应用在实际生产中 , 还将可能造成严重的安全事故 , 导致巨大的人身财产损失。这就要求相关企业对热处理工艺进行严格的控制 ,以提高金属材料的各项性能[1]。

提高金属材料的热处理技术水平，不但可以提高产品的质量，而且能使热处理工艺更加绿色环保，满足工业生产节能减排的要求。所以，相关研究人员应重视金属材料热处理工艺的研发与创新，加强对热处理工艺各环节的管控，以提高金属材料的热处理技术水平[2]。

1 金属材料的主要性能

金属材料在实际应用中表现出塑性好、强度高、韧性强、耐腐蚀等特点，其主要物理性能为以下几点。

1.1 金属材料的硬度性能

金属材料的硬度主要是在应用中金属表现出来的抗击能力。硬度是金属材料物理性能衡量的重要指标，也是金属自身的显著物理特性之一。金属材料的硬度越高 , 其在实际应用中展现出较好的抗击性能，应用范围也更为广泛。

1.2 金属材料的耐久性

金属材料的耐久性是金属材料在使用过程中经受环境的作用，还能继续保持其使用性能的能力。耐久性与金属材料受腐蚀程度是密切联系的，金属材料在实际应用中，受环境因素影响，必然会受到某种程度上的腐蚀，其种类包括应力、腐蚀、缝隙腐蚀等，金属材料的耐久性越强，则自身受腐蚀的程度就越低，就能具备较长的使用寿命。

1.3 金属材料的疲劳性

金属材料出现疲劳是指金属材料在工作环境中，长期承受交变载荷作用，未发生显著塑性变形的情况下突然严重损坏或断裂的现象，其特征是金属材料所受应力并未达到材料规定的临界点。然而，连续性的周期性外力，造成金属材料断裂或者损坏。

疲劳性也是金属性能的重要衡量指标之一。在实际应用中，金属材料极易出现疲劳失效的现象 , 如机械设备中的轴、轴承、连杆类等零件都会出现疲劳失效的现象。因此对各类长期在应力下工作的工件都要求具备较高的疲劳强度 ,这样可以提高工件的使用周期。

2 热处理工艺对金属材料性能的影响

对金属材料进行热处理处理加工，可以有效提高金属的物理性能，保证金属工件在应用中获得最佳的机械效果。

2.1 热处理工艺对金属材料耐久性的影响

在金属材料进行热处理时，金属材料持续处在热处理盈利的作用下，其自身的腐蚀状况会发生较大的改变。因此可从热处理的应力入手对金属的耐久性进行改善。在对金属材料进行热处理的过程中，技术人员需要按照金属材料自身耐久性情况，对热处理应力的大小进行确定，避免剩余应力对金属材料的耐久性带来的不良影响，从而提高金属材料的质量和耐久性。

2.2 热处理温度对金属材料疲劳性的影响

金属材料通过科学、合理的热处理工艺技术处理与整体加工后，其成品的物理性能及质量都会得到显著提升。在热处理工艺中，热处理温度对金属材料的疲劳性影响较大，比如金属材料在加工完毕后，如果冷却速度过快，短时间内金属材料因温度剧变而受到较大的应力作用，极易出现金属断裂等现象。所以对金属材料进行热处理时，工作人员对热处理工艺的温度应严格把控，在合理范围内对温度进行调节，从而找到最适宜的热处理温度，以此提高金属材料的疲劳性。

2.3 热处理预热对材料切割造成的影响

对金属材料进行整体加工时，会对金属材料进行一系列的切割操作。所以必须根据金属特点选择适宜的切割工具，除此之外，在切割的进行过程中，工作环境也会对金属的变形情况、光泽度造成影响。基于此，为了提高的金属材料的切割质量，可以采用预热处理的方式为切割提供技术保障。对金属材料进行预热加工处理，可避免在切割时刀具、材料之间粘连现象的发生，从而使得切割效率和切割精准度得到有效保障，金属成品的质量和规格都符合要求[3,4]。

3 金属材料热处理新工艺与技术

近年来，随着科技水平的提升，一些热处理的新工艺，新方法也不断出现，技术的改进使得金属材料的物理性能、成品质量都得到了极大提高。

3.1 热处理 CAD 技术

热处理 CAD 技术是一种运用计算机辅助进行热处理工艺的模拟系统，其优势在于将实际的热处理工艺过程进行实验室模拟，可以缩短实验时间、减少实际工作中的失误、提高实验效率。比如采用热处理 CAD 技术，可以实现等温退火、完全退火等现实工作不可能达到的操作，可以对热处理过程中金属材料的变形进行预防。在具体模拟时，科研人员先运用 CAD 技术对整个热加工过程进行还原，并结合金属材料的物理、化学特性、热加工的具体要求，对热加工工序进行模拟，对步骤中存在的缺陷进行完善。热处理 CAD 技术属于电脑、信息技术在加工领域中的应用，带来了热处理技生产水平的全面提高。

3.2 激光热处理技术

激光热处理技术是将工件用高能量激光束进行热处理，金属表面在高能激光作用下，温度快速提升达到相变点。激光热处理技术的优点在于激光束密度、功率较高，金属材料表面经照射后，其处理层拥有更好的结合强度，金属成品可同时具有高强度、高硬度和高耐磨性的效果。现阶段，激光热处理的对象一般是铸造型板冲压模具，且生产成本较高，只应用于冶金、汽车、石油化工等领域。

3.3 化学薄层渗透热处理技术

化学薄层渗透技术是以化学反应的方式对金属材料进行热处理，对金属进行薄层渗透后，其坚韧性能得到大幅度提高。化学薄层渗透热处理技术改变了传统的燃料加热的热处理过程，具备减少耗能时间、减少能耗、节能减排的效果，现阶段该模式已经在实际生产中得到广泛应用。

3.4 真空热处理技术热处理技术

传统的热处理依靠燃料燃烧，氧气是必备的工作条件，但金属的活性较高，有氧作业下，金属材料表层往往发生氧化，其材料性能大打折扣。近年来科学技术水平不断进步，可以实现对金属材料的真空热处理。其优点是 ：真空作业使得避免了金属表层氧化现象的出现，真空环境下能够对低压渗碳材料表面实施有效处理，并直接进行高压气淬施工，有效的提高了材料热处理效率，有效提高材料热处理效率，缩短了热处理的工艺流程。

3.5 振动时效处理技术

振动时效处理技术是在对金属热加工过程中必须的技术，因为在热处理时，金属材料在机械设备的作用下，受到较大的振动，产生相应的振动力，金属材料会发生位移、错位等，最终导致产品质量达不到预期要求。使用振动时效处理技术对振动进行干预，可以将材料振动的影响降到最低，加工的精确性得到较大提高，金属成品更加完整。

4 结论

随着我国工业的不断发展，金属材料热处理工艺在实际生产中发挥着越来越重要的作用。但是我国的热处理新兴技术起步较晚，与国外发达国家相比，其工艺水平、应用时间都处于落后阶段，相关工作人员只有对热处理技术进行进一步研发与创新，对传统的加工流程进行进行调整完善，才可以不断的提升我国金属材料的加工水平，为我国的工业发展提供更大的帮助。