金属材料热处理工艺与技术分析

王志光

针对金属材料热处理工艺来讲，就是面对目标金属材料，通过热处理操作将其作用发挥到最大化。出于做好金属材料热处理工作的基础上，文章将以金属材料内容出发，着重阐述了几点常见技术工艺，希望能够给相关人士提供些许参考依据。

1 金属材料内容分析

不管是群众日常生活还是生产过程中，金属材料都是不可或缺的部分，面对具有较大强度以及良好塑性的金属材料，更是受到了各个行业人士的青睐。通过现实调查可以看出，当前最常见的金属材料，第一是多孔金属材料，第二是纳米金属材料，尤其是前者金属材料类型，其表现出了渗透性以及耐腐蚀等特性，越发受到行业喜爱。但是，针对凸显出多孔性的多孔类金属材料，也会因为涉及到较大面积，要想能够保证材料使用价值充分发挥，可以将其运用到热交换器等加工中。最为关键的是，像我国移动电磁设备行业，目前也经常使用多孔类金属材料，就是因为对比普通金属材料，其体现出良好吸收等特点，能够提升企业产品性能与质量。经过行业人士多年以来的发展，又衍生出了一种纳米材料，当物质的尺寸在纳米程度进行改造时，该物质的物理性质以及化学性质都会发生非常大的变化，因为有着相对较小纳米组织以及架构的纳米类金属材料，企业对其进行适当加工，能够凸显出材料物理性能等，通过对性能的妥善调整，制作出企业所需要的产品。当前来看，像行业内经常使用的铝基纳米负荷材料，在其表现出较大强度以及抗疲劳等优势下，企业已经大面积运用到晶体复合材料当中，而且已经达到了预期理想使用效果。

2 金属材料的性能与热处理工艺的关系分析

2.1 金属材料的耐久性以及热处理应力

面对外界不良天气条件下，像较大湿度以及外力等作用，必然会对金属材料性能构成明显影响，轻者表面会出现一些细纹，严重情况下还会早引发腐蚀等现象。出于充分发挥出金属材料自身作用的目标下，在企业使用金属材料过程中，先应该思考其与热处理两者关联。在实际开展金属材料热处理操作期间，分析金属材料本身的耐久性，会与热处理应力大小之间有着直接联系，处于防止破坏金属材料基础上，在企业实施热处理过程中，必须要求工作人员控制好热处理剩余应力，才能够消除影响金属材料可靠性的问题，最终保证制成产品更具极高质量以及良好性能。

2.2 技术材料切割与热处理预热

结合金属材料自身使用价值，合理选择现代化切割工具，才能够高效完成金属材料切割任务。伴随着工作人员长时间切割工作的进行，难免会对金属材料表面以及内在特性构成一定威胁，最常见的就是降低金属材料表面光泽感，甚至还会引发不同程度的变形隐患。面对这一问题下，金属材料切割工作的进行，如果工作人员确定了热处理技术，前提就需要实施必要预热化操作，确保接下来金属材料切割等相关流程不会构成太大影响。通过工作人员简单预热操作，面对金属材料切割工作的开展，避免刀具出现较大范围粘连问题，最为关键的是，也能够适当减轻人员操作压力，在较快切割效率下，提高金属材料切割精确性，凸显出金属材料本身特性的基础上，自然也能够维持金属零部件极高质量水平。

2.3 金属材料的疲劳性与热处理温度

要想能够确保金属材料所制作完成的产品，更具良好性能以及质量，那么伴随着其热处理工作的开展，必须要求工作人员整合整体加工流程以及热处理工艺之间的关系。简单来讲，就是面对所有使用的金属材料，事先通过高温化操作，然后实施一定时间的冷却化处理，此时能够提高金属材料承受能力的基础上，即使后期面对比较严峻的环境，也不会对金属材料造成巨大影响。但是经过以上操作达到了金属成品，会存在一定断裂等隐患。针对这一现象，工作人员在实施金属材料热处理过程中，不仅需要提高自身专业能力，而且也应该结合现场情况，精确把控好处理温度数值，伴随着较长热处理工作的持续进行，必须要求在最佳温度下进行操作，只有这样，才能够保证金属材料抗疲劳特性不断提高。

3 金属材料的热处理工艺与技术

面对当前激烈市场竞争环境下，企业要想能够稳步占据市场重要份额，那么就必须紧跟时代发展步伐，合理应用现代化金属材料热处理工艺。因为当前不断涌现的先进热处理技术，也能够更好支撑企业处理效率与质量提升的同时，也能够避免过程较大能源消耗现象的出现，与时代发展要求相一致。在接下来的文章中，将就目前常见热处理工艺进行简单论述。

3.1 化学处理薄层渗透技术

所谓化学处理薄层渗透技术，就是在金属材料热处理过程中，单纯围绕化学处理为核心，希望能够完成热处理相关流程以后，保证金属材料薄层渗透任务得以完成，达到提高材料坚硬目标。经过较长时间观察可以发现，因为化学处理薄层渗透技术的应用，一定程度上也能够提高材料资源利用率，也不会对环境质量构成太大影响，因此受到了行业人士广泛应用。与此同时，当工作人员开展化学热处理期间，一系列操作只是能够达到金属材料的薄层结构，此时便能够提高整个材料的质量，从中可以看出，因为化学处理薄层渗透技术的应用，能够确保工作人员在轻松处理任务下，高效完成金属材料热处理工作。

3.2 激光热处理技术

面对当前市场上存在的一些较大硬度的金属材料，在工作人员进行热处理过程中，可以选择激光热处理工艺。在该项技术表现出良好穿透特性的基础上，必然能够快速完成热处理任务。而且借助此种技术手段，针对金属材料表面结构，也会确保硬度持续提升，但是在此过程中需要注意，工作人员要想能够在最短时间内，高质量完成金属材料激光热处理工作，必须要求人员紧跟时代发展步伐，适当引进现代化操作设备，同时也应该全程精细化把控好计算机系统，通过先进系统做好全程控制激光热处理工作方向的目的，最终才能够自动化、高效性完成金属材料热处理任务。

3.3 超硬涂层技术

通过超硬涂层工艺，可以面对材料表面实施妥善处理，不会造成材料内部构造的变化。从目前情况下进行分析，因为该项技术能够提高金属材料表面硬度，这也是深受行业人士青睐的根源所在。最为重要的是，因为超硬涂层技术的应用，分析制作完成的金属材料成品，不单单具备极高质量与良好性能，甚至还会有着较长使用周期等优势。总之，如果企业要想能够确保金属材料自身价值得以凸显，保证制作完成的产品更具使用优势，那么应用超硬涂层工艺极为关键。

3.4 热处理CAD 技术

处于新时期发展背景下，作为计算机技术水平提升的衍生物，热处理CAD 技术的出现，作为一项现代化处理工艺，工作人员能够通过强大计算机系统，先对现场热处理流程进行有效模拟，事先找出不合理的操作环节，在制定有效应对措施以后在开展热处理工作。在正式操作中需要注意，为避免热处理流程对金属材料性能等造成影响，企业必须先挑选几名专业工作人员，面对计算机系统实施提前模拟演练，然后在此基础上结合相应的热处理过程来进行热处理测量的针对性制定，从而完善该金属材料的处理环节。从中可以发现，因为借助计算机系统进行模拟化操作，再加上现代化CAD 技术的融入，工作人员能够提前分析出金属材料热处理效果，先就处理中可能发生的隐患做出有效处理，然而在接下来正式处理期间，就能够从根本上减少相关处理隐患发生几率，快速完成金属材料热处理任务，提升金属材料性能与质量。

3.5 真空热处理技术

在工作人员应用真空热处理工艺过程中，就是通过真空作用达到处理效果，因为真空处理工艺的融入，才能够保证整个处理环节更具快速性，而且面对处理期间可能出现的多种有害物质，也能够做到有效减少，因此说真空热处理基础其能够使得金属热处理工作的工作效率得到更进一步的提升，而且也是符合当前可持续发展战略要求的一种处理手段。

3.6 振动时效处理技术

面对金属材料热处理工作的进行，当工作人员选择振动时效处理工艺，全程就是凭借有效振动这一动作，快速完成热处理任务的基础上，也能够保证金属材料性能有一定提高。经过实际应用进行分析，因为振动时效热处理技术的应用，不会威胁到金属材料性状，面对一些特殊性金属成品的制作任务，企业完全可以选择该种技术手段。但是，在正式处理过程中，工作人员必须应用计算机技术加以辅助操作，也就是说，在整个振动时效处理期间，要求通过计算机系统动态化监管好整个处理工序，并借此来实现振动时效热处理的自动化控制。从中可以看出，要想能够顺利推进振动时效热处理工作的进行，必须要求企业准备好性能良好的计算机系统，而且也应该选择极具操作经验的工作人员，过程严格遵循现有行业规范进行处理，由此一来，才能够稳步推进热处理工作开展的基础上，才能够提升金属制品质量，为企业经济效益提升奠定坚实基础。

3.7 热处理的深度工艺

通过现实生产现状进行调查，当前行业内所使用的深度热处理工艺，主要存在六种方式。整合淬火与高温回火模式，对两者进行合理调整应用，确保金属零件具备较大强度以及良好韧性等条件，支撑工作人员接下来其他处理工作能够高效开展，此种方式叫做调质热处理工艺。分析时效处理模式，就是通过淬火后有一些饱和固溶体的形成，最终会产生一些合金材料，将其放置在室内或者是较高的温度下，放置一定的周期，确保金属零件硬度以及强度等有明显提升。结合行业内严格的加工规范，搭配上热处理方式，借助压力实施零件加工生产，此种手段称之为变热处理模式。处于真空或者是负压状态下，工作人员在进行热处理操作时，被行业人士称之为真空热处理方式，通过此种手段的应用，能够保证金属零件表面更具光滑性等良好性能。面对金属材料热处理工作，工作人员通过化学元素保证其内部性能有效改变，此种首单叫做化学热处理模式，将零件放置在含有氮、碳或其他合金元素的介质中长期加热，使氮、碳、铬、硼等元素能够渗入到工件表面，致力于金属零件耐磨性以及亮度等不断提高。在此方式应用过程中，工作人员也应该适当整合回火、淬火等其他手段，要求做好金属零件深度加工操作，而此环节所使用的深度处理模式，常见的有渗氮法、渗碳法、复合渗碳法等。通过表面热处理方式，能够借助能量高度密集热源，保证零件表面温度短时间内快速上升，确保零件表层力学性能有效提升。伴随着近年来我国电力等行业的迅猛发展，为表面热处理提供了更多的热源选择，传统的表面热处理向现代工艺快速转化，更多的使用了感应电流、激光和电子束、有氧乙炔或氧丙烷火焰等加热热源，相对应的也出现了激光、电子束、火焰淬火和感应加热等多种表面热处理方式。以上就是当前常见的金属材料热处理深度工艺模式。

4 金属材料热处理常见问题--变形

4.1 时效与冷处理

当前情况下，在企业开展金属材料热处理时，因为低温回火现象的发生，会对材料构成严重影响，伴随着金属变形等隐患的出现，不利于接下来其他加工环节的进行。分析引发金属材料热处理变形因素，时效作为关键部分，简单来讲，就是低温回火与时效问题，会导致马氏体分解与碳化物析出的情况出现，造成金属材料体积减少问题，而无形之中加剧了变形问题严重性。与此同时，如果出现应力松弛现象，也会造成金属材料变形的根本原因。而企业实施金属材料冷处理工作，面对材料中存在的一些奥氏体，会迈向马氏体进行调整，伴随着材料体积方面发生的改变，也会构成金属材料变形现象出现。

4.2 原始组织与应力状态

淬火工作开始之前，因为碳化物数量以及形态等关联原始组织，或多或少都会对金属材料造成影响。当工作人员完成调质任务以后，热处理工作的开展，会减少金属材料变形面积，而且就算存在变形问题，也会变得更加规律。化学热处理方式的应用，能够对金属材料表层部分性能加以改善，比如提升表层抗氧化功能以及耐磨性等。化学热处理深度应当处于标准范围内，若保证实现渗透层，需要在化学热处理后进行磨削加工，由于金属材料性能较差，很难处理化学热处理过程中的变形问题。

5 金属材料热处理变形的控制策略

5.1 合理淬火

淬火作为金属材料热处理过程中极为关键的一个环节，同时也是造成金属材料变形的根本原因。在日常实施热处理时需要注意，工作人员不仅应该提升自身专业能力，而且也应该做到与时俱进，适当革新传统加工手段，尽可能减少淬火失误几率。如果出现了不合理的淬火介质，会对金属材料内部应力构成严重影响，鉴于出现的失衡等问题，构成严重变形隐患的出现。将重心放在淬火介质方面，主要涵盖水和油，这就要求工作人员务必把控好温度，以降低热处理变形几率。通常条件下，工作人员需要把控水温与油温，两者分别在55℃～65℃、60℃～80℃范围当中，要淬火速度与行业要求相一致，致力于提升冷却水平，才能够从根本上减少金属材料热处理变形几率。

5.2 科学冷却

为达到科学冷却效果，避免金属材料热处理变形问题发生，在日常处理期间，工作人员应该明确选用金属材料的类型，结合严格冷却形式实施处理。通过实际调查可以看出，当前行业内最常见的金属材料热处理方式，主要有单介质淬火、双介质淬火、分级淬火等。其中分析单介质淬火，就是处于介质状态实施淬火零件冷却，整个过程不需要投入太大成本，而且快速简单，工作人员也能够借助现代化设备实施处理。但是，因为淬火速度不能有效把控，引发金属材料变形等问题出现。而主要以特殊介质为目标实施快速冷却的双介质淬火方式，因为此种模式的运用，能够保证淬火零件温度短时间内不断降低，甚至还会降低300℃以下，然后在两三分钟时间内保温处理以后，需要放置于低冷却速度的介质中，实施二次冷却处理。因为差异性冷却速度，这就决定了所使用的冷却介质存在较大不同。因此，为减少金属材料热处理过程中严重变形问题的发生，工作人员必须合理选择冷却处理方案，从而控制好热处理变形问题。

5.3 有效加工

所谓有效加工，就是在金属材料热处理期间，工作人员在实施机械加工工作时，必须提前预留出科学的余量，一方面能够确保材料变形量得以控制，另一方面也能够提高金属材料淬火合格率。在日常加工生产过程中，工作人员使用不同类型的夹装工具，会导致金属材料形状出现相应变化，鉴于实际处理时，工作人员先应该分析零部件性能以及特征，合理选择夹装模式，避免不均匀热应力造成的金属材料变形隐患。如果加工时工作人员选择了热处理模式，那么也应该要求金属材料有足够防止变形的性能。要对金属材料变形规律形成正确认识，保证淬火变形合格率，切实提升金属材料质量，依据加工工件技术要求来衡量金属材料变形值，确保变形处于合理范围内。

6 金属材料的热处理工艺与技术展望

伴随着多年以来的发展，在我国金属材料热处理水平持续提升的现状下，更衍生了多样化热处理工艺，企业结合现实加工情况选择适合的热处理手段，保证自身处理工作能够高质量完成。通过以上内容分析可以看出，因为真空热处理、热处理CAD 技术以及超硬涂层等技术的应用，能够确保工作人员高效推进热处理工作的进行，而且也能够提升产品性能与质量。通过现实调查可以看出，当前行业内最常使用的就是可控气氛热处理工艺，经过行业学者长期以来的研究，该项技术已经处于比较完善的地步，在该项技术运用过程中，就是要求企业有效寻找一个气氛介质，要求维持其处于可靠性以及稳定性状态，先对材料实施预先热处理，当气氛介质材料整个热处理流程没有出现问题以后，然后在正式实施金属材料热处理环节。从表面上来讲，我国各个企业纷纷开始使用可控气氛热处理技术，但是在现实使用过程中，还有着很多需要处理的隐患。因此，作为热处理行业人士，必须时刻保持学习热情，全身心投入到热处理工艺研究当中，结合每一种类型金属制造企业情况，研发出最具可行性的热处理工艺，确保企业能够高效实施热处理工作的基础上，也是推动行业尽快实现可持续发展目标的重要保证。

7 结论

简而言之，在之前很长一段时间内，虽然科学技术水平提高带动了金属材料热处理工艺有效提升，但是现实在处理期间还会出现威胁环境的因素。为致力于我国金属材料热处理技术迈向环保化以及准确性的发展道路，文章重点分析了几种常见技术方式，然后对其未来发展趋势进行了简单论述，希望能够给有关人士提供参考。