金屬材料熱處理節能新技術的應用芻議

神華國華孟津發電有限責任公司

摘要；隨著我國經濟的發展和技術的進步，我國熱處理技術水平已經有了較大的提高。然而，與國外先進熱處理技術相比，我國金屬材料熱處理技術仍存在一些不足，本文就金屬材料熱處理節能生產現狀及問題，提出金屬材料熱處理節能新技術的應用

關鍵詞：金屬材料；熱處理；節能新技術

前言

隨著現代社會發展與技術進步，各種產業不斷發展。金屬材料作為工業材料中的重要組成部分，占據著十分重要的作用。其中關于金屬材料的熱處理技術更是直接決定了機械產品的質量優劣。金屬材料加工一直是工業生產當中的重點，金屬材料進行熱處理，是金屬材料在加工的過程當中最“困難”的環節之一，其困難過程并不在本身的處理工藝上，而是在如何做到節能減排上，現有的金屬材料熱處理工藝不但高耗損、低產出、能源利用率低；金屬熱處理設備陳舊、工藝技術落后；產品達標率低，需要多次處理，而且還存在著缺乏專業熱處理人才，缺乏專業技術指導的現狀，所以正是針對這一點，筆者通過分析現有的金屬熱處理工藝問題，從而淺析一下節能新技術的開發。

1 金屬材料熱處理節能生產現狀及問題

1.1 高耗損，低產出，能源利用率低

早在 20 世紀 70 年代，日本、歐洲等一些發達國家和地區在金屬熱處理能耗上已降到 350 kW·h/t 以下，而同時期我國卻是人家的3-4倍。進入 21 世紀以來，才逐漸下降到 600 kW·h/t左右。

1.2 金屬熱處理設備陳舊，工藝技術落后

在一些比較大型的國有金屬熱處理廠，由于技術限制，節能措施不到位，導致能源利用率偏低。而對于一些小型私人企業，不僅設備陳舊，技術落后，資金也很難到位，常使用一些淘汰設備，質量無法得到保證，對環境污染也十分嚴重，更談不上節能。

1.3 產品達標率低，常多次處理

由于各個金屬熱處理廠設備陳舊，技術落后，這就導致產品達標率很低，一些產品返修率甚至高達 20%，有的要經過多次處理才能夠達標。這樣重復處理無疑是對能源的極大浪費，更別說實現節能。

1.4 專業熱處理技術

人才缺乏早在 20 世紀 90 年代，該問題就已十分突出，截止目前還未得到有效解決。而隨著社會進一步發展，專業熱處理技術人員青黃不接，很多高校又紛紛取消該專業。筆者認為再過幾年該問題將會更加突出。因為隨著國有企業熱處理技術人才老化，一些新興私人熱處理企業的開辦都將直接導致該專業技術人才需求的增加。雖然市場上存在很多與熱處理專業相接近的專業，但本質上來說還是存有一定差別，很難培養出高素質、高水平的熱處理專業人才。再加之人才大量涌向沿海城市，內陸一些金屬熱處理廠很難招到合適人才。

2 金屬材料熱處理節能新技術的應用

2.1熱處理真空技術。真空的熱處理技術有一個特別明顯的優點就是使用了無氧處理的中介媒質，所以在真空滲碳的零件不會有內氧化的現象發生。由于真空的熱處理工藝設備可以提高滲碳的溫度，進而使生產周期有效縮短。熱處理工藝可有效降低所用氣體排放量和消耗量，真空熱處理工藝不用安裝點燃器、火簾和用于的排氣裝置，不工作時可以停止運轉，明顯縮短降溫時間和加熱時間，充分發揮了設備的效率。

2.2工具零件超硬涂層技術

工具零件超硬涂層技術就是通過離子轟擊化學熱處理，表面沉積硬化在模具和刀具上應用，經濺射處理2μmTiN后，大大提高使用壽命。由于高新設備可對熱處理全程自動電腦監控，時間縮短，質量提高、加熱源發生根本變化、而有利于高效、優質、節能、環保生產。

2.3振動時效處理技術

振動時效處理技術就是為消除金屬制件殘余應力，使其穩定尺寸、防止變形與開裂技術。傳統的時效工藝一般采用熱處理爐低溫長時間加熱時效，結果造成成本高、周期長，伴隨著長時間的加熱，不可避免的造成電耗增大。為此利用不同頻率產生的多諧波共振原理制造的多型振動時效系列電腦控制設備，可以大大節約電能。振動時效處理技術與熱處理爐相比可節能40%，金屬韌性可提高35%。

2.4 熱處理CAD技術

熱處理CAD技術是應用計算機模擬技術，在模擬生產環境下研究和設計熱處理工藝。在開發智能控制熱處理噴淋、噴霧冷卻技術、淬火劑和淬火方法的正確選擇、用變傳遞系數方法加快滲碳過程減少廢氣排放量、熱處理節能等方面，熱處理智能CAD技術可發揮主要作用，是高新技術在綠色熱處理中應用的重要方面。通過3D技術，從全方面的還原處理效果在實際過程當中的發揮作用，從而通過分析統計，找出適合的材料，適合的爐墻結構，從而減少熱處理過程當中的故障，保障施工的穩定進行，極大程度的減少了人力、無力的消耗、做到了可預見性。

2.5 激光熱處理技術

激光熱處理技術是指通過高利率密度的激光束對金屬表面進行處理的方法，主要通過進行硬化和合金化處理，改變金屬表面的特性，從而改變其性能。通過激光熱處理后的金屬具有組織細密、硬度高、耐磨性等一系列優點，故產品性能較好，且特別適合于管控、深溝等局部區域的硬化，故在熱處理工藝中具有重要作用。

2.6 其他熱處理新技術

除了上述所提的金屬材料熱處理新技術之外，還有一些熱處理技術如復合熱處理技術，離子滲擴熱處理技術和新理念熱處理技術等。其中復合熱處理技術包括滲氮+滲硫、碳氮共滲+滲硫、氮化+淬火、鍍熱擴散處理、超高頻電脈沖局部微層淬火、電加熱化學熱處理等一系列技術，而離子滲擴熱處理技術則含有鋁擠壓模離子氮化、金屬壓鑄模離子氮化、鋁材及鋁合金離子氮化、粉末冶金零件離子氮化、鈦及鈦合金離子氮化、離子滲氮+離子滲硫、離子硫碳氮共滲、軋鋼廠鏈板運輸機滾動軸承離子滲硫、熱帶升降臺傘齒輪離子滲硫、高速鋼離子氮碳共滲+離子滲硫復合處理、鍍鐵+離子氮化等一系列技術，此外，新理念熱處理技術包含有T10A冷沖模調質代替球化退火、大結構鋼件正火取代調質工藝、高合金鋼降低淬火溫度提高工件的韌性、高溫滲碳技術、低碳低合金高強鋼汽車殼體構件復相熱處理技術等。

綜上所述，我們可以在現有的金屬材料熱處理技術當中找到其未來將要發展的方向，第一無論是對組織內部的改變還是對表面化的處理，可控制是其發展的第一要素，第二金屬材料通過熱處理成型容易，但是一旦進行深層次加工也就是所謂的“精藝工件”加工，就無法改變其材料本身所帶來的具體特性，所以未來的發展方向已定要在可調節成品工件上下工夫，第三，尺寸以及完善的工藝程度是金屬材料熱處理的最主要追求，所以作為作為現代化的生產工藝來說，一方面要保障精準程度，另一方面要保障經濟程度，第四上文所提到的可控氣氛熱處理只是現代金屬材料熱處理的工藝之一，其發展雖然普及但是卻主要做用于鋼件的熱處理，局限性很大，所以在未來的金屬材料熱處理的發展過程當中，還應當針對具體材料對熱處理工藝進行改進，爭取將金屬熱處理工藝與技術普及到全方位的領域當中。

結束語

金屬材料熱處理節能的開發應用是近年來才被提上日程的，通過上文闡述我們一共總結出了化學熱處理技術、工具零件超硬涂層技術、激光熱處理技術、振動時效處理技術等多項新型的節能技術，但是在此筆者還需強調一點，那就是在進行熱處理節能技術開發的同時，也應當考慮一下對于機械制造生產設備的利用，如此才能保障從生產到工藝全方面節能的效果。

參考文獻：

[1]李其敏.金屬材料熱處理節能新技術探析[J].廣東科技，2012（21）.

[2]馮小波，劉小麗.金屬材料熱處理節能新技術及應用[J].科技創新導報，2010（14）.