金屬材料熱處理節能新技術分析

宮宇帝,張嶺海,　徐　鶴,杜　江（.沈鼓集團；.沈陽發動機設計研究所,沈陽　0000）

金屬材料熱處理節能新技術分析

宮宇帝1,張嶺海1,徐鶴1,杜江2
（1.沈鼓集團；2.沈陽發動機設計研究所,沈陽110000）

摘要:本文對金屬材料熱處理節能技術在我國機械工業中所起的作用，進行了深入的研究和分析。近幾年來隨著科學技術的不斷更新與發展，和隨著我國經濟實力的不斷雄厚，發現我國在金屬材料熱處理中存在很多各式各樣的問題。對于機械工業和金屬材料制造業來說，如何運用新的金屬材料熱處理節能技術，來減少在金屬材料熱處理環節中，對能源的高損耗和對環境的污染所產生的負面影響，也越來越迫切和需要。對于這些問題，并借用一些統計數據，研究新節能技術在熱處理環節中運用的重要地位。

關鍵詞：金屬材料；熱處理；CAD技術

近幾年來隨著人們對能源和環境越來越重視，國家也對機械工業和制造業加大了檢查與監管力度，越來越要求制造工業的發展，再也不能以犧牲環境和高能耗來換取效益。然而金屬材料的熱處理程度又關乎著機械工業中產品的質量，在我國需要熱處理的金屬材料占金屬材料總量40%以上，金屬材料在熱處理過程中不僅污染大，而且還高耗能。所以，加強節能技術的開發與研究，并運用到實際生產中也是十分必要，對于熱處理行業的可持續發展具有重要的現實意義。

1　我國金屬材料熱處理的生存現狀和問題

近年來機械制造業在我國國民生產總值的分量也越來越重。熱處理行業也在其發展的大環境下迅猛發展，在全國各地呈現了遍地開花各式各樣的熱處理廠。根據有關部門的不太完全統計，目前在我國各式各樣金屬熱處理廠有16000多家，工廠工人有400000多。對于金屬熱處理的高能耗在我國總能耗中約占25%，在我國工業總能耗中卻以占到60%。然而，在一些西方發達國家中,在相同的能源損耗下卻能產出是我國產品的6倍數量。雖然我國總量多，但是再利用率上卻很低，造成這種差距是小作坊式的管理模式。還有就是在科學技術人才的使用中，沒有把科學技術轉化為先進的生產力。據統計，在我國金屬材料熱處理行業中設備利用率才到30%多，在其基數越大，在金屬材料熱處理過程中，浪費數量也是很驚人。因此，沒有先進的熱處理生產技術作為生產動力，金屬材料熱處理行業很難長足發展。所以，我國在金屬材料熱處理上還有很長一段路要走。

2　我國金屬材料熱處理過程中新節能技術的應用

2.1熱處理中的CAD技術

熱處理中CAD技術在金屬材料熱處理中占有較大比重，在熱處理中CAD技術，運用電腦的分析，形成對金屬材料的合理分析、估算和研究。從而形成對該金屬材料最合理的噴涂冷卻，使用正確的淬火劑和淬火技術，從而使其加快去碳的程度，以達到高利用低排放的目的，從而達到科學可持續的環保意義。

2.2真空加熱處理技術

熱處理加熱中最高真空度一般情況不得超過10-5Pa。真空加熱處理技術不但能有效防止工件的氧化、脫碳和元素貧化的程度，而且可以脫脂、脫氣、凈化表面和變形少的優點。還可以使工件在真空的條件下進行低壓滲碳、滲氮等問題表面的處理。在真空中滲碳或碳氮共滲以后進行高壓氣淬，不但使工件的處理過程減少、還能提升工件性能。在一些先進國家中其運用約占熱處理設備中的15%～20%，然而我國還不到5%。

2.3形變熱處理技術

形變熱處理是將溫度溫度、時間和外力三者的熱處理，它不僅起到形變而且能起到熱處理的作用，使工件不僅具有強韌化還更具有經濟效益。這種方法的特點是利用材料在形變時的熱能、達到節能效果,形變熱處理能有很好的提高鋼材在室溫下的強度、韌性以及室溫短期工作的熱強性能等特點。

2.4化學熱處理薄層滲入技術

化學熱處理薄層滲入技術打破化學元素滲透金屬表層深度與性能成正比的關系。在現實生產中不能過多的化學滲透工件，不然就減少工件的韌性，降低工件的性能，還造成能源的浪費，還起了反作用增加生產成本。我國從現實實踐中總結出，運用化學熱處理薄層滲入技術，如果滲碳層相對于減少30%，那么就能達到節約33%電能效果。

2.5振動時效處理技術

消除金屬工件的殘余應力，不僅使工件的大小不容易發生變化，而且有效防止工件受熱彎曲和裂痕等狀況的發生機率。傳統生產方法是熱處理爐在低溫條件下長時間加熱，在這樣的生產方式下就容易產生生產成本高、生產周期長，并且導致電能的損耗增加。在兩者相比較來說,振動時效處理技術比熱處理爐技術就可以達到節約40%電能的效果，同時金屬工件的韌性強度就能達到35%。所以說，使用振動時效處理技術就能降低能耗節約電能。

2.6光熱處理技術

激光的穿透能力很強，在金屬加熱途中，若加熱溫度低于要融化的臨界點轉變溫度時，在工件表面就會迅速發生奧氏體化現象，然后再快速進行自動冷淬火，工件表面就會被激光迅速相變硬化。激光熱處理技術高速加熱和高速冷卻使工件的密度、強度、耐磨性都得到很大提升，在所有表面熱處理當中激光加熱是速度最快的，達到106～109W/cm2的加熱速度（≥105℃/s）和冷卻速度（≥104℃/s），經過激光淬火的工件材料部分能夠獲得4000kgf/mm2的殘余壓應力，就提高工件材料的疲勞性能。激光熱處理可以有選擇的淬火，適合需要局部硬化的工件材料，這就大大提高了生產效率。

3　總結

綜上所述，金屬材料熱處理節能新技術是十分繁重而復雜的一件工作，它又是一件保護環境與工業可持續發展的新技術，近幾年不斷引起國家和人們的重視，我國的金屬材料熱處理行業正向著低消耗、低污染、高效率、高生產的方向蓬勃發展，若要實現我國金屬材料熱處理行業健康可持續發展的方向，更要實現金屬材料熱處理節能新技術的不斷改革和創新。

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作者簡介：宮宇帝（1987-），男，遼寧沈陽人，本科，研究方向：金屬材料科學。