金屬材料熱處理節能新技術及應用研究

趙建剛

【摘 要】在近幾年來，我國國民經濟發展迅猛，城鎮化建設和工業化建設進程都不斷加快，這就大大增加了金屬材料的需求量，同時也提高了金屬材料質量要求。目前隨著人們環保意識的增加，對產品生產制造工藝也提出了個更高的要求，其中在金屬材料熱處理環節中，由于會產生較大能耗，且污染嚴重，因此就需要加強應用節能新技術，這在降低污染排放量的同時，也能夠提高生產效率，對促進金屬制造業可持續發展具有重要作用。本文主要是對我國金屬材料熱處理現狀以及金屬材料熱處理節能新技術及應用兩個方面做出了詳細的分析和研究。

【關鍵詞】金屬材料；熱處理工藝；節能新技術；應用

在現代制造技術中，對金屬材料的熱處理比較重視，也強調制造技術發展和制造的可持續性，如材料鍛軋成型、鍛造、冶煉等，但在金屬材料熱處理中會對環境造成較大污染，且能耗高，在發展過程中人們一直也都加強研究如何降低能耗，實現能效、節能減排。其中在金屬材料熱處理中通過應用各種節能新技術就能夠有效解決這一問題，因此還需要加大對這一方面的研究和開發。

一、我國金屬材料熱處理現狀

目前我國機械制造業的發展比較快，這會更好的促進熱處理行業發展，在各個地區都加大了對熱處理工藝材料生產廠、熱處理設備制造廠、熱處理專業廠的建設，雖然生產規模得到了進一步擴大，但同時能源消耗也大大增加，而且熱處理行業還會產生嚴重浪費。由于沒有廣泛的應用金屬材料熱處理節能技術，整個行業仍然還是粗放式管理模式，這就導致造成能源消耗大的原因較為多樣、復雜，其中硬件問題是首要原因，設備不夠精良，比如裝爐量不足、設備負荷率低等問題都會增加生產損耗[1]。因此，對于金屬材料熱處理行業來說，加強技術改造是十分必要和關鍵的，并且還需要加強應用節能技術，實現企業可持續發展和增效。

二、金屬材料熱處理節能新技術及應用

對于金屬材料熱處理節能技術來說，其發展方向主要是以靈活、清潔、低耗、高效、優質為主，為了全面實現節能減排，還需要有效結合節能、污染防治以及機械工業發展，最大限度的降低在熱處理加工環節中出現脫碳、氧化等問題，避免產生較多的熱處理廢品，優化熱處理工藝，實現熱處理產業低污染、低排放、低能耗發展。

（一）熱處理超硬涂層技術

在機械制造業中對工具零件的需求比較大，將超硬涂層技術應用到工具零件加工過程中，就能夠達到節能效果。在模具和刀具實際生產過程中，通過應用轟擊化學熱處理辦法，表面就能夠實現沉積硬化，再通過濺射處理2mTiN，就能夠有效延長產品的使用壽命[2]。尤其是在自動化生產中，將高新設備應用到熱處理行業當中，自動電腦監控熱處理全過程，在減少處理環節時間的同時，產品質量也能夠得到顯著提升，這項技術的關鍵是改變了加熱源，這樣就能夠很好的實現環保、節能、優質、高效的生產目標。

（二）化學熱處理薄層滲入技術

熱處理是保證材料性能的關鍵手段，目前我國已經廣泛的應用化學熱處理薄層滲入技術，對該技術的應用實現了技術領域的突破，推翻了原先金屬表層滲入化學原色不會對材料性能產生影響的傳統觀念。就傳統熱處理技術來說，由于加熱時間相對較長，會增加耗電量，產生嚴重污染。而且金屬材料熱處理中通過應用化學熱處理薄層滲入技術，就能夠很好達到節能效果，一般來說，通過減少滲碳層，就能夠在同等條件下節約33%左右的電能[3]。我國人口眾多，對自行車的需求量和使用量都比較多，這就需要大量的鋼球材料，而在鋼球生產中通過應用薄層滲碳技術，不僅僅能夠提高生產效率，同時還能夠有效節約電能，大幅度降低對煤油、甲醇等能源的需求量，減少成本支出，且節能環保。

（三）熱處理CAD技術

從本質上來說，熱處理屬于資源消費密集型行業，廣泛應用了CAD節能技術，該技術原理是通過利用計算機模擬技術，對熱處理工藝流程進行深入研究，提高設計合理性和科學性。在噴霧冷卻、噴淋等環節中對CAD技術的使用比較多，而在正確選擇淬火方法和淬火劑的過程中也能夠發揮出重要作用，有助于減少廢棄排放量，加快滲碳過程，實現節能、環保生產[4]。另外CAD技術作為綠色生產的重要標志，在多個行業和領域生產中都得到充分應用。在節能設計中通過應用三維溫度場計算方法，并加強對熱處理余熱利用和回收辦法的應用，也能夠有效減少能源能效，加強環境保護。

（四）熱處理振動時效處理技術

振動時效處理技術是金屬制件中應用的一種節能技術，其目的是為了將金屬制件中殘余的應力消除干凈，保證產品不變形、不開裂，符合合格標準。在傳統的時效工藝中，會由于加熱時間較長而出現能耗大、時間長、成本高的惡性循環現象，同時還會產生較大污染。在熱處理中通過應用振動時效處理技術，就能夠大幅度降低能源消耗，增加企業生產利潤，另外金屬的韌性也得到進一步提高，產品質量顯著增加[5]。

（五）激光熱處理技術

對于熱處理行業的特點來說，主要表現為環境污染嚴重、資源消耗大、能耗高，激光熱處理技術作為一項全新的節能技術，是利用高功率密度激光束硬化金屬表面，實現合金化處理，金屬表面特性有所改變，并且在激光過程中還能夠產生獨特的性能變化。激光熱處理技術能夠在短時間內將金屬表面加熱至熔化臨界點，在快速奧氏體化后急速淬火，就能夠迅速硬化金屬表面，進而增加金屬組織細密程度，增強其耐磨性和硬度。該技術在刀具刃口、夾角、微區、深溝、管孔等局部區域熱處理中的應用效果較為顯著，尤其是在熱處理工藝中需要大量應用計算機技術，能夠大大提高其自動化程度，獲得良好的節能效果。

（六）真空熱處理技術

在機械制造的熱加工環節中，真空熱處理技術作為一項新型節能技術得到廣泛應用，在該技術中是無氧處理介質，因此在滲碳零件處理過程中不會對內部零件造成氧化。真空熱處理技術中由于滲碳溫度比較高，所以產品生產周期短，節能減排效果顯著。當爐膛處于真空狀態下的時候，就可以反沖入惰性氣體，并利用攪拌風扇，采用對流傳熱，這是其未來發展趨勢，同時還需要加強對新型真空氣淬爐的研發，加強推廣高壓氣淬技術[6]。

三、結語

總的來說，制造技術的先進與產品競爭能力之間具有一定的關聯性，通過熱處理能夠對材料塑性，進而大大提高產品的競爭能力，而在生產制造過程中應用熱處理技術，對實現高品質成型具有重要作用，熱處理水平在一定程度上決定著機械產品質量。在我國快速發展的國民經濟中，機械制造業起到了積極的促進作用，也是保證經濟實現持續快速增長的關鍵。我國作為鋼鐵大國，對熱處理技術的應用已經較為成熟，但隨著人們環保意識的增強，在金屬熱處理過程中出現的高能耗現象逐漸引起人們的重視，因此就需要加強應用金屬熱處理節能技術，減少能源消耗，提高生產效率，實現節能減排，做好環境保護工作。

參考文獻：

[1]趙永鵬.金屬材料熱處理節能新技術的運用研究[J].科技資訊，2015，13（04）：58.

[2]宮宇帝，張嶺海，徐鶴，杜江.金屬材料熱處理節能新技術分析[J].山東工業技術，2015，（02）：38.

[3]苗高蕾.基于金屬材料熱處理節能新技術運用探究[J].門窗，2014，（12）：202.

[4]鄭玲.金屬材料熱處理節能新技術的運用研究[J].機電信息，2013，（06）：89+91.

[5]徐海斌，顧偉，王衛忠，盧書媛，錢偉.淺析我國金屬材料熱處理節能新技術與應用[J].科技資訊，2013，（01）：86.

[6]李其敏.金屬材料熱處理節能新技術探析[J].廣東科技，2012，21（21）：154+100.endprint