關于金屬材料熱處理節能新技術的運用

李世顯，潘衛彬

（鄭州鐵路職業技術學院，河南 鄭州 450052）

目前，在我國金屬材料生產過程中，熱處理過程占據整個金屬材料生產過程的1/4，其中使用的主要材料是鋼鐵。我國現階段金屬材料熱處理技術仍存在諸多問題，例如，資源浪費、環境污染、能量消耗大等。因此，需要進一步優化我國金屬材料熱處理節能新技術，旨在達到降低能源消耗，保護生態環境以及推動我國工業化進程和經濟健康可持續發展的目標。

1 金屬材料熱處理技術現狀

（1）設備落后。工業革命以后，我國工業化進程飛速發展，成就十分顯著，制造業在我國國民生產總值中的比例逐漸提高，這樣的生產環境，為金屬材料熱處理領域的發展奠定了良好的基礎。但是我國目前金屬材料熱處理技術水平難以到達國際平均水平，首要原因是科技和經濟發展尚未達到發達國家水平，當然，基礎設施設備落后也是重要影響因素之一。盡管目前金屬材料熱處理技術已經被廣泛使用，但是其在實際操作過程中存在諸多問題，節能環保不到位是亟待解決的問題。這對于小型企業和工廠而言，會在很大程度上影響企業的經濟效益。由于落后的設備以及較低的工藝生產水平，會增加生產過程中污染物的排放，大大降低能源利用率，造成資源浪費和資源分配不合理，同時也會破壞我們賴以生存的生態環境。因此，落后的設備問題會引發一系列問題，工廠應該給予重視。

（2）能源消耗大，利用率低。我國是工業大國，人口眾多，進行金屬材料熱處理的工廠較多，也具有龐大的工人數量，無論是工廠生產還是人口消耗，都會產生巨大的能源需求，因此，金屬材料熱處理行業的能源消耗在我國整體能源消耗中占比巨大，是工業產業能源消耗較多的產業之一，這就要求金屬材料熱處理技術要向著節能方向不斷發展，才能使整個行業有更好的前景。因此，只有加強對能源的有效利用，才能杜絕能源浪費現象的再發生，從而有效提升能源利用率，進而提高能源的生產效率和質量，從根本上解決金屬材料熱處理存在的問題，促進我國經濟更快更好地發展。

（3）缺乏專業人才。國家發展需要堅持以人為本，工業發展同樣離不開人力支持。科學技術是主要生產力，而人才恰恰是科學技術快速發展的源頭，任何行業的進步和提升都需要優秀的人才，但是目前我國金屬材料熱處理行業缺少優秀的人才，在新技術研發以及后期實踐應用方面都急缺優秀人才填補崗位空缺。這會限制科學技術的進一步發展，從而減緩節能新技術的應用，進而導致環境污染和資源浪費長期處于嚴重狀態。我國工業企業的人才老齡化嚴重，雖然技術員工的經驗比理論知識重要，但是工業生產同樣也需要更多新鮮血液的注入，加大專業人才的引進力度，這是企業得以長治久安的根本發展方針和主要動力。因此，專業人才的缺乏是阻礙金屬材料熱處理節能新技術發展的根本原因之一，需要國家和企業進行制度調整解決這一問題。

2 熱處理節能技術的運用

（1）真空熱處理技術。真空熱處理技術是指一種在真空環境下，在金屬材料構件上進行的熱處理工藝，從而實現在低壓滲碳金屬性材料中對其表面進行處理，并且能夠在處理完表面后進行高壓氣淬工作。這種處理技術只適用于金屬熱處理技術發展十分成熟的情況下，它能夠有效實現能源消耗降低，提高能源利用率，真正達到節能的目的。因此在目前的技術發展條件下，暫時無法真正實現這一技術，盡管不能完全實現真空狀態，但不高于10Pa的環境同樣能夠為熱處理節能技術提供良好的環境，達到較為理想的效果。在低于10Pa的環境中，可以采用表面處理工藝，這樣不但不會對金屬性能產生較大影響，反而能夠防止金屬變形、表面出現氣孔等影響金屬性能的現象發生。有調查顯示，該技術在實際應用過程中，有顯著效果。

（2）激光熱處理技術。科技的飛速發展必然會引領各行各業的穩步上升，激光技術也不例外，其在金屬材料熱處理領域中的應用在不斷推廣。激光熱處理技術指的是，在激光自身具備高能量密度的基礎之上，使激光照射在金屬材料表面，使得金屬材料表面的能量高達100~100000kW/cm2。金屬之所以能達到這么高的能量離不開激光自身具備的高能量密度。并且激光具有較強的穿透力，能夠使金屬材料快速達到熔點，從而改變金屬材料表面的性能，降低激光溫度，又能使金屬材料表面形成奧氏體化，再次進行自冷處理，能夠有效提升金屬材料表面硬度。這樣一來，利用激光熱處理技術就能夠快速實現升溫降溫過程，無需像往常一樣對金屬材料進行淬火、預熱等工作，這樣就能很好的實現節能作用。該技術還能大大縮短后續機械加工工序，又在一定程度上實現了節能作用。因此激光熱處理技術是實現金屬材料熱處理節能新技術的良好選擇。

（3）化學熱處理薄層滲透技術。盡管上述2種方式都具有良好的效果，但現實中存在很多限制因素，因而目前在金屬材料熱處理工藝操作中，應用最為廣泛的還是化學熱處理薄層滲透技術，該技術可以實現對金屬材料基礎性能的保護，也能有效達到理想節能效果。因為在以往的熱處理工藝操作過程中，會由于金屬材料表面的化學因素對材料產生較為嚴重的影響，但化學熱處理薄層滲透技術在傳統技術上進行了優化，能夠突破傳統操作方式。所謂化學熱處理薄層滲透技術，指的是用化學處理的方式，在金屬表面進行處理，從而減少材料表面的涂層厚度，解決表層化學因素對操作效果的影響。該技術能夠有效節約工藝處理時間，節約操作過程中的電能消耗，也會大量減少化學污染物，從而有力推進了金屬材料熱處理節能新技術的發展，提升節能技術的質量和效率，實現高收益低成本的目標，是目前各種節能操作技術中較為實用的方法。

（4）振動時效處理技術。金屬材料熱處理的效果不僅僅受到操作方式的影響，無論是真空熱處理、激光熱處理還是化學薄層滲透技術熱處理，在后期都可能因為環境的變化產生一定影響，例如金屬材料表面的裂紋和殘余熱應力等，都有可能導致熱處理質量降低甚至金屬材料的損壞。如果不能及時處理這些環境導致的問題，極有可能會出現金屬材料使用壽命縮短的現象，進而影響工程質量，再次進行返修重新加工的過程中又會造成資源浪費、能源浪費，違背了節能技術的初衷，無法真正實現節能功效。振動時效處理技術，就是在金屬材料進行熱處理之后解決其可能出現的裂紋和殘余熱應力問題，并且能有效防止類似問題再次發生，真正達到節能的目的。可以說，任何節能熱處理技術的后期都離不開振動時效處理技術，它為其他技術的操作效果提供有力保障。有實踐證明，在進行熱處理之后再進行振動時效處理能夠節約20%的電能和40%的燃料資源。這是相當可觀且值得欣慰的效果。

（5）熱處理CAD技術。經濟的發展，有賴于科技的發展，而信息技術又有力推動了科技的發展。計算機技術，在金屬材料熱處理操作過程中也發揮著巨大的作用，所謂的熱處理CAD技術就是將計算機技術與熱處理技術相結合，在進行熱處理操作之前利用計算機進行處理和分析，系統研究后再真正操作，相當于用計算機提前演練操作過程，從而避免實際操作過程中可能發生的意外情況，進而達到節能的目的。熱處理CAD技術還有噴淋、噴霧的功能，也能發展淬火工藝，有利于熱處理技術有效結合可持續發展戰略。該技術是熱處理節能技術研究發展過程中一種重要的處理辦法，由于其能夠系統演練處理熱處理問題，在演練過程中不產生污染物，也不會導致資源浪費，因此被列為我國認證的綠色技術。這對于節能熱處理技術的進一步提升有著重要的影響。

3 結語

綜上所述，為堅持走可持續發展道路，我國工業企業仍應該繼續堅持以節能為前提，提升金屬材料熱處理的技術水平，宣傳并推廣金屬材料熱處理節能新技術，將該技術普及到各個工業企業，只有大范圍推廣該技術，才能解決我國普遍存在的能源浪費問題，有效提升生產效率，提升企業經濟效益。目前，仍有多數企業未能樹立正確的生產觀念，傳統的生產理念不能很好地實現環保和節能，也不能與企業實際發展狀況緊密結合。因此，為了我國經濟更快更好地發展，應該首先修正企業發展觀念，進而推廣熱處理節能新技術，同時，加大科技發展力度，建立現代科技與傳統技術溝通的橋梁，推動金屬材料熱處理行業的可持續發展。