金屬材料熱處理工藝及技術發展趨勢探討

摘 要：伴隨著科學技術的發展，中國的金屬熱處理技術得到了突飛猛進的發展，但是在當前對于金屬材料熱處理的進程中，也會有一些不能阻擋的弊端，這也是一種金屬資源的浪費，對于環境的污染也是一個不可回避的問題。這也成為了當前行業重點關注的問題，本文從金屬材料的性能以及相應的工藝入手，分析了當前金屬材料熱處理的工藝和技術。

關鍵詞：金屬材料;熱處理;工藝和技術

一、金屬材料的類型及應用范圍

金屬材料有多孔金屬材料以及納米金屬材料兩大類。多孔金屬材料的應用是目前而言最為廣泛的，占據了大量的市場份額，并且其強度夠高，耐溫性夠強，也有突出的抗腐蝕能力，并且金屬的孔的大小也是不能確定的。這是為了應對現實情況的需求而進行調節，從而滿足一定的靈活性需求。多孔金屬的滲透性較好，這也是其成為過濾器制作材料的一項重要原因。當前使用頻率較高的金屬過濾器就是多孔青銅和多孔不銹鋼。在熱交換原理的基礎上，多孔金屬是最為理想的材料。另外在我國的一些高端和重要的領域，多孔金屬材料的應用場景較多。

納米金屬材料是以納米技術為基礎的一種新型材料，在性能上要強于傳統的金屬材料，也有較高的耐磨性，也不會因為日常的使用帶來的摩擦而產生損耗，當前金屬材料大多都是光滑表面， 通常在航空和機械領域應用較為廣泛。

二、影響金屬材料熱處理變形的因素

（一）應力狀態

在金屬材料熱處理過程中，通常會因為材料本身的結構問題，密度問題以及外界因素等，導致金屬材料內部冷熱不平衡，不均勻，通常，熱處理金屬材料的流程包括三階段，主要是，加熱、保溫以及冷卻，在金屬材料加熱和冷卻過程中，金屬材料內部的結構承受壓力也會在溫度的變化背景下，金屬材料變形的風險就更大。在大部分情況下，金屬材料熱處理的時候都會因為材料的內部受力分布不平衡而產生也難怪變形，也即內應力塑性變形，這種變形的概率較高。

（二）熱處理工藝

盡管金屬材料熱處理技術明面上并不復雜，但是具體實踐當中，金屬材料熱處理的工藝在實質上有很多工序，在熱處理技術操作的過程中，通常要結合相關材料來進行相關的調整，因此在金屬材料的熱處理過程中，其實相對來說較為復雜，在熱處理工藝和相關的技術上存在一定的不足之處，導致當前熱處理的溫度精準性不高，從而很容易導致金屬材料在內部的構造上不穩定，最終會導致變性。

（三）機械加工手段

由于不同加工手段的影響，在細長工件的加工過程中會受到不同程度的余力，通常也會導致淬火變形的概率變高。另外，通過繼續處理的方式來處理金屬材料的變形，這樣也會導致材料變形難以繼續維修和處理。

三、金屬材料熱處理工藝與技術

隨著國內科學技術的發展越來越快，金屬材料的熱處理工藝和技術也取得了一定的突破，這些主要體現在熱處理技術的發展，現有的熱處理技術有較高的準確性，也有較強的有效性，讓金屬材料產出的質量越來越高，金屬材料進行熱處理的過程中會有較大的能源損耗，這不僅會導致環境遭受污染，也影響企業實現經濟效益的提升。熱處理工藝和技術在一定的程度上對現有問題進行了解決，有效降低了熱處理過程中的能源消耗，實現了環境的保護以及經濟效益的提升的預期目標。

當前，金屬材料熱處理工藝和技術的種類較多，以下是對熱處理工藝和技術的簡要分析：

（一）化學處理

化學處理方法是金屬材料熱處理技術中常用的一種，具體而言是指采用化學反應產生的人能對于金屬材料薄層進行滲透，這種方法不僅提升了金屬材料的韌性，還有效提升了金屬材料的硬度。對于金屬材料的化學處理具有明顯優于其他方法的優勢，主要是指最大化地降低在熱處理過程中產生的材料浪費，這不僅提升了金屬材料的利用效率，也符合當前發展的實際需求。

（二）激光處理

采用激光技術對于金屬材料進行熱處理的優勢十分明顯，大部分的金屬材料表面的硬度較高，激光方法有其他方法所不具備的便利性和效益性。激光熱處理方法有較強的穿透性，應用最多的場景就是對一些表面堅硬的技術進行處理，通常取得的效益也較好，采用激光技術對于金屬材料進行熱處理不僅有較高的穿透性，也能在一定程度上提升金屬的硬度，無論采用哪種金屬材料，都能夠在一定程度上增強金屬表面的強度。

（三）超硬涂層技術

這嚴格意義上并不能算是技術的一種，而是多種涂層工藝的總稱，本質上就是利用多種技術處理方式在金屬表面上加上涂層，將一些化學物質覆蓋在金屬材料的外表上，采用相應的高新技術來制作涂層，這一技術的領先之處在于涂層的制作便捷，對于金屬材料內部的影響也不大。所以在熱處理金屬材料的過程中，超硬涂層技術的應用場景也相對廣泛，也是目前金屬表面強度提升的主要方案。當前金屬熱處理涂層技術的發展速度較快，通過采用較新的技術手段，能夠有較高的處理效率。

四、金屬材料熱處理技術的發展趨勢

當前隨著科學技術的進步和市場經濟的發展，人們的思想越來越開放，對于技術的接受程度也有所提升。金屬材料熱處理相關技術也不例外，越來越多現代的技術的引入，不僅推動了我國金屬制造行業的發展，也在理論角度促進了學術方面的發展。

當前，較為新穎的熱處理技術主要是可控氣氛技術，這一類技術的本質就是利用氣氛技術來處理和保護金屬材料，進而提升金屬材料熱處理的質量，當前熱處理技術取得了較為長遠的發展，在未來的發展中，基于氣氛技術的無氧化金屬材料熱處理將成為未來的主要發展方向。本文之所以認為可控氣氛熱處理技術是未來的發展趨勢，主要的原因是，這一技術能夠對金屬材料的表層起到保護作用，在對于鋼材處理的過程中，也能夠隨意的調整金屬材料的大小，具體的實踐操作相對其他技術而言也比較簡單，盡管可控氣氛技術的優勢很多，也不可回避其弊端，需要相關研究和實踐人員不斷突破和優化，讓其應用場景更為廣泛。

總之，金屬材料的熱處理工藝將會在探索中不斷發展，在對于金屬材料熱處理的工序中，不可避免地會面臨一定的能量浪費以及環境污染，在這一問題當中，未來技術發展需要提升工作質量，也要重點關注環境的保護。

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作者簡介：

董鑫（1999.01.14 ）男 ，滿，吉林松原，專業 金屬材料工程.

（長春工業大學? 130000）