金屬材料熱處理工藝及技術發展分析

曹連富 周文彬 楊德黨

摘 要：在金屬材料的加工利用中，熱處理工藝是必需品[1]。優質的熱處理工藝對金屬材料的使用、品質、利用率都有顯著影響，也可以改善相關的環境問題，做到高效、環保、科學[2-3]。為了能高效利用資源、符合環境保護的理念，對金屬材料熱處理工藝的探討以及其后續的技術發展的探索實施顯得尤為重要。

關鍵詞：金屬材料;熱處理;發展

我國金屬材料的熱處理技術水平不高，熱處理的自動化和智能化較弱，經常出現金屬元件氧化和脫碳的情況，令其質量不能達到預期標準。另外，此技術的落后，導致金屬使用壽命低。因此提升金屬材料的熱處理技術很重要，不但可以提高產品的質量，還能夠有效控制成本，促進金屬制造業的長久發展。

1 金屬材料熱處理工藝概述

熱處理是金屬材料通過一系列手段改變其性質及性能的處理過程，主要包括加熱、保溫及降溫等處理方式。當前在生產生活中各個層面均離不開熱處理。通過熱處理后的金屬材料，其表面的硬度得以增強，同時，采用熱處理能夠極大提高金屬材料的柔韌性，使金屬材料的抗磨損及抗疲勞能力得以增強，將熱處理后的材料制成金屬零件，延長了金屬零件的使用時間，在一定程度上實現了節能減排的目的[1]。因此，現階段熱處理的作用被人們多廣泛認知，與傳統熱處理不同的是，現代熱處理技術轉變了加熱-保溫-降溫的簡單流程，而是采用更為高級與先進的技術對金屬材料進行處理，這種熱處理技術能夠更為大幅度提升金屬材料的硬度，并降低金屬材料脆性，其現實意義較高。

2 金屬材料熱處理工藝及技術

2.1 化學薄層滲透技術

利用金屬材料的性質采用簡單的化學方法處理，通過化學成分薄層滲透，提高金屬材料的強度與柔韌性;同時減少了金屬材料不必要的損耗，各方面減輕金屬利用中對環境的污染，其操作簡單，便捷，降低成本且所產生的效益高。

2.2 激光熱處理技術

利用激光的穿透性進行熱處理，來提升金屬性能。使用激光照射金屬材料表面，在溫度急速升高時，再關閉激光，讓溫度冷卻，在進行這系列處理后可以做到金屬表面硬度的提升。利用激光進行熱處理能實現熱處理自動化，效果顯著，也能進行高效率批量的生產，適用范圍廣泛，在用激光進行金屬材料熱處理時，利用電腦控制的模式，是未來這項技術發展的必由之路。

2.3 超硬涂層技術

涂層技術中較為常用的為超硬涂層，進行金屬材料表面的熱處理，不改變其內部特性。對金屬表面應用多種技術來進行的涂層，涂層硬度應較高，來做到提高金屬材料表面的硬度，涂層如碳化金屬、氧化金屬、氮化碳等。進行技術金屬表面的涂抹，是提升金屬表面硬度最常用的方法之一。

2.4 振動處理技術

利用振動來預防金屬材料變形，消除其內應力，也稱振動時效處理。振動處理技術可以提升金屬材料的穩定性，利用振動處理中的金屬材料的有效數據，進行有效控制，提高處理效果，降低生產成本，符合環保理念。

2.5 熱處理CAD技術

利用電腦的模擬技術，進行智能化操作管理。通過CAD處理技術，來模擬還原進行試驗，調整過程中出現的問題，制定完善的實驗步驟，進行應用。通過電子技術，就可以選擇最適合的材料，有提前應對問題的能力，保證金屬材料的最優效果，提高效率，大大降低了資源的浪費和生產成本。

3 金屬材料的性能與熱處理工藝的關系分析

3.1 金屬材料的耐久性與熱處理之間的關系

在金屬材料的應用過程中，需要對金屬材料的形態進行加工，材料在外力的作用下，或者出于腐蝕環境中，都會影響金屬材料的腐蝕情況或者開裂情況，因此需要做好熱處理和耐久性之間的研究工作，從而保證金屬材料的應用安全穩定性。在實際進行熱處理的過程中，金屬材料自身的耐久性會對熱處理應力造成影響，因此通過降低應力的不利影響，才能充分發揮金屬材料的價值。

3.2 材料的切割與熱處理之間的關系

金屬材料在加工過程中，切割也是必須經歷的過程，為做好切割工作，需要選擇科學的工具進行加工。在切割過程中由于金屬材料的材質存在差異，因此變形情況也會有所不同，變形情況越嚴重，整個切割工作的難度也就越大。同時在切割的過程中會產生不同程度的熱量，因此需要處理好切割工作與熱處理之間的關系，具體可以通過預處理的方式，有效降低刀具與金屬材料之間的摩擦造成的粘連問題，從而不斷提升切割的準確性和效率。

4.金屬材料熱處理技術發展趨勢

現在技術快速發展，金屬材料在使用過程中，都使用熱技術進行一番處理，借此提升金屬質量。近幾年我國工業生產中，金屬的種類有所擴展，產生了各種先進的金屬材料熱處理工藝，最大限度的促進我國金屬制造業的發展。作者就現在金屬熱處理產生的有關論著和科學家研究成果得知，將來的金屬熱處理技術發展以可控氣氛技術為主，主要是利用控制氣體的形式，對金屬進行加熱，令金屬和氣體產生化學反應，在金屬表面形成一層保護膜，這層保護膜可以增強金屬延展性和硬度。一般情況下，使用氬氣和氮氣等作為反應氣體，促使金屬表面的氧化，進而提升金屬材料的硬度。實際工作中生產兩種或者兩種以上的氣體，進行熱處理，完成金屬表面的保護。將來對熱處理加深認知后，作者相信，會出現更多的處理技術，其操作更加簡單、工作效率更加高，減少成本的輸出，可廣泛運用于生產工作中。另外，我國電子行業和機器人的制造行業，經常使用到金屬熱處理技術，但是因為此領域我國起步較晚，技術相對不成熟，但是對著我國技術的進步，自動化技術的使用也愈加廣泛，并已經成為金屬熱處理領域中的主要標志，促進技術的進步，并將自動化和專業化變為行業發展的主要趨勢。

結語

綜上所述，金屬材料熱處理工藝隨著科學技術的發展而進步，現階段金屬材料在經過熱處理之后，其硬度、延展度及柔韌度得以增強，采用不同方式的熱處理技術，能夠保證金屬材料質量，并降低生產企業加工成本。因此，研究熱處理技術具有較高的現實意義，不僅降低了金屬材料的浪費，同時也避免了金屬材料生產過程中對生態環境的污染，有效擴大了金屬材料的應用范圍。

參考文獻：

[1]彭天成.金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J].冶金與材料，2018，38（01）：44+46.

[2]李立堯.金屬材料熱處理工藝與技術分析[J].工業設計，2017（08）：173-174.

[3]楊坤.金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略[J].世界有色金屬，2019（17）：177+180.

作者簡介：

曹連富 漢族 籍貫遼寧省大連市莊河市 1998.09.14 金屬材料工程。

（遼寧科技學院 遼寧 ?本溪 117004）