金屬材料熱處理工藝及其技術發展趨勢探研

韓文濤

（寧夏天地重型裝備科技有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

技術是第一發展力。利用傳統的方法對金屬進行加工并應用于生產，很有可能會出現產品質量不達標的情況。這樣，不僅大量消耗了人力物力，還打擊了工作人員生產的積極性。因此，在金屬材料的處理方面，掌握一項高效率，高質量的技術實屬眾望所歸。因此，金屬材料熱處理工藝應運而生。掌握并有效運用金屬熱處理工藝，不僅可以提高工業生產的效率和質量，還可以有效調動相關工作人員的積極性，并對技術進行進一步的探索。

1 什么是金屬材料熱處理工藝

金屬材料熱處理工藝的基本要素無非是加熱，保溫與冷卻。具體的操作方法如下，將選定的金屬材料放置在相應的容器內，將其進行迅速加熱，加熱后進行保溫處理，最后進行快速冷卻。以此來改變金屬材料的表面特征以及內部的相應結構。這種金屬材料熱處理工藝為工業的發展提供了源源不斷的動力，有效促進了社會經濟的發展。

在古代，金屬材料熱處理工藝便是我們所熟悉的“淬火技術”。古代人民通過自己的勤勞智慧，發現將銅放入烈火之中加溫可以讓銅發生變形，采取相應的手段，將不成規則的銅鑄造成不同的形狀，便產生了我們所熟悉的農具。在古代，淬火技術的發現極大地促進了社會經濟的發展。由于淬火技術的復雜性以及金屬材料的稀缺性，金屬器具的鑄造一般被相應的機構所壟斷，一概不對外傳授。因此，此項技術的發展相對緩慢，甚至停滯不前。不過，在古代對金屬器具的需求不是很大，因此對技術個性的需求也不是很強烈。但是反觀現今社會，社會經濟的快速發展，科學技術的日新月異。由于工業是社會發展的基礎，因此對工業的發展有著很高的要求。而在工業發展的過程中，金屬材料熱處理工藝發揮著至關重要的作用。因此，現今社會的發展對金屬材料熱處理工藝的技術革新需求強烈。

2 金屬材料熱處理工藝應用的必要性

2.1 改變金屬材料性能

對金屬材料進行加工，形成工業生產最基本的單位要素。對單位要素進行組裝以及技術搭配便成了我們平常所見的汽車等工業產品。傳統的金屬材料加工，以機床為基本工具，對金屬材料進行壓，扎，切等，改變金屬材料的表面形狀，以滿足工業生產的需求。但是，傳統的技術加工是對金屬材料進行外力擠壓，并沒有改變金屬材料的內部結構，受外部環境的影響十分明顯。短時間內可以滿足工業生產的需求，但是時間一長，金屬材料在外部環境的不斷沖擊下，其質量水平會明顯下降，所組成的工業機器就會故障百出，具有嚴重的安全隱患。并且，傳統技術對金屬材料進行加工本身就具有缺陷。首先是對車床的質量要求。車床本身就是用各種金屬材料加工而成的，其使用的壽命和精準度受金屬材料的質量影響十分明顯。一旦有質量問題的金屬材料應用到機床的組裝上面，并用此機床加工金屬材料，這樣的生產線便陷入了惡性循環。而金屬材料熱處理工藝的出現，這種問題便得到了有效的解決。有效利用金屬材料熱處理工藝有利于有效提高金屬材料的質量以及精準度，讓金屬材料的生產更加高效。并且，金屬材料熱處理工藝可以改變金屬材料內部結構，讓金屬材料可以在相當一段時間內保持其內部的結構，也就是說在相當長的一段時間內可以保證金屬材料的質量。

2.2 降低金屬切削難度

金屬材料的形成是經過一系列的加工得到的。從礦石的開采，到烈火的焚燒，如此一系列的過程表示金屬材料具有一定的硬度，并且個別的金屬材料形狀還極不規則。對于傳統的金屬材料加工而言，對金屬材料的加工具有相當的難度。這就直接導致了傳統技術加工的金屬材料質量層次不齊，精準度有所偏差。并且，傳統金屬技術加工所用到的車床也是金屬材料制造的，所以在對金屬材料進行加工的同時，自身也會有一定程度的磨損，進而進一步影響金屬材料的準確度，金屬材料的質量水平便更加虛無縹緲。而金屬材料熱處理工藝可以對這些問題做到有效的解決。金屬材料熱處理工藝可以有效降低金屬材料的加工難度，可以充分提高金屬材料加工的質量和效率。

3 金屬材料熱處理工藝

3.1 化學滲透工藝

金屬是地質活動中所產生的稀有資源，本身便具有一定的特質。如果金屬與相應的化學用品接觸，便會產生一系列的反應。通過此原理，一些科技人員便創造了化學滲透工藝對金屬材料進行加工。在金屬的表層覆蓋一層薄膜，薄膜上面有相應的化學試劑，通過對金屬的覆蓋讓化學試劑滲透到金屬的內部，改變金屬材料原有的內部結構，讓金屬材料的質量得到進一步的提升。并且，化學試劑與金屬內部分子融合具有一定的穩定性，因此金屬材料的內部結構受外部的環境影響較小，金屬材料的內部結構短時間內不會發生變化，因此金屬材料的壽命被大大的延長。相對于其他工藝而言，化學滲透工藝的最大優勢在于對環境的影響很小。化學試劑與金屬材料內部分子融合后穩定性較強，因此加工好的金屬材料對環境的污染很小。但是，化學滲透工藝也有自己的不足之處。化學滲透工藝所使用到的化學試劑調配難度較大，對技術的要求水平較高。并且，在前期的研發過程中資金投入巨大，而后期卻很容易被其他人員進行模仿，導致投資與利益不平衡

3.2 激光處理工藝

由于金屬材料本身就具有相當的硬度，因此，相關技術人員便創造出一種正面硬剛的加工方式——激光處理工藝。所謂激光處理工藝就是采用高溫激光對金屬材料的外部形狀和內部結構進行一定的改變。激光處理工藝最大的優勢在于其穿透性，對于金屬材料外部的結構處理十分方便。激光具有相當高的溫度，照射在金屬材料并關掉冷卻，會讓金屬材料的內部結構產生一定的變化，從而讓金屬材料的內部結構相對穩定，以達到提高金屬材料質量的目標。激光處理工藝對金屬材料的處理效率很高，其缺陷性便也暴露無遺。首先，激光處理工藝的前期投資很大。這是由于激光技術具有一定的難度，并且制造激光的設備十分昂貴。其次，激光處理工藝對技術水平的要求很高。這就需要培養一定量的技術人才對激光設備進行操作。最后，激光處理工藝具有一定的危險性。投射激光的設備質量要求很高，一旦出現機械故障，對工作人員的人生安全產生很大影響。

3.3 涂層技術工藝

金屬材料的產生也有一系列的過程，從礦石的開采到熔爐的冶煉，金屬材料外部結構的不規則性顯而易見。為了解決這個問題，相關研究人員便開發出了一種涂層技術工藝。對金屬材料的表層進行緊密的涂層覆蓋，所產生的巨大壓力讓金屬材料的表層趨于平整，以達到工業生產的需求。使用此項技術的金屬材料要求內部的結構具有一定的穩定性，否則此項技術會讓金屬材料的質量嚴重下降。涂層技術工藝操作簡單，但前期的資金投入也不可小覷。相對于傳統的技術加工而言，使用機器臂手對金屬材料進行擠壓，操作難度大不說，耗費大量的人力物力也很有可能達不到理想的標準。因此，涂層技術工藝算得上一個創舉，順應了工業生產發展的需求，具有很大的實際操作意義。

3.4 振動處理工藝

金屬材料自身的質量層次不齊，有的內部結構穩定但是表層形狀不規則，有的表層形狀平整但是內部結構不穩定。這點針對的便是表層結構平整而內部結構不穩定的金屬材料。將這種金屬材料放置在高溫環境中，通過振動產生的效果來改變金屬材料的內部結構，讓金屬材料的內部結構趨于穩定，以達到提高金屬材料質量的目標。此項技術的操作難度較小，但是專業性很強，需要有相應的技術人才進行操作。并且，此項技術的設備工具以及運作流程都不會對環境造成污染，因此受到了眾多企業的熱力追捧。但是此項技術在我國的發展水平并沒有達到理想的水平，想要整個企業進行普及，還任重而道遠。

3.5 真空熱處理工藝

在正常的環境中對金屬材料進行加工處理，難免受到一些外部環境的影響導致部分金屬材料的質量達不到要求。為了解決這個問題，科研工作者另辟蹊徑，制造一個真空環境，在真空環境中對金屬材料進行加工。在真空環境中，外部環境對金屬材料的加工影響很小，可以有效提高金屬材料加工的效率，保證金屬材料加工后質量。其主要的優點在于金屬材料加工環境的無氧化，可以有效的保證金屬材料質量。但是其弊端也很明顯。打造一個真空環境資金投入巨大，并且一個真空環境對金屬材料加工的數量有限。因此，在真空環境中加工金屬材料針對的是一些高精尖工業產品中的零件。

3.6 熱處理CAD 技術

對金屬材料進行加工處理的過程中難免出現一些意料之外的問題，這樣就會導致一些質量不合格的金屬材料混雜于成品當中。一旦用于工業機器的組裝當中，工業機器產生故障是小事，產生安全問題便一發不發收拾。為了盡量避免這種情況的發生，相關技術人員便創造了熱處理CDA 工藝。通過云計算對金屬材料的加工過程進行預判，如果發現問題，便立刻對其進行優化，盡量避免產生不可挽回的損失。熱處理CAD 工藝是一項承前啟后的技術，是對以上技術新的發展。這項技術就像一個管理者，對金屬材料的加工過程進行宏觀調控，可以有效的提高金屬加工的質量和效率。

4 金屬材料熱處理節能技術的發展情況

4.1 熱處理的主要污染物

對金屬材料進行熱加工處理，無論此項工藝多么精湛，都會產生一定的污染物。這些污染物一旦進入自然環境，便會對生態產生破壞。化學滲透工藝產生的化學物品危害最大。比如，化學試劑滲透到土壤中，很有可能讓突然產生板結。進入水域，便會成為一種毒藥毒害水中生物。激光處理工藝產生的污染大多是光污染，對工作人員的眼睛與皮膚具有一定的危害。如果是在居民區，早會影響到居民的日常生活。涂層處理工藝會產生塑料垃圾，如果不能及時或者有效的處理，對自然環境的危害。振動處理技術產生的污染多半為噪音污染，對長期處于該環境的工作人員的身體健康有著一定的危害，并且也會影響城市人們的生活。因此，對污染物的及時和有效處理至關重要。俗話說，綠水青山便是金山銀山。我們在發展社會經濟的同時，也應該兼顧環境的保護，以達到經濟的可持續發展。

4.2 我國金屬材料熱處理節能和環境保護現狀

對金屬材料進行熱處理加工所產生污染物的多少受到工人對加工設備操作熟練程度的影響很大。對材料加工設備進行熟練操作可以有效減少污染物的產生，以達到保護環境的目的。因此，培養技術人才至關重要。因此，政府應大力撥款以支持企業對人才的培養。

5 金屬材料熱加工處理發展趨勢

5.1 向無氧化方向發展

在無氧化的環境中對材料進行熱加工處理的環境污染最小，在CDA技術的輔助下，有利于保證金屬材料的質量和加工的效率，事半功倍。雖然打造無氧化環境資金投入巨大，但是一旦成為體系，那么金屬材料的熱處理加工便得到了質的飛躍。并且，對環境的污染很小，達到經濟效益與生態效益和諧發展的理想目標。

5.2 向機械自動化方向發展

提高金屬材料熱處理加工的質量和效率的另一種行之有效的方法便是向機械自動化方向發展。向機械自動化方向發展需要建設分工明確的生產線，前期的投資一樣巨大。但是一旦建設成功且運作有條不紊，金屬材料熱加工處理的效率和成品質量將得到極大的提升。

6 結語

金屬材料熱加工處理工藝對于工業的生產有這舉足輕重的地位。金屬材料是工業生產最基本的原料，沒有它，任何的工業生產都將停滯。因此，加大對金屬材料加工工藝的技術研發以及培養相應的技術人才至關重要。