探析金屬材料熱處理節能新技術及應用

吳思淼，于 穎，李 琳

（華北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山 063210）

目前鋼鐵在我國使用的金屬材料是最常見的，通常，很多金屬制造企業都會運用熱處理節能新技術。然而當前我國金屬材料熱處理工藝還是存在不少問題，所以必須要制定相應的措施，將問題及時有效解決，這樣才可以更好更快的促進我國金屬材料熱處理行業發展

1 金屬材料熱處理工藝存在的不足

1.1 設備不先進，工藝水平不高

自從1978年我國改革開放以后，我國工業化取得理想的成績，尤其是制造行業，其在我國GDP中占據的比例越來越高，所以可以為金屬材料熱處理行業創造大量的機遇。然而現階段我國企業的金屬材料熱處理節能信息技術遠遠比不上發達國家，追根問底，有兩方面的原因，一是經濟和科技落后，二是設備不先進。即便現階段已經普遍應用金屬材料熱處理技術，然而在生產中節能技術還是沒有真正到位，尤其是一些中小企業，由于資金投足不足，導致生產設備不先進，其工藝水平不高，使得金屬材料加工中，一旦經過熱處理就會產生大量的污染物，既不能合理利用能源，又容易造成生態環境失去平衡。

1.2 專業人才匱乏

我國在發展中堅持人本思想，工業發展需要有很多人力。科學技術是第一生產力，但是科學技術發展的核心是人才，不管什么行業，要想實現高速發展，必須要有很多高素質的人才，然而現階段我國在金屬材料熱處理上還是缺乏足夠的高素質的人才，在研發新技術方面都缺乏人才。這些問題的存在，容易阻礙科學技術的穩定發展，還會造成嚴重的環境污染情況出現，浪費許多資源[1]。目前，我國多數企業都存在老齡化的問題，盡管其具有豐富的工作經驗，但是企業必須要有更多生命力融入進去，重視高素質人才的引進，這是實現企業可持續發展的關鍵。因此，現階段影響金屬材料熱處理節能新技術發展的關鍵問題是缺乏高素質的人才，企業必須要迫切解決該問題。

1.3 能耗高，有效利用率較低

現如今，我國金屬材料熱處理的企業數量很多，工人數量也相當多，這個領域的能耗在我國能源總消耗中占據約30%的比例，所以金屬材料熱處理節能新技術的研發和應用是勢在必行的。在一些歐美發達國家的工業發展中，比如：英國以及美國等等，注重能源的充分利用，只有提高能源的有效利用率，才可以避免浪費很多能源。一直以來，我國能耗都相當大，普遍存在浪費能源的情況，所以造成能源的生產效率始終都是低下的。

2 金屬材料熱處理節能新技術的具體應用

2.1 應用熱處理CAD技術

社會經濟的發展依靠科學技術的發展，信息技術可以促進科學技術發展，在金屬材料熱處理操作中計算技術起著關鍵的作用。熱處理CAD技術，簡單來說，是指將熱處理技術和計算機技術進行有機結合，在熱處理操作前使用計算機來分析，經過全面研究后才可以開始操作，以防止操作中出現突發情況，進而實現節能的目標。并且熱處理CAD技術具有多樣化的功能，包括噴霧以及噴淋等等[2]。此技術在金屬材料熱處理節能技術中是常見的技術，因為其可以對熱處理問題進行演練處理，在演練中不會出現任何的污染物，而且不會造成資源大量浪費，所以屬于真正意義上的綠色技術。從某個程度上來看，其對促進金屬材料熱處理節能技術發展有著至關重要的作用。

2.2 應用化學熱處理技術

化學熱處理技術，簡單來說，是利用化學技術對金屬表面進行有效處理，減少金屬材料的厚度，進而實現縮減加熱時間的目標，降低能耗。根據很多實驗顯示，若金屬材料表面滲碳層減少10，就能夠減少電能10%，減少煤炭資源20%。并且化學熱處理技術對金屬材料不會產生任何的影響，也可以確保金屬材料的完整性，甚至可以提高材料的質量，將其使用期限延長。例如：就國產的自行車鋼球來講，運用薄層滲碳技術后，既可以大大提升生產效率，又可以減少電能的消耗，這樣就能夠達到節能環保的目的。因此，通過使用化學熱處理技術可以明顯的減少能耗，有利于減少對環境造成的污染。

2.3 應用真空熱處理技術

金屬材料的真空熱處理技術，主要是指在真空環境中實施金屬材料構件熱處理工藝，主要優勢是運用無氧處理介質，金屬材料自身不會出現內部氧化的情況。由于設備可以增加滲碳溫度，所以大幅度減少生產時間[3]。同時真空熱處理氣體排放量迅速降低，無需點火裝置，不管是加熱還是降溫，都僅僅需要很短的時間，充分利用設備。現階段，全球真空熱處理的發展趨勢是以抽真空后反惰性氣體為主，而且將攪拌風扇設置在爐膛內部，采用對流傳熱的手段，促進加熱速度；在加壓結束后，運用較強熱交換能力的氣體以及噴嘴，可以提高冷卻效率和速度，進而推動真空氣淬技術的應用。

其他國家有兩成的熱處理設備都使用真空設備，但是現階段我國不到5%，此技術仍舊有著一定的發展空間，通過對這項技術進行大力推廣，對節省能耗和產品性能而言，都是重大的突破。

2.4 應用激光熱處理技術

激光熱處理技術，通常是運用激光束照射金屬表面，對于金屬材料表面，可以采用硬化處理的方法，也可以采用合金化處理的方法，由于激光束具有相當強的穿透性和較高的密度，可以將其轉換成金屬材料表面的性質，與其他方法相比之下，此方式是非常有效的[4]。

由于激光束具有很強的穿透能力，能夠使金屬材料表面在短時間內符合溶點，金屬材料的表面就會發生變化，而且進一步硬化，如果加熱溫度低于溶點，這時金屬材料表層就會出現奧氏體化，必須要對其迅速自冷淬火，這樣就能夠使金屬材料表面具有更強的硬度，以獲取相對應的金屬性能。利用激光束使變化后的金屬材料表面發生改變，而且其性能是顯著的，可以增加金屬材料表面的硬度。

通常，有些金屬材料特殊的部位如果采用傳統工藝，這是難以處理的，但是如果采用激光熱處理技術，這樣就能夠迅速將此難題解決。近年來，在計算機技術迅速發展的背景下，激光熱處理技術可以利用計算機編程提高熱處理水平，讓其可以實現自動化生產的目標。

2.5 應用振動時效處理技術

振動時效處理技術是為了可以提高金屬加工零部件的穩定性，延長金屬的使用期限，打造良好的金屬外形，防止金屬材料在熱處理中出現諸多問題，比如：變形以及開裂等等，而且避免金屬材料由于產生裂紋而要求返工，這樣必定會浪費很多資源。這項技術更好的完善了金屬材料熱處理節能新技術[5]。就傳統的工藝來講，運用低溫加熱技術能夠出穩定的重要作用，然而該技術容易加大能耗，成本也很高，需要花費大量的時間。振動時效處理技術在很大程度上優化傳統技術，減少電能消耗看，還具有很強的加工性能。

3 結語

總而言之，在金屬加工中金屬材料熱處理節能技術是不可或缺的技術之一，熱處理技術的發展可以增加經濟效益，還可以保護環境。并且金屬材料熱處理節能技術具有明顯的節能效果，可以保證材料質量符合規范要求。因此，我國有關行業必須要密切關注金屬材料熱處理節能技術的應用問題，這樣才可以促使社會和國家得到高速發展。