淺談金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

施曉 秦天林 牟宗陽(yáng) 濟(jì)南金曰公路工程有限公司

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的飛速發(fā)展，對(duì)金屬材料的需求和要求也越來(lái)越高。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，金屬熱處理工藝水平不斷提升，使金屬材料的處理也更加理想。金屬材料熱處理工藝與技術(shù)，可以最大程度獲得理想的金屬材料。通過(guò)熱處理振動(dòng)技術(shù)、超硬涂層處理技術(shù)、化學(xué)滲透處理技術(shù)、激光熱處理技術(shù)、使金屬材料獲得更高的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、工藝性能從而獲得理想的金屬材料，推動(dòng)工業(yè)信息化發(fā)展。

一、金屬材料熱處理工藝

金屬材料由不同的元素組成，具有不穩(wěn)定性。金屬材料熱處理工藝，可以大幅度提高金屬的耐磨性、強(qiáng)度、硬度、抗疲勞性等，滿足對(duì)金屬材料不同的使用要求。金屬材料熱處理工藝，改變金屬的硬度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)磁性，柔韌性和延展性等屬性，不同的熱處理技術(shù)可以獲得理想的金屬材料，助力工業(yè)化發(fā)展。

淬火工藝可以提高金屬材料的強(qiáng)硬度和耐磨性，因而在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)應(yīng)用廣泛。淬火工藝是金屬材料熱處理的重要工藝，為了適應(yīng)對(duì)金屬材料的不同需求，孕育而生各種淬火工藝來(lái)滿足需要。例如，臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院在焊接某些合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，在焊接接頭冷卻到較低溫度時(shí)，造成局部壓力導(dǎo)致性能脆化，導(dǎo)致變形或開(kāi)裂。在淬火鋼回火后，可以調(diào)整和穩(wěn)定金屬的結(jié)晶組織，獲得要求的強(qiáng)度、硬度滿足使用需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和測(cè)試技術(shù)的不斷完善，中碳鋼淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍，應(yīng)對(duì)其采用快速、短時(shí)加熱。在淬火工藝中，馬氏體板條外面包著一層厚100~200朋殘余奧氏體，采用快速淬火，就會(huì)使其強(qiáng)度和耐磨性比其它冷作模的韌性得到大幅度提升。

二、金屬材料熱處理技術(shù)

（一）振動(dòng)處理技術(shù)

顧名思義將振動(dòng)器上獲得的方向和動(dòng)壓力，轉(zhuǎn)嫁到金屬材料中，這種力量可以使金屬材料在振動(dòng)力的作用下使內(nèi)應(yīng)力得到抵消，極大的提高了金屬材料的延展性和柔韌性，使其更加穩(wěn)定。通過(guò)不激烈的加工方式，使金屬受力更加均勻，在不改變金屬結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)微量變形。振動(dòng)器技術(shù)較傳統(tǒng)熱處理技術(shù)更能增加金屬的柔韌性和延展性，借助外力不激烈加工方式，未改變金屬材料的自身機(jī)體，增加金屬的適應(yīng)力，減小受熱時(shí)斷裂和變形概率。并且該項(xiàng)技術(shù)普及率較高，易于工人操作、生產(chǎn)效果較好、能源消耗低、生產(chǎn)周期短、節(jié)約生產(chǎn)成本。例如，臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院將振動(dòng)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)編輯，將所需要的產(chǎn)品結(jié)果錄入，計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算精準(zhǔn)的控制振動(dòng)器，又好又快的完成要求任務(wù)，提升生產(chǎn)質(zhì)量效率，縮短生產(chǎn)時(shí)間，節(jié)約人力物力[1]。振動(dòng)處理技術(shù)發(fā)展較快、技術(shù)比較成熟、使用成本較低、為企業(yè)減能增效，節(jié)能減排起到了良好的示范和帶頭作用。

（二）超硬涂層處理技術(shù)

在金屬表面通過(guò)涂層技術(shù)處理，使金屬增強(qiáng)硬度、耐磨、防腐蝕等能力。涂層技術(shù)降低金屬材料與外界的接觸，且不降低金屬機(jī)體的韌性，通過(guò)降低金屬機(jī)體之間的摩擦提高金屬的使用壽命。例如，臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不同的涂層可以根據(jù)不同的使用環(huán)境靈活運(yùn)用，在刀具的加工中，涂層本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)比金屬基體要低得多，在不改變金屬成分的前提下，涂層技術(shù)能有效增加刀具等金屬的硬度和韌度，減少摩擦中所產(chǎn)生的熱量，從而提高刀具的產(chǎn)品質(zhì)量和性能。同時(shí)超硬涂層技術(shù)的應(yīng)用十分靈活，不受金屬材料的限制，可根據(jù)實(shí)際情況和要求采取不同涂層，滿足金屬材料理想應(yīng)用。結(jié)合計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中涂層含量的控制，提升工作效率，在行業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛[2]。

（三）化學(xué)滲透處理技術(shù)

化學(xué)薄層滲透技術(shù)是將化學(xué)成分滲透到金屬機(jī)體，從而改變金屬的表層形態(tài)，這種技術(shù)較為簡(jiǎn)便，與傳統(tǒng)熱化學(xué)處理模式不同，對(duì)化學(xué)材料的滲透時(shí)間和滲透方法沒(méi)有特定要求，因該技術(shù)對(duì)于改變金屬材料機(jī)體較為迅速。該技術(shù)較簡(jiǎn)單，具有成本低、效果好、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。例如，臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院在化學(xué)課上，通過(guò)使用化學(xué)薄層滲透技術(shù)滲透到金屬表層，與金屬發(fā)生反應(yīng)，使金屬添加化學(xué)特質(zhì)，增加其耐腐蝕性、耐磨、耐老化、耐油、耐水、耐老化等多種特點(diǎn)，使金屬的應(yīng)用范圍更廣，應(yīng)對(duì)不同的使用場(chǎng)景。目前該技術(shù)發(fā)展前景廣闊，技術(shù)普及率高，操作簡(jiǎn)便，能提高金屬材料處理時(shí)限和質(zhì)量。

（四）激光處理技術(shù)

激光有著集中性、能量性，方向性等優(yōu)勢(shì)，十分適用于金屬材料的熱處理。運(yùn)用激光進(jìn)行局部或整體照射，通過(guò)熱傳導(dǎo)，改變金屬原有結(jié)構(gòu)。激光熱處理技術(shù)，主要運(yùn)用激光穿透性強(qiáng)的特點(diǎn)，這種方式比傳統(tǒng)淬火技術(shù)控制的更加精準(zhǔn)，且加工出的金屬表面硬度更高，激光熱處理的鑄鐵金屬，其硬度從HB230提高到HB680，使用壽命成倍提升。對(duì)于激光加熱技術(shù)，較傳統(tǒng)技術(shù)靈活性更高，操作更簡(jiǎn)單易于控制。當(dāng)激光加熱結(jié)束時(shí)，因?yàn)榭焖偌訜釙r(shí)金屬機(jī)體大體積中仍保持較低溫度，故被加熱區(qū)域可以通過(guò)金屬本身迅速冷卻，從而實(shí)現(xiàn)淬火等熱處理效果。例如，臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院將計(jì)算機(jī)與激光熱處理技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)出相應(yīng)的軟件對(duì)激光進(jìn)行控制。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)測(cè)算和控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，大大提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降低學(xué)習(xí)和使用成本，提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的準(zhǔn)確批量生產(chǎn)。為金屬材料熱處理工藝提供了寶貴的理論知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，金屬熱處理技術(shù)所處的地位和重要價(jià)值不言而喻，有關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)金屬熱處理技術(shù)的科研力度，要在金屬材料和熱處理工藝技術(shù)間進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)具體技術(shù)的研究，確定優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方法。