金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

馮福泰

（東營市特種設(shè)備檢驗研究院，山東 東營 257091）

引言：金屬材料具有塑性好、韌性強、耐腐蝕性好和強度高等性能，能夠在很多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。為了使得金屬材料發(fā)揮更好的應(yīng)用效果，使用熱處理工藝對其進行處理，有助于進一步提高金屬材料的綜合性能。國家越來越重視金屬材料熱處理的研究，人開始了解可能對金屬材料熱處理中變形問題產(chǎn)生的原因，要想從源頭上杜絕金屬材料發(fā)生形變或者后續(xù)使用時發(fā)生各類突發(fā)情況，可以采用冷卻、淬火的方式對金屬材料熱處理進行完善，同時彌補可能發(fā)生的各類風(fēng)險。由于熱處理工藝和技術(shù)直接決定著金屬材料的物理性能，如果在使用過程中，其工藝和技術(shù)存在問題，那么就會降低金屬材料的耐久性、抗疲勞性、硬度等，使得所生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合質(zhì)量要求，將會增加企業(yè)的制造成本，還會存在安全事故。所以需要嚴格控制好金屬材料熱處理工藝和技術(shù)，用其增加金屬材料的綜合性能。

一、分析金屬材料熱處理技術(shù)的操作原則

（一）分析科學(xué)合理的操作原則

要想選擇使用科學(xué)以及熟練的操作技術(shù)對金屬材料間熱處理的工作，這樣便意味著工作人員需要嚴格根據(jù)金屬材料的實際情況和檢測相關(guān)評估結(jié)果，對其實際指標進行獲取，這樣才能保證其整個步驟的科學(xué)性，同時合理的操作是確保金屬材料熱處理中有序完成的關(guān)鍵一步，能大幅度提升整體操作流程的規(guī)范與穩(wěn)定性，由此確保和杜絕金屬材料熱處理時發(fā)生質(zhì)量問題。

（二）分析熟練操作的基本原則

對于金屬材料熱處理而言，其操作需要相關(guān)工作人員具備比較強的操作性與熟練度，對相關(guān)機械工程實施金屬熱處理操作培訓(xùn)時，要積極鼓勵以及教育相關(guān)工作人員對操作流程和技術(shù)等進行全面的了解與掌握，只有這樣才能在一定程度上獲得獲取和了解金屬材料性質(zhì)和相關(guān)指數(shù)數(shù)據(jù)。機械工作可對工作人員進行定期培訓(xùn)，利用培訓(xùn)使得工作技術(shù)人員及時掌握基礎(chǔ)內(nèi)容和處理工藝，不僅能加強技術(shù)人員對金屬熱處理工藝的熟練，同時還能促進其操作性，保證能最大限度上加強金屬材料生產(chǎn)質(zhì)量，降低熱處理過程中因為操作問題產(chǎn)生形變的概率。

（三）分析實用性原則

實際進行應(yīng)用的過程中，要充分結(jié)合不同種類型的金屬材料實際需要，從而合理的投入一定的技術(shù)成本，因此金屬材料在進行熱加工變形處理的過程中，要嚴格的秉承著實用性的原則，盡可能減少企業(yè)在金屬加工方面投入大量人力物力資源，而是要將大部分精力轉(zhuǎn)向技術(shù)研究進行轉(zhuǎn)移，提升熱處理工藝的科學(xué)有效性，促進金屬材料品質(zhì)優(yōu)化升級，不斷推進金屬材料熱加工工藝健康發(fā)展。

二、現(xiàn)階段熱處理工藝對金屬材料性能帶來的影響

金屬材料實施熱加工處理的主要目的就是加強其綜合性能，因此熱處理工藝對金屬材料實施處理能夠加強其物理性能，保證金屬材料在實際應(yīng)用的過程中具有比較好的使用效果。

（一）熱處理溫度對金屬材料疲勞性帶來的影響

當金屬材料對預(yù)處理進行相應(yīng)的完成后，就會比較明顯的提高其綜合性。對于抗疲勞性能而言，主要受到的是熱處理溫度帶來的影響，如，熱處理工藝在金屬材料使用過程中，如果其中的冷卻速度沒有設(shè)置好，將其設(shè)置得過快，就會導(dǎo)致金屬材料溫度在較短的時間內(nèi)出現(xiàn)驟變，并且在一定程度上存在較大應(yīng)力作用，致使金屬材料極易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，也就是所謂的金屬材料疲勞性能會受到極大的影響，因此在熱處理時，相關(guān)的工作人員要對溫度進行嚴格的控制好，還要對溫度不斷調(diào)整，只有這樣才能選擇比較適合的溫度不斷加強金屬材料的抗疲勞性能。

（二）熱處理工藝對金屬材料耐久性帶來的影響

金屬材料在受到持續(xù)加熱時，就會突然出現(xiàn)冷卻反應(yīng)，并且該結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)較大的變化，尤其是金屬材料耐腐蝕性能受到較大的影響。通過從熱處理應(yīng)力進行入手，相關(guān)工作人員要對金屬材料的自身耐久性進行全面的了解，之后在對熱處理應(yīng)用大小進行確定，由于使用這種熱處理工藝能夠改善金屬材料耐久性。確定應(yīng)力大小時，不能出現(xiàn)剩余應(yīng)力，不然就會對金屬材料耐久性產(chǎn)生負面影響。因此通過對熱處理工藝進行使用，就能影響金屬材料的腐蝕性，也會影響其耐久性。

（三）分析熱處理預(yù)熱對金屬材料切割的影響

在熱處理過程中，除了會對金屬材料的性能帶來影響，也會對其切割效果帶來影響，由于對金屬材料進行整體加工時，不可避免的將會對金屬材料進行切割處理，實際所使用的工具是十分關(guān)鍵和重要的，并且工作環(huán)境的影響也是相對較大的。基于此，為了使得金屬材料的切割質(zhì)量有所保障和提高，可以使用預(yù)熱處理的方式。熱處理預(yù)熱對金屬材料切割的影響有兩面性，如果進行科學(xué)合理的預(yù)熱處理，可以避免金屬材料在切割時使用的刀具和材料之間的粘連現(xiàn)象，那么將會增加材料的氣割效率，并且保證金屬材料切割的精確度，最終提高金屬材料的切割質(zhì)量。反而言之使用預(yù)熱處理的過程中，并沒有嚴格的根據(jù)規(guī)范要求進行，那么將會導(dǎo)致其金屬材料的切割出現(xiàn)誤差，從而使其切割的成品質(zhì)量不能滿足要求。

三、分析金屬材料熱處理工藝和技術(shù)

現(xiàn)如今伴隨著我國科學(xué)技術(shù)快速的發(fā)展，金屬材料熱處理工藝得到全面的進步和優(yōu)化，技術(shù)方面也變得更加先進和完善，由于新方法、新工藝的不斷涌現(xiàn)，使金屬材料能夠獲得更好的熱處理，有助于提高金屬材料的物理性能，還有全面加強金屬材料的成品質(zhì)量。以下便對幾種熱處理新工藝和技術(shù)做出了相應(yīng)的介紹和分析。

（一）分析激光熱處理的技術(shù)

對于這種技術(shù)而言，主要是通過選擇使用高能量激光束對金屬材料進行相應(yīng)的熱處理，由于高能激光束是存在相對比較大的能量，作用于金屬表面會使其溫度快速上升而達到相變點。這種技術(shù)的最大優(yōu)勢在于功率高、激光束密度大，所以在處理過程中，會增加金屬材料表面的耐磨性、強度和硬度，使得金屬材料具有更好的力學(xué)性能，而且還可以增加材料的熱處理速度。現(xiàn)如今通過應(yīng)用激光熱處理的技術(shù)在處理方面，主要對象便是鑄造型板沖壓模具，在石油化工和冶金以及汽車等領(lǐng)域中的應(yīng)用是相對比較頻繁的，但是這種技術(shù)的生產(chǎn)成本相對比較高，因此在實際選擇中需要引起足夠的重視。

（二）分析熱處理CAD 技術(shù)

對于這種技術(shù)而言，主要屬于一種模擬的系統(tǒng)，其中主要是根據(jù)計算機作為輔助的工具，之后對其材料進行熱處理工藝的模擬，這種技術(shù)的主要優(yōu)勢便是通過模擬實際的熱處理工藝，從而提高熱處理工藝的實際效果，能夠降低實際工作失誤，提高實驗效率。甚至通過該技術(shù)能夠模擬現(xiàn)實工作不能達到的操作，比如完全退火和等溫退火等，能夠預(yù)防金屬材料的變形。熱處理CAD 技術(shù)的具體模擬過程是研究人員首先使用CAD 技術(shù)還原整個熱加工過程，在這之中，主要包括了具體熱工工序，在設(shè)置工序的過程中，需要綜合考慮金屬材料的化學(xué)性能和物理性能以及熱加工的實際要求等，在模擬的過程中，需要及時地將步驟中存在的問題進行相應(yīng)的修改和完善，實際上，熱處理CAD 的技術(shù)主要是信息技術(shù)電腦技術(shù)在加工領(lǐng)域中的應(yīng)用，這些技術(shù)使得熱處理技術(shù)生產(chǎn)變得更加高效。

（三）分析化學(xué)薄層滲透熱處理技術(shù)

對于這種技術(shù)來說，主要是通過化學(xué)反應(yīng)的方式對金屬材料進行相應(yīng)的熱處理，經(jīng)過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，金屬材料的薄層能夠得到相應(yīng)的滲透，該材料就會在很大幅度上提高其堅韌性。傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)是使用燃料進行熱處理，然而這種技術(shù)打破了傳統(tǒng)的處理過程，具有更好的節(jié)能減排作用，而且熱處理時間快。現(xiàn)如今這種技術(shù)在實際生產(chǎn)的過程中是存在十分廣泛的應(yīng)用。

（四）分析振動時效處理技術(shù)

在金屬材料實際進行加工的過程中，振動時效處理技術(shù)是十分重要的內(nèi)容，由于金屬材料間熱處理將會受到機械設(shè)備帶來的影響，使其自身出現(xiàn)較大的一個震動，金屬材料受到較大振動力，就會導(dǎo)致其出現(xiàn)錯位或者位移等情況，加工出來的產(chǎn)品就會出現(xiàn)質(zhì)量問題。所以使用振動時效處理技術(shù)，其主要作用是對機械設(shè)備產(chǎn)生的振動進行干預(yù)，使其能夠降低震動對金屬材料帶來的影響，在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)加工產(chǎn)品的精確度和質(zhì)量。

（五）分析真空熱處理的技術(shù)

通過燃料加熱的熱處理技術(shù)，氧氣是屬于不可缺少的主要物質(zhì)，因此在有氧環(huán)境下進行熱處理，金屬材料表面會出現(xiàn)氧化的作用，就會對其性能造成影響。于是為了解決該問題，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，研究者們實現(xiàn)了真空熱處理技術(shù)，即在沒有氧氣環(huán)境中對材料進行熱處理，避免了金屬材料氧化。這種技術(shù)的主要優(yōu)勢就是防止金屬材料氧化，同時在真空的環(huán)境下，低壓滲透材料能夠直接進行高壓氣淬施工，因此可以對熱處理流程進行縮短，保證熱處理效率得到提升。

總結(jié)：綜上所述，金屬材料熱處理工藝和技術(shù)變得更加成熟，不僅能夠提高金屬材料的綜合性能，而且在一定程度上有助于推動我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且熱處理工藝還能夠符合當前人類節(jié)能環(huán)保的理念，能夠降低金屬材料的處理成本。于是研發(fā)和創(chuàng)新金屬材料熱處理工藝和技術(shù)值得各個相關(guān)研究者的重視，在應(yīng)用過程中，需要嚴控管控好熱處理的各個工藝環(huán)節(jié)，從而增加熱處理技術(shù)的水平。隨著科學(xué)技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，金屬材料的應(yīng)用性能將會更好，我國的工業(yè)化發(fā)展將會不變得更加完善。我們需要重視的是提高熱處理加工效率，并且需要熟知熱處理和金屬材料之間的關(guān)系，熟練掌握熱處理工藝和技術(shù)，使得金屬材料的性能更加優(yōu)異。