談金屬材料加工及熱處理技術發展范文

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摘要：近年來，我國經濟迅速發展，金屬材料有關各行各業迅速發展。金屬材料發展，決定著金屬材料有關各行各業的未來發展。提高金屬材料性能，積極開展新技術新材料創新，能夠提高金屬材料性能，保證質量，提高能源利用效率。金屬材料加工及熱處理技術能夠優化金屬材料性能，熱處理新工藝在金屬材料性能提升上有著顯著的作用。本文分析當前金屬加工及熱處理技術發展現狀，分析工藝與應用，以此為相關工作者提供參考意見。

關鍵詞：金屬材料；熱處理技術；加工；發展現狀；工藝

隨著當前社會科技的不斷進步與迅速發展，金屬材料加工及熱處理技術在不斷地改進，也在不斷的創新完善，加工及熱處理新工藝類型也越來越多。這些新工藝的開發，挖掘出了金屬材料的不同性能，激發了金屬材料的潛能。在熱處理新工藝實施中，離子束表面改性工藝代表性較強，這些工藝最大的特點在于能夠將金屬表面的化學成分改善，以此改造金屬表面性能。以此在不改變本質、尺寸與體積的基礎上，展現其目的性性能。這些工藝包含：強烈淬火技術、環已烯滲碳技術、微波滲碳技術等，這些新工藝在金屬材料性能提升上有著顯著的作用。熱處理新工藝能夠將金屬材料產品的硬度、韌性提升，就耐高溫與抗壓方面有著重要的意義，其強烈淬火技術能夠將金屬材料的綜合力學性能提升，環已烯滲碳技術可最大程度地將產品的畸變性減少，而微波滲碳技術能夠降低金屬材料的損傷，應用優勢顯著。

一、金屬材料熱處理工藝概述

熱處理指的是金屬材料通過一系列的熱處理手段，改變性能與性質，以此提高金屬性能，包括：加熱處理方式、保溫處理方式與降溫處理方式。當前生活、生產各個層面均需要熱處理的支持，金屬材料通過熱處理之后，可將表面的硬度增強。以此同時，該技術的應用能夠提升金屬材料的柔韌性，還能夠增強金屬材料的抗磨損性與抗疲勞性，材料經過熱處理之后，制作成金屬零件，以此將金屬零件的使用壽命延長，實現了節能減排、綠色環保的理念。（見圖1）現階段熱處理作用被人們所認知，與傳統熱處理不同的是，這一熱處理技術轉變了原本“加熱－保溫－降溫”流程，選擇的是更加先進、高級的技術實施金屬材料處理，這類處理技術能夠大幅度地提升金屬材料的硬度，可將材料脆性減少，意義較大。

二、金屬材料熱加工工藝和技術內容

（一）化學加工方面。這一工藝選擇的是薄層滲透方案，通過對金屬材料實施相應的化學處理，借助化學方式進行加熱處理，促使金屬材料滲透薄層，以此將金屬材料物質本身硬度與韌性提升。在化學處理金屬材料過程中，這些手段能夠促使金屬材料減少物理加工，以此減少金屬材料的損耗，節省金屬產品制造階段、加工階段的不必要成本投入，減少一定生產污染。換而言之，通過對金屬材料實施化學加工薄層滲透處理，不需要深層處理金屬材料，能夠將金屬材料原本的優質特性保存，加工步驟較為簡單，可將金屬材料的加工效率與質量提升?；瘜W熱處理技術借助化學反應處理金屬材料，其工藝原理在于將金屬表面性能、成分改變，完善金屬復合材料，隨著我國科學技術的進步，化學熱處理薄層滲入技術在金屬材料熱處理內得到了廣泛的應用。該技術能夠將金屬表面性能改善，不需要深入進行金屬表層處理，由于深入過度，將會導致金屬性能出現轉變，使得資源浪費，導致金屬材料的優越性能降低，加重污染，使得生產成本增加?；瘜W熱處理薄層深入技術，能夠提升效率，降低能耗，避免污染，以此增加材料的使用壽命。

（二）計算機仿真技術。該技術在金屬材料加工工藝、加工技術方面的應用，屬于金屬材料加工內的重要內容。通過借助CAD軟件能夠進行智能管理，實施智能控制，在3D仿真技術支持下，能夠模擬實現新技術、新工藝，CAD軟件可復原處理金屬材料，完善熱加工技術。在電腦軟件上能夠研究、分析熱加工步驟內的問題，確保實際加熱工作熱處理措施更加的科學與合理，見下圖2。以熱加工CAD模擬仿真技術作為支持，在金屬熱加工中，選擇合適的金屬材料，就可順利開展工作，在熱加工內能夠優化材料，實現優化使用，展現熱加工節能理念。除此之外，這類CAD軟件技術，能夠提前預見熱處理效果、熱處理過程，能夠分析熱處理中可能出現的問題，促使工作人員結合出現的問題，制定相應的解決措施，減少金屬材料內可能出現的問題，避免對金屬產品最終質量產生威脅。

（三）激光處理工藝技術。該技術近幾年屬于先進金屬熱處理技術，近幾年得到了廣泛應用。激光本身的穿透性較強，就金屬材料本身外表堅硬、不利于物理加工的情況，借助激光切割方式可實現相應的工作，這類激光就金屬材料熱處理應用優勢顯著。激光熱處理工藝技術，能夠加強金屬材料的硬度，且工藝與技術能夠與計算機數控技術密切結合，借助完整的編程內容可切割，以此精準控制激光軌道，促使金屬材料熱加工工藝與熱加工技術能夠得到穩定保障，確保質量合理，以此智能化加工，提升加工精準度。

（四）CAD技術。該技術要借助計算機處理技術完成熱處理操作，通過模擬生產環境，能夠對金屬材料進行熱處理。這類技術本身是綠色新型的熱處理技術，就節能排減效果顯著，這類技術可科學分析環境熱處理，借助合理的結構，可完善熱處理技術，確保正常運行，能夠在一定程度上提升效率，降低對環境的污染。這類技術的節能作用較好，可精準的預測熱處理操作內的問題，實施有效的處理措施，將能量損耗減少。

（五）真空處理技術。該技術中真空為熱處理環境，在真空環境內，不少常規熱處理技術可順利進行，能夠將熱處理效率與質量提升，促使金屬表面更加的光滑，這類技術的應用可節省時間，從預熱到保溫能夠合理控制，縮短反應時間。這類技術運行階段，可確保金屬材料性能，避免高溫引發損壞。這類操作能夠節約時間，可以避免金屬材料氧化，確保金屬材料性能穩定。但是該技術對成本支持要求較高，使用需慎重考慮。金屬材料熱處理技術對含量要求較為嚴格，該技術要求為高標準要求。

（六）振動時效處理技術。該技術一般選擇的是振動形式，可將材料內部應力消除，穩定材料性能，避免材料出現變形。這類技術通過借助有關技術，可有效控制計算機設備，減少成本、縮短生產周期，還可有效節約電能，改善傳統技術缺陷。該技術要通過熱處理爐、電腦設備等，節能效果較好，材料質量對新型振動時效處理技術設備要求高。

（七）超硬涂層技術。該技術能夠將工具表面的強度與硬度提升，將工具使用壽命增加。該技術可確保材料性能最佳，很大程度的提升硬度，與當前技術材料加工硬度要求契合。當前，借助設備、計算機技術能夠監控該技術，可提升生產效率，以此發揮節能減排、綠色環保的作用。

三、金屬材料熱加工熱處理工藝和技術的發展

鋼制部件內可控氣氛屬于熱加工工藝技術內的關鍵內容，可控氣氛熱加工技術的應用可更好的保障材料質量，在熱加工工作中，鋼材料熱加工伴隨著大量的氧化現象，嚴重損壞鋼材料表面的氧化，可控氣氛熱加工工藝技術可有效地解決這一問題，能夠避免鋼材料在熱加工內遭受氧化損壞。

四、采用節能的熱處理工藝

熱處理通過金屬材料加熱、保溫與冷卻過程，能夠合理地控制材料質量，提升材料質量。耗能主要集中在加熱保溫階段，近幾年，熱處理工作人員將傳統的思維方式打破，縮短了加熱時間、保溫時間，借助余熱具備較好的節能效果。

（一）縮短熱處理加熱時間、降低加熱溫度

1、零保溫淬火“零保溫”淬火指的是在工件加熱且達到淬火溫度之后，不進行保溫，立即進行冷卻處理。與常規的熱處理工藝相比，該工藝將奧氏體組織均勻化省去，除去了保溫環節，可降低20％～30％的能耗，以此將勞動生產率提升。

2、不均勻奧氏體加熱淬火通常在選擇淬火加熱時，將鋼加熱到奧氏體狀態就充分保溫，促使碳化物得到有效溶解，均勻化奧氏體。但這一操作所需時間較長，若奧氏體達到均勻化后，施行淬火不會影響其淬火與回火性能，在某些情況下，性能較好。

（二）縮短化學熱處理過程

1、薄層滲入技術傳統觀念認為，滲透性能與材料厚度成正比。不可否認的是，較深的滲層不會降低制件的韌性，很難將性能提升，會導致能源浪費，使得成本增加。與此同時，由于加熱時間增加，會導致污染加劇，通過確定合理的滲層深度，能夠將產品質量提升，具備顯著的節能減排意義。比如：在自行車鋼球生產階段，選擇薄層滲碳后，可將生產效率提升42.0%，可節省30.0%的電能，甲醇與煤油的能量消耗可下降52.0%，相比之前壽命提升2倍，節能環保效果顯著。

2、低壓真空滲碳滲碳溫度決定著滲碳速度，作用顯著，通過將滲碳溫度提升，可將工藝時間縮短。該工藝能夠提升滲碳溫度，屬于可靠的控制技術，可解決深層滲碳問題，優越性較大。該技術多應用在大尺寸工件深層與超深層滲碳內，可將工藝時間縮短50％，就能源節約、生產率提升有著十分重要的意義。

3、稀土催滲技術該技術與其他的催滲技術相比，其差別在于該技術稀土原子具備特殊的電子結構，其化學活性較強，能夠將碳、氮原子共同滲入到被滲基體內。在化學熱處理中，稀土原子活化催滲作用顯著，能夠提升滲速，可將速度提升20.0%-30.0%，滲氮速度能夠提升40％～50％，節能效果顯著。與此同時，稀土元素滲入鋼件表層，可將滲層組織與滲層性能改善與提升。

五、結束語

綜上所述，隨著金屬材料加工及熱處理工藝的迅速發展，技術的不斷進步，現階段金屬材料經過加工及熱處理之后，其硬度、柔韌度與延展度增強，選擇不同的加工及熱處理工藝技術，能夠提高材料性能，確保材料質量，降低生產成本?？梢姡庸ぜ盁崽幚砑夹g現實意義較高，可將金屬材料的浪費降低，能夠避免金屬材料生產階段對環境造成的污染，可將金屬材料的應用范圍擴大。

作者：劉斌 單位：河南省冶金規劃設計研究院有限責任公司