金屬材料熱處理節(jié)能新技術的運用探討

苑大偉

（1.山鋼股份濟南分公司，濟南 250100；2.遼寧科技學院冶金系，遼寧 本溪 117004）

金屬材料熱處理節(jié)能新技術的運用探討

苑大偉1，2

（1.山鋼股份濟南分公司，濟南 250100；2.遼寧科技學院冶金系，遼寧 本溪 117004）

隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進步，對金屬材料的性能也提出了更高的要求，熱處理工藝就是為了滿足更好的工業(yè)生產(chǎn)而出現(xiàn)的。而在越來越重視節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)在，受到科技進步和環(huán)保方面的要求，對熱處理工藝的節(jié)能技術也提出了更高的要求。本文就從金屬材料熱處理技術的現(xiàn)狀進行分析，并對熱處理節(jié)能新技術的應用進行了探討。

金屬材料；熱處理；節(jié)能新技術；運用

0 前言

熱處理技術是目前最常見的金屬材料加工技術，由于在運用的過程中需要消耗大量資源和能源，同時還會產(chǎn)生大量的污染物。因此在社會不斷進步，并提倡資源節(jié)約和環(huán)境友好的現(xiàn)在，金屬材料熱處理節(jié)能新技術的研發(fā)和運用，受到了廣泛的關注。

1 金屬材料熱處理工藝的現(xiàn)狀分析

金屬材料熱處理工藝是指，將金屬材料置于介質中，并加熱到適宜溫度。通過對溫度的加熱、保持、冷卻等過程，改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構，從而達到控制其性能的目的。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的金屬熱處理廠總數(shù)多達1萬8千多家，相關從業(yè)人員有40萬人左右。但和很多發(fā)達國家相比，我國的金屬材料熱處理工藝存在生產(chǎn)效率極其低下、能源利用率低等一系列問題。表現(xiàn)在以下方面：

1.1 處理設備陳舊，工藝相對落后

改革開放之后，我國的工業(yè)得到了極大發(fā)展，與之相關的金屬材料熱處理技術也很到了很大發(fā)展。但是由于受到資金和技術力量的限制，無論是大型企業(yè)，還是小型工廠，所使用的熱處理技術和設備與發(fā)達國家相比都存在很大差距。而由于設備的陳舊和工藝的落后，其不僅造成了能耗過高，且會造成大量污染，使的經(jīng)濟效益和社會效益都無法得到有效提升。

1.2 能耗相對較好，能源的有效利用率低

我國的金屬熱處理廠數(shù)量眾多，但工藝水平參差不齊，除了少數(shù)個別企業(yè)具備一定的優(yōu)秀工藝外，大多金屬熱處理廠還是走的粗放型的經(jīng)驗模式，其不僅能源消耗率高，在能源利用方面也存在很大的浪費情況。據(jù)資料分析，在上世紀70年代，歐美日等發(fā)達國家就已經(jīng)將金屬熱處理能耗控制在了350 kW · h/t的水平，而我國進入21世紀，才逐漸使其能耗將至600 kW · h/t左右的水平，與發(fā)達國家還存在巨大差距。

1.3 產(chǎn)品的合格率低，常需返修處理

由于我國很多金屬熱處理廠的設備陳舊，其工藝水平整體偏低。因此，生產(chǎn)出的成品很多也達不到要求，致使整體的產(chǎn)品合格品處于一個較低的水平。部分產(chǎn)品的返修了甚至達到了20%的水平，需要進行返修和再加工處理，這樣的材料處理過程不僅造成了能耗的高企，也使得造成的污染更重。

1.4 熱處理行業(yè)的技術人才缺失

科技是第一生產(chǎn)力，而科技的發(fā)展離不開人才的貢獻。但我國熱處理行業(yè)卻面臨技術人才匱乏的狀況，而不少高校取消該專業(yè)的設置，也加劇了這一行業(yè)人才的積累。而另一方面，很多老工人雖然具備良好的行業(yè)經(jīng)驗，卻對新技術新知識缺乏了解，固話的思維方式也不利于新技術的傳播和運用。這兩個方面都影響了行業(yè)的科技更新速度，阻礙了行業(yè)發(fā)展。

2 金屬材料熱處理節(jié)能新技術的運用探討

針對上述問題，除了要加強金屬熱處理工藝的技術人才培養(yǎng)之外，更要重視金屬材料熱處理節(jié)能技術的引進和更新?lián)Q代。以下金屬材料熱處理節(jié)能新技術的是當前引進和運用工作的重點：

2.1 激光熱處理技術分析

激光熱處理技術，顧名思義，就是利用激光進行金屬材料的熱處理技術，由于激光束具有高密度和穿透性強等特點，可以用其對金屬表面進行硬化或合金化處理，在改變金屬表面的性質方面作用重大，也是其他技術無法簡單實現(xiàn)的。由于激光束的穿透力強，所以可以讓金屬的表面很快升溫到熔點，這就能讓金屬的表面變得更加緊實而堅硬。當金屬表面硬化之后，加熱溫度低于熔點，金屬表面會出現(xiàn)奧氏體化的現(xiàn)象，這是急速自冷淬火就能很好的提高金屬表面硬度，達到生產(chǎn)工藝的性能要求。這種方式不僅具有升降溫度快，還無需對材料進行淬火預熱工藝，使得生產(chǎn)效率大大提高，而相應的能耗和污染則大大降低。

2.2 化學熱處理薄層滲透技術分析

這種方式是目前熱處理節(jié)能技術中運用最為廣泛的一種技術。在熱處理的過程中，需要首先保證技術材料的性能，而傳統(tǒng)熱處理工藝往往會在金屬材料表層添加一些化學元素，這會對金屬的性能造成一定影響。而化學熱處理薄層滲透技術的運用，能降低金屬材料涂層的厚度，使加熱時間大大降低，也能最大程度的保證材料的性能。實踐證明，若金屬材料的表面滲碳層厚度減少1/3，那么整體的用電量也會減少1/3左右，節(jié)能效果十分顯著。

2.3 真空熱處理技術分析

傳統(tǒng)的熱處理工作中，很多金屬材料的處理的過程中會出現(xiàn)氧化問題，這不僅影響了金屬性能，也很大程度上影響了產(chǎn)品的合格率。而目前的真空熱處理技術就能在很大程度上解決這一問題，雖然當前的技術水平還不能達到大規(guī)模的真空環(huán)境操作。但只要將熱處理工藝置于10Pa以下的環(huán)境中就可以達到理想的效果。在這一環(huán)境下，金屬材料的熱處理一般不會受到氧化而影響性能，避免了傳統(tǒng)方法氧化后出現(xiàn)產(chǎn)生氣孔、材料變形等問題的出現(xiàn)。對縮短生產(chǎn)時間，提供生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)污染都有良好的作用。

2.4 振動時效處理技術分析

由于受到工藝水平和生產(chǎn)環(huán)境的制約，部分金屬材料進行熱處理后，會在金屬材料內部出現(xiàn)一些微小裂紋等情況。若不進行相應處理，不僅會影響金屬材料的使用壽命，甚至造成產(chǎn)品的不合格而需進行再加工。而振動時效處理技術就能針對性的解決這一問題，振動時效處理技術能夠利用不同頻率的振動來實現(xiàn)熱處理的失效控制和處理，從而降低金屬加熱的所需時間，這在一定程度上能降低能源的消耗，使生產(chǎn)成本也得到相應的降低。

3 結束語

就當前的現(xiàn)狀來看，我國的金屬材料熱處理工業(yè)還有很大的提升空間。高效節(jié)能的生產(chǎn)出相應的金屬材料是保證我國機械制造業(yè)不斷發(fā)展的前提，相關金屬熱處理企業(yè)只有注重新技術的研發(fā)和應用，才能在完成節(jié)能環(huán)保目標的同時，提高其生產(chǎn)效率，促進產(chǎn)品品質的提升。

參考資料：

［1］門志遠.我國金屬材料熱處理節(jié)能新技術與應用探析［J］.電子制作，2015（02）：241.

［2］苗高蕾.金屬材料熱處理技術的發(fā)展［J］.時代農機，2015（11）：23+26.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.052