對金屬材料熱處理技術的幾點探討

摘 要：隨著技術的不斷發展進步，機械制造業在現階段也有了突飛猛進的發展。金屬材料是機械制造業發展的基礎，在機械制造過程中對金屬材料進行熱處理，可以大大改善金屬材料的的加工性能和使用性能。文章分析了目前我國金屬材料熱處理技術的研究現狀，并簡要介紹了傳統熱處理技術和熱處理新技術。通過對金屬材料熱處理技術的研究和探討，希望能對機械制造的能力和水平有所提升。

關鍵詞：金屬材料；熱處理技術；新技術

1 概述

近些年來，隨著工業和制造業的迅猛發展，給我國的環境和能源也帶來了很多突出的問題。環境的惡化、能源消耗嚴重等問題引起來人們環保意識的加強和對能源消耗的關注，并將研究重點集中于新的科學技術和生產工藝的研發。金屬材料熱處理技術是我國機械工業發展的重要技術，能夠為工業金屬質量提供保障，熱處理技術越先進，金屬材料的質量越好。在金屬制造業中，金屬材料的熱處理技術在金屬材料中占據的比重巨大，在這一過程中會產生一定的有害物質，造成生態環境的污染，同時該過程耗電量巨大，對能源消耗過高。若在這一領域采取節能措施，將有效解決金屬材料熱處理耗電量巨大的問題。因此，在工業金屬材料熱處理技術應用過程中，應該積極推進節能處理方法，促進金屬材料朝著可持續發展的方向前進。

2 我國金屬材料熱處理技術現狀

金屬材料的熱處理是指為了改變金屬的相關性能，將需要加工的金屬材料置于特定的介質中，通過加熱、保溫、冷卻等一系列處理方法，改變其金屬表面或者內部結構發，使其性能朝著人們所需要的性能方向改變的一種工藝方法[1]。下面是目前我國金屬材料熱熱處理技術的發展現狀。

2.1 能源消耗高，利用率低

相關研究調查顯示，現階段我國的各類金屬熱處理企業將近2萬多家，是一個龐大的群體，整個行業的能源消耗量是全國總能耗的30%[2]。有限的資源約束與巨大的能源消耗之間的反差，迫使行業的金屬材料熱處理技術朝著更加節能的方向發展。同時，在工業化生產過程中，國內企業并沒有將提高能源利用率放在首位，相比而言，國外企業更加看重能源利用率的問題，在一些發達國家的工業化生產階段，其能源的利用率普遍要高于我國能源利用率我國金屬熱處理行業的典型特征是能源消耗高，能源利用率低，環境污染嚴重，能源未被充分利用，整個行業生產效率相對較低。

2.2 設備落后，技術水平較低

隨著科學技術和社會經濟的不斷發展和繁榮，我國機械工業的發展也取得了很大的進步和成就。目前，工業制造業的發展在國民生產總值中所占的比例仍在不斷上升，我國眾多金屬材料熱處理企業也面臨著前所未有的發展機遇。但和國外發達國家相比，我國的金屬材料熱處理技術的工藝水平還存在一定的問題有待提高和突破。由于我國經濟和科技等方面與發達國家相比還存在一定額差距，因此金屬材料熱處理的工藝設備相對還是比較落后的。雖然目前金屬材料的熱處理工藝已經得到了行業內的廣泛應用，但在實際操作過程中，熱處理在節能方面還是存在一定的短板，相比而言整個行業技術水平還是落后于發達國家的。特別是對于一些小企業，由于資金以及規模的局限性，其生產設備相對比較落后，技術水平也比較低，在進行金屬材料的熱處理過程中，不僅造成了資源的浪費，而且產生了大量的污染物質進入大氣，給資源節約型、環境友好型的生態政策的實施帶來很大的壓力。

2.3 專業技術人員匱乏

相關專業技術人員的匱乏是造成我國金屬材料熱處理技術落后于發達國家的重要原因之一。科學技術是人類社會發展的第一生產力，而專業的技術人才是科技不斷發展的源源動力，行業的不斷發展與人才的不斷發展是緊密相關的，人才是將科技轉化為生產力的動力。現階段我國工業企業的大部分專業技術人員都是年紀偏大的老工人，其生產經驗豐富，但對于新技術和新設備的掌握應用上還是存在一定難度的。一個具有生命力和發展前景的企業，只有不斷注入新血液，引進專業技術人才能幫助企業不斷改革創新，學習國內外先進技術，幫助企業更好更快地發展。金屬材料熱處理節能技術的發展受到阻礙的原因之一就是缺少相關專業人才，因此現階段培養專業技術人才也是機械工業行業生產發展急需解決的問題之一。

3 金屬材料熱處理技術

金屬材料經過熱處理技術加工后，在保證其內部化學性質和化學組成不變的條件下，大大改善了金屬材料的加工性能和使用性能。傳統的熱處理技術主要有基本熱處理、表面熱處理、化學熱處理等。隨著科學技術的不斷改進和節能、環保理念的提出，相繼也出現了一系列新型的熱處理技術如真空熱處理技術、感應熱處理技術等。

3.1 傳統熱處理技術

3.1.1 基本熱處理。基本熱處理指對加工材料進行適當的溫度加熱處理，從而改善材料的整體組織和結構性能的過程[3]。一般分為退火、正火、淬火和回火等工藝。退火是指將加工材料加熱到一定溫度后，在進行緩慢冷卻的過程。其主要作用是降低加工材料的硬度，增強其可塑性；正火是指將加工材料加熱到Ac3以上后，進行適當保溫，然后取出在空氣中冷卻。其主要作用是細化晶粒，均勻組織，降低應力；猝火是指將加工材料加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，以大于臨界冷卻速度獲得馬氏體組織的工藝。其主要作用是調整和改善加工材料的性能，為回火做好組織準備；回火決定了金屬材料的使用性能和壽命。淬火只有在配以適當的回火后才能增強金屬材料的性能，延長材料的使用壽命。

3.1.2 表面熱處理。表面熱處理主要是對金屬材料的表層進行熱處理，在保證材料內部韌性和塑形良好的前提下，使得材料表層獲得堅硬且耐磨的馬氏體組織[4]。在工業制造中，通常對中碳或中碳合金鋼材料進行表面熱處理工藝。其原理是快速加熱金屬材料至其表面達到淬火溫度，并在熱量傳至材料內部前進行冷卻，低溫回火等操作，從而獲得馬氏體組織。

3.1.3 化學熱處理。化學熱處理的原理是將介質中的活性原子滲入到到金屬材料表面，從而改變金屬材料表面的化學成分、組織結構和性能[5]。經過化學處理的金屬材料，一般具有較強的耐磨性、抗疲勞性和抗蝕能力。

3.2 熱處理新技術

3.2.1 真空熱處理技術。真空熱處理是指全部或部分熱處理工藝在真空狀態下進行。在真空狀態下進行金屬材料的熱處理，可實現無氧化、無脫碳、變形小、去磷屑、脫脂除氣等作用，大大提高了熱處理質量。經過真空熱處理技術加工的金屬材料，其表面變得潔凈明亮，材料性能和穩定性也得到了很大的提高。真空熱處理技術是真空技術和熱處理技術完美結合的新型熱處理技術，它是在壓強低于一個大氣壓的氣氛條件下進行的熱處理工藝。

3.2.2 感應熱處理。感應熱處理是指通過電磁感應使金屬材料內部產生漩渦進而對其進行加熱的工藝過程。在工業生產過程中，感應熱處理可以提高生產效率，降低生產成本、減少能源的消耗、減輕環境的污染，作為清潔型的熱處理技術，感應熱處理技術將是未來金屬材料熱處理新技術的發展方向。

4 結束語

在金屬熱處理技術方面，我國相關金屬材料熱處理企業應該逐漸轉變傳統思想觀念，進一步引進新設備、新技術以及先進人才，注重能源的利用率，在減少能源消耗的前提下不斷提高企業的生產效率和經濟效益。相信未來在可持續發展理念的推動下，金屬熱處理節能新技術的研究將會有進一步的提高和突破。

參考文獻

[1]苗高蕾.金屬材料熱處理技術的發展[J].時代農機，2015，42（11）：23-23.

[2]羅文娟.中國工業行業能源強度對全要素生產率變化的影響研究[D].暨南大學，2014.

[3]譚磊.熱處理及合金元素對高鉻鑄鐵組織與性能的影響研究[D].湘潭大學，2015.

[4]魯思淵，陳蘊博，姚可夫，等.不同工藝下馬氏體不銹鋼組織演變及其對表面光潔度和耐蝕性的影響[J].材料熱處理學報，2015，36（S1）：223-229.

[5]洪桂香.模具表面化學熱處理工藝的透析[J].特鋼技術，2015，21（4）：1-7.