金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用研究

趙建剛

【摘 要】在近幾年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城鎮(zhèn)化建設(shè)和工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程都不斷加快，這就大大增加了金屬材料的需求量，同時(shí)也提高了金屬材料質(zhì)量要求。目前隨著人們環(huán)保意識(shí)的增加，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)制造工藝也提出了個(gè)更高的要求，其中在金屬材料熱處理環(huán)節(jié)中，由于會(huì)產(chǎn)生較大能耗，且污染嚴(yán)重，因此就需要加強(qiáng)應(yīng)用節(jié)能新技術(shù)，這在降低污染排放量的同時(shí)，也能夠提高生產(chǎn)效率，對(duì)促進(jìn)金屬制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。本文主要是對(duì)我國(guó)金屬材料熱處理現(xiàn)狀以及金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用兩個(gè)方面做出了詳細(xì)的分析和研究。

【關(guān)鍵詞】金屬材料；熱處理工藝；節(jié)能新技術(shù)；應(yīng)用

在現(xiàn)代制造技術(shù)中，對(duì)金屬材料的熱處理比較重視，也強(qiáng)調(diào)制造技術(shù)發(fā)展和制造的可持續(xù)性，如材料鍛軋成型、鍛造、冶煉等，但在金屬材料熱處理中會(huì)對(duì)環(huán)境造成較大污染，且能耗高，在發(fā)展過(guò)程中人們一直也都加強(qiáng)研究如何降低能耗，實(shí)現(xiàn)能效、節(jié)能減排。其中在金屬材料熱處理中通過(guò)應(yīng)用各種節(jié)能新技術(shù)就能夠有效解決這一問(wèn)題，因此還需要加大對(duì)這一方面的研究和開(kāi)發(fā)。

一、我國(guó)金屬材料熱處理現(xiàn)狀

目前我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展比較快，這會(huì)更好的促進(jìn)熱處理行業(yè)發(fā)展，在各個(gè)地區(qū)都加大了對(duì)熱處理工藝材料生產(chǎn)廠(chǎng)、熱處理設(shè)備制造廠(chǎng)、熱處理專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)的建設(shè)，雖然生產(chǎn)規(guī)模得到了進(jìn)一步擴(kuò)大，但同時(shí)能源消耗也大大增加，而且熱處理行業(yè)還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重浪費(fèi)。由于沒(méi)有廣泛的應(yīng)用金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)，整個(gè)行業(yè)仍然還是粗放式管理模式，這就導(dǎo)致造成能源消耗大的原因較為多樣、復(fù)雜，其中硬件問(wèn)題是首要原因，設(shè)備不夠精良，比如裝爐量不足、設(shè)備負(fù)荷率低等問(wèn)題都會(huì)增加生產(chǎn)損耗[1]。因此，對(duì)于金屬材料熱處理行業(yè)來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)技術(shù)改造是十分必要和關(guān)鍵的，并且還需要加強(qiáng)應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和增效。

二、金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用

對(duì)于金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)來(lái)說(shuō)，其發(fā)展方向主要是以靈活、清潔、低耗、高效、優(yōu)質(zhì)為主，為了全面實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，還需要有效結(jié)合節(jié)能、污染防治以及機(jī)械工業(yè)發(fā)展，最大限度的降低在熱處理加工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)脫碳、氧化等問(wèn)題，避免產(chǎn)生較多的熱處理廢品，優(yōu)化熱處理工藝，實(shí)現(xiàn)熱處理產(chǎn)業(yè)低污染、低排放、低能耗發(fā)展。

（一）熱處理超硬涂層技術(shù)

在機(jī)械制造業(yè)中對(duì)工具零件的需求比較大，將超硬涂層技術(shù)應(yīng)用到工具零件加工過(guò)程中，就能夠達(dá)到節(jié)能效果。在模具和刀具實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用轟擊化學(xué)熱處理辦法，表面就能夠?qū)崿F(xiàn)沉積硬化，再通過(guò)濺射處理2mTiN，就能夠有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命[2]。尤其是在自動(dòng)化生產(chǎn)中，將高新設(shè)備應(yīng)用到熱處理行業(yè)當(dāng)中，自動(dòng)電腦監(jiān)控?zé)崽幚砣^(guò)程，在減少處理環(huán)節(jié)時(shí)間的同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量也能夠得到顯著提升，這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是改變了加熱源，這樣就能夠很好的實(shí)現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)目標(biāo)。

（二）化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)

熱處理是保證材料性能的關(guān)鍵手段，目前我國(guó)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了技術(shù)領(lǐng)域的突破，推翻了原先金屬表層滲入化學(xué)原色不會(huì)對(duì)材料性能產(chǎn)生影響的傳統(tǒng)觀念。就傳統(tǒng)熱處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，由于加熱時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，會(huì)增加耗電量，產(chǎn)生嚴(yán)重污染。而且金屬材料熱處理中通過(guò)應(yīng)用化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)，就能夠很好達(dá)到節(jié)能效果，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)減少滲碳層，就能夠在同等條件下節(jié)約33%左右的電能[3]。我國(guó)人口眾多，對(duì)自行車(chē)的需求量和使用量都比較多，這就需要大量的鋼球材料，而在鋼球生產(chǎn)中通過(guò)應(yīng)用薄層滲碳技術(shù)，不僅僅能夠提高生產(chǎn)效率，同時(shí)還能夠有效節(jié)約電能，大幅度降低對(duì)煤油、甲醇等能源的需求量，減少成本支出，且節(jié)能環(huán)保。

（三）熱處理CAD技術(shù)

從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，熱處理屬于資源消費(fèi)密集型行業(yè)，廣泛應(yīng)用了CAD節(jié)能技術(shù)，該技術(shù)原理是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，對(duì)熱處理工藝流程進(jìn)行深入研究，提高設(shè)計(jì)合理性和科學(xué)性。在噴霧冷卻、噴淋等環(huán)節(jié)中對(duì)CAD技術(shù)的使用比較多，而在正確選擇淬火方法和淬火劑的過(guò)程中也能夠發(fā)揮出重要作用，有助于減少?gòu)U棄排放量，加快滲碳過(guò)程，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保生產(chǎn)[4]。另外CAD技術(shù)作為綠色生產(chǎn)的重要標(biāo)志，在多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域生產(chǎn)中都得到充分應(yīng)用。在節(jié)能設(shè)計(jì)中通過(guò)應(yīng)用三維溫度場(chǎng)計(jì)算方法，并加強(qiáng)對(duì)熱處理余熱利用和回收辦法的應(yīng)用，也能夠有效減少能源能效，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。

（四）熱處理振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)

振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)是金屬制件中應(yīng)用的一種節(jié)能技術(shù)，其目的是為了將金屬制件中殘余的應(yīng)力消除干凈，保證產(chǎn)品不變形、不開(kāi)裂，符合合格標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的時(shí)效工藝中，會(huì)由于加熱時(shí)間較長(zhǎng)而出現(xiàn)能耗大、時(shí)間長(zhǎng)、成本高的惡性循環(huán)現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大污染。在熱處理中通過(guò)應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)，就能夠大幅度降低能源消耗，增加企業(yè)生產(chǎn)利潤(rùn)，另外金屬的韌性也得到進(jìn)一步提高，產(chǎn)品質(zhì)量顯著增加[5]。

（五）激光熱處理技術(shù)

對(duì)于熱處理行業(yè)的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，主要表現(xiàn)為環(huán)境污染嚴(yán)重、資源消耗大、能耗高，激光熱處理技術(shù)作為一項(xiàng)全新的節(jié)能技術(shù)，是利用高功率密度激光束硬化金屬表面，實(shí)現(xiàn)合金化處理，金屬表面特性有所改變，并且在激光過(guò)程中還能夠產(chǎn)生獨(dú)特的性能變化。激光熱處理技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)將金屬表面加熱至熔化臨界點(diǎn)，在快速奧氏體化后急速淬火，就能夠迅速硬化金屬表面，進(jìn)而增加金屬組織細(xì)密程度，增強(qiáng)其耐磨性和硬度。該技術(shù)在刀具刃口、夾角、微區(qū)、深溝、管孔等局部區(qū)域熱處理中的應(yīng)用效果較為顯著，尤其是在熱處理工藝中需要大量應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠大大提高其自動(dòng)化程度，獲得良好的節(jié)能效果。

（六）真空熱處理技術(shù)

在機(jī)械制造的熱加工環(huán)節(jié)中，真空熱處理技術(shù)作為一項(xiàng)新型節(jié)能技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，在該技術(shù)中是無(wú)氧處理介質(zhì)，因此在滲碳零件處理過(guò)程中不會(huì)對(duì)內(nèi)部零件造成氧化。真空熱處理技術(shù)中由于滲碳溫度比較高，所以產(chǎn)品生產(chǎn)周期短，節(jié)能減排效果顯著。當(dāng)爐膛處于真空狀態(tài)下的時(shí)候，就可以反沖入惰性氣體，并利用攪拌風(fēng)扇，采用對(duì)流傳熱，這是其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)新型真空氣淬爐的研發(fā)，加強(qiáng)推廣高壓氣淬技術(shù)[6]。

三、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，制造技術(shù)的先進(jìn)與產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力之間具有一定的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)熱處理能夠?qū)Σ牧纤苄裕M(jìn)而大大提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力，而在生產(chǎn)制造過(guò)程中應(yīng)用熱處理技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)成型具有重要作用，熱處理水平在一定程度上決定著機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量。在我國(guó)快速發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，機(jī)械制造業(yè)起到了積極的促進(jìn)作用，也是保證經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速增長(zhǎng)的關(guān)鍵。我國(guó)作為鋼鐵大國(guó)，對(duì)熱處理技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，在金屬熱處理過(guò)程中出現(xiàn)的高能耗現(xiàn)象逐漸引起人們的重視，因此就需要加強(qiáng)應(yīng)用金屬熱處理節(jié)能技術(shù)，減少能源消耗，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，做好環(huán)境保護(hù)工作。

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