金屬材料熱處理節能新技術及應用

黃守己 高明玉

【摘要】現代制造技術重視對金屬材料，特別是鋼鐵材料的熱處理，以及對制造的可持續性以及制造技術的發展，比如材料冶煉、鑄造、鍛軋成型等。對金屬材料的熱處理能耗高，污染大，怎樣降低能耗，實現節能減排、增效，是機械工業面臨的課題。在管理和技術方面，熱處理技術的節能潛力巨大，挖掘材料的性能潛力，加強熱處理節能新技術開發及應用研究，從而在節能基礎上提高材料的性能水平和使用壽命，對于實現企業的可持續發展意義重大。

【關鍵詞】金屬材料；熱處理節能技術；技能增效

一、我國金屬材料熱處理能耗現狀

金屬材料的熱處理通常對溫度有很高的要求，因此其能源消耗比較大。我國的熱處理車間由于所用的設備工藝較為落后，能源的利用率低，所以能源消耗量一直很大。進入21世紀初期，我國的熱處理車間基本把能耗控制在每噸600千瓦時左右，雖然比之前有了很大進步，但與發達國家相比依然消耗過大。從技術角度來看，這與我國熱處理車間所用工藝過于單一有很大關系，相當多熱處理車間在進行熱處理時不考慮技術適性，用同一種工藝處理全部種類的零件，導致處理效率低下，增添了許多無謂的能源消耗。

二、我國金屬材料熱處理節能新技術和應用

（一）化學處理薄層滲入技術

化學處理技術，是一種效果比較明顯的技術。對金屬表面進行深度的深入可以進行深度的處理。因為化學處理技術是針對性質的處理，所以在成本上是有一定的基礎的，在使用化學技術進行處理的時候，成本上是不能夠節省的。這是因為針對不同的反應原理，使用不同的化學反應劑的效果是不同的，同樣的還有化學反應劑使用的量，使用的頻率，使用的條件，在控制這些變量的時候，需要尤其注意產品設備的質量和滲透技術的精確度。這種技術因為使用了薄層滲透技術，所以生產效率提高了20%，節電30%，所以使用化學技術的時候，要詳細掌握薄層滲透技術。

（二）超硬的工具零件涂層技術

這個化學技術通過離子對加工的金屬工件做轟擊，提高工件的的應用期限。高新設備對熱處理采用全程電腦監控，縮短了時間，提高了質量，有利于優質、高效、節能生產。

（三）處理振動時效的技術

振動時效的處理工藝是為了消除金屬制件的殘余內應力，使金屬工件的尺寸不容易變化，防止金屬工件受熱變形。傳統工藝多是加熱時效，主要是通過熱處理爐的長時間的低溫加工，費用大且時間長，很大程度上加大了電能耗費。而使用振動時效的工藝的機械能節省電量。二者相比，節約能量四成的同時金屬韌性五成。

（四）熱處理的CAD技術

熱處理的CAD技術應用計算機的模擬技術，模擬生產環境研究、設計熱處理的工藝。在開發智能熱處理噴淋控制，噴霧冷卻，正確選擇淬火劑和淬火的方法等方面，熱處理智能的CAD技術可以減少能耗，節約電能，是高新技術在熱處理中應用的重要表現。

（五）真空熱處理技術

真空熱處理技術，其熱處理的環境就是真空。在真空狀態下，許多常規熱處理技術都可以實現，還能夠提高熱處理的質量和效率，使金屬表面更加光滑，性能提高。真空熱處理技術可以大大節省時間，從預熱時間到保溫時間，都可以得到有效地縮短與合理的控制。在真空熱處理技術的高效運作下，金屬材料的性能可以得到充分保障，防止高溫對其造成損傷。除了節省時間以外，真空熱處理技術還能夠防止金屬材料被氧化，使材料性能更加穩定。不過，真空熱處理技術所需成本較高，需慎重使用。金屬材料的熱處理需要極高的技術含量，真空熱處理就是高技術含量的處理技術之一，為了發揮材料最大的潛力，提高使用性能，真空熱處理技術能夠充分滿足對材料的高標準要求。

（六）熱處理的激光工藝

使用高功率的激光束照射金屬零件的表面，使金屬的表面發生改性的合金變硬，這些改性處理在使用其他的方法無法達到金屬零件表面變化。

三、金屬材料熱處理未來在我國的發展方向

（一）增加處理方式，降低能源消耗

多元化熱處理工藝在我國是較新的一門技術理論，這一理論提倡在同一熱處理車間中設置多種不同工藝類型的熱處理生產線，以提高處理能效，降低能源消耗。事實上，我國對各種新式熱處理技術都已經有了一定的研究，比如化學熱處理法、真空熱處理法、激光熱處理法、振動熱處理法等，但這些技術的應用都還不成熟，所以應用率很低。以激光熱處理法為例，該技術不僅處理速度極快，能源消耗小，而且處理后的金屬材料不會受到殘余應力的影響，非常值得進一步推廣。

（二）改良設備工藝，提高處理效率

針對目前許多熱處理車間的技術工藝落后現狀，在沒有足夠的資金更新的情況下，可以進行適當的技術改良，以暫時性提高熱處理的效率。部分仍在進行手動化操作的熱處理車間需要進行設備的自動化或半自動化改良；部分過于老舊的熱處理爐可以考慮更換部分保溫材料，換成新式的材料，以提高熱處理爐的保溫和升溫效果。

四、結語

隨著我國科學技術的發展，機械制造水平不斷提升，金屬材料的熱處理技術也在逐步提高，但其中也存在一些問題。金屬材料熱處理相關企業轉變傳統思想，引進先進技術，更新設備，對專業技術人員進行培訓，提高資源能源利用效率，減少對環境的污染，提高生產效率和經濟效益。

參考文獻

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