關(guān)于金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的運用

李世顯，潘衛(wèi)彬

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州 450052）

目前，在我國金屬材料生產(chǎn)過程中，熱處理過程占據(jù)整個金屬材料生產(chǎn)過程的1/4，其中使用的主要材料是鋼鐵。我國現(xiàn)階段金屬材料熱處理技術(shù)仍存在諸多問題，例如，資源浪費、環(huán)境污染、能量消耗大等。因此，需要進一步優(yōu)化我國金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)，旨在達到降低能源消耗，保護生態(tài)環(huán)境以及推動我國工業(yè)化進程和經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展的目標。

1 金屬材料熱處理技術(shù)現(xiàn)狀

（1）設(shè)備落后。工業(yè)革命以后，我國工業(yè)化進程飛速發(fā)展，成就十分顯著，制造業(yè)在我國國民生產(chǎn)總值中的比例逐漸提高，這樣的生產(chǎn)環(huán)境，為金屬材料熱處理領(lǐng)域的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。但是我國目前金屬材料熱處理技術(shù)水平難以到達國際平均水平，首要原因是科技和經(jīng)濟發(fā)展尚未達到發(fā)達國家水平，當然，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備落后也是重要影響因素之一。盡管目前金屬材料熱處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，但是其在實際操作過程中存在諸多問題，節(jié)能環(huán)保不到位是亟待解決的問題。這對于小型企業(yè)和工廠而言，會在很大程度上影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。由于落后的設(shè)備以及較低的工藝生產(chǎn)水平，會增加生產(chǎn)過程中污染物的排放，大大降低能源利用率，造成資源浪費和資源分配不合理，同時也會破壞我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境。因此，落后的設(shè)備問題會引發(fā)一系列問題，工廠應該給予重視。

（2）能源消耗大，利用率低。我國是工業(yè)大國，人口眾多，進行金屬材料熱處理的工廠較多，也具有龐大的工人數(shù)量，無論是工廠生產(chǎn)還是人口消耗，都會產(chǎn)生巨大的能源需求，因此，金屬材料熱處理行業(yè)的能源消耗在我國整體能源消耗中占比巨大，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)能源消耗較多的產(chǎn)業(yè)之一，這就要求金屬材料熱處理技術(shù)要向著節(jié)能方向不斷發(fā)展，才能使整個行業(yè)有更好的前景。因此，只有加強對能源的有效利用，才能杜絕能源浪費現(xiàn)象的再發(fā)生，從而有效提升能源利用率，進而提高能源的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從根本上解決金屬材料熱處理存在的問題，促進我國經(jīng)濟更快更好地發(fā)展。

（3）缺乏專業(yè)人才。國家發(fā)展需要堅持以人為本，工業(yè)發(fā)展同樣離不開人力支持。科學技術(shù)是主要生產(chǎn)力，而人才恰恰是科學技術(shù)快速發(fā)展的源頭，任何行業(yè)的進步和提升都需要優(yōu)秀的人才，但是目前我國金屬材料熱處理行業(yè)缺少優(yōu)秀的人才，在新技術(shù)研發(fā)以及后期實踐應用方面都急缺優(yōu)秀人才填補崗位空缺。這會限制科學技術(shù)的進一步發(fā)展，從而減緩節(jié)能新技術(shù)的應用，進而導致環(huán)境污染和資源浪費長期處于嚴重狀態(tài)。我國工業(yè)企業(yè)的人才老齡化嚴重，雖然技術(shù)員工的經(jīng)驗比理論知識重要，但是工業(yè)生產(chǎn)同樣也需要更多新鮮血液的注入，加大專業(yè)人才的引進力度，這是企業(yè)得以長治久安的根本發(fā)展方針和主要動力。因此，專業(yè)人才的缺乏是阻礙金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)發(fā)展的根本原因之一，需要國家和企業(yè)進行制度調(diào)整解決這一問題。

2 熱處理節(jié)能技術(shù)的運用

（1）真空熱處理技術(shù)。真空熱處理技術(shù)是指一種在真空環(huán)境下，在金屬材料構(gòu)件上進行的熱處理工藝，從而實現(xiàn)在低壓滲碳金屬性材料中對其表面進行處理，并且能夠在處理完表面后進行高壓氣淬工作。這種處理技術(shù)只適用于金屬熱處理技術(shù)發(fā)展十分成熟的情況下，它能夠有效實現(xiàn)能源消耗降低，提高能源利用率，真正達到節(jié)能的目的。因此在目前的技術(shù)發(fā)展條件下，暫時無法真正實現(xiàn)這一技術(shù)，盡管不能完全實現(xiàn)真空狀態(tài)，但不高于10Pa的環(huán)境同樣能夠為熱處理節(jié)能技術(shù)提供良好的環(huán)境，達到較為理想的效果。在低于10Pa的環(huán)境中，可以采用表面處理工藝，這樣不但不會對金屬性能產(chǎn)生較大影響，反而能夠防止金屬變形、表面出現(xiàn)氣孔等影響金屬性能的現(xiàn)象發(fā)生。有調(diào)查顯示，該技術(shù)在實際應用過程中，有顯著效果。

（2）激光熱處理技術(shù)。科技的飛速發(fā)展必然會引領(lǐng)各行各業(yè)的穩(wěn)步上升，激光技術(shù)也不例外，其在金屬材料熱處理領(lǐng)域中的應用在不斷推廣。激光熱處理技術(shù)指的是，在激光自身具備高能量密度的基礎(chǔ)之上，使激光照射在金屬材料表面，使得金屬材料表面的能量高達100~100000kW/cm2。金屬之所以能達到這么高的能量離不開激光自身具備的高能量密度。并且激光具有較強的穿透力，能夠使金屬材料快速達到熔點，從而改變金屬材料表面的性能，降低激光溫度，又能使金屬材料表面形成奧氏體化，再次進行自冷處理，能夠有效提升金屬材料表面硬度。這樣一來，利用激光熱處理技術(shù)就能夠快速實現(xiàn)升溫降溫過程，無需像往常一樣對金屬材料進行淬火、預熱等工作，這樣就能很好的實現(xiàn)節(jié)能作用。該技術(shù)還能大大縮短后續(xù)機械加工工序，又在一定程度上實現(xiàn)了節(jié)能作用。因此激光熱處理技術(shù)是實現(xiàn)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的良好選擇。

（3）化學熱處理薄層滲透技術(shù)。盡管上述2種方式都具有良好的效果，但現(xiàn)實中存在很多限制因素，因而目前在金屬材料熱處理工藝操作中，應用最為廣泛的還是化學熱處理薄層滲透技術(shù)，該技術(shù)可以實現(xiàn)對金屬材料基礎(chǔ)性能的保護，也能有效達到理想節(jié)能效果。因為在以往的熱處理工藝操作過程中，會由于金屬材料表面的化學因素對材料產(chǎn)生較為嚴重的影響，但化學熱處理薄層滲透技術(shù)在傳統(tǒng)技術(shù)上進行了優(yōu)化，能夠突破傳統(tǒng)操作方式。所謂化學熱處理薄層滲透技術(shù)，指的是用化學處理的方式，在金屬表面進行處理，從而減少材料表面的涂層厚度，解決表層化學因素對操作效果的影響。該技術(shù)能夠有效節(jié)約工藝處理時間，節(jié)約操作過程中的電能消耗，也會大量減少化學污染物，從而有力推進了金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展，提升節(jié)能技術(shù)的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)高收益低成本的目標，是目前各種節(jié)能操作技術(shù)中較為實用的方法。

（4）振動時效處理技術(shù)。金屬材料熱處理的效果不僅僅受到操作方式的影響，無論是真空熱處理、激光熱處理還是化學薄層滲透技術(shù)熱處理，在后期都可能因為環(huán)境的變化產(chǎn)生一定影響，例如金屬材料表面的裂紋和殘余熱應力等，都有可能導致熱處理質(zhì)量降低甚至金屬材料的損壞。如果不能及時處理這些環(huán)境導致的問題，極有可能會出現(xiàn)金屬材料使用壽命縮短的現(xiàn)象，進而影響工程質(zhì)量，再次進行返修重新加工的過程中又會造成資源浪費、能源浪費，違背了節(jié)能技術(shù)的初衷，無法真正實現(xiàn)節(jié)能功效。振動時效處理技術(shù)，就是在金屬材料進行熱處理之后解決其可能出現(xiàn)的裂紋和殘余熱應力問題，并且能有效防止類似問題再次發(fā)生，真正達到節(jié)能的目的。可以說，任何節(jié)能熱處理技術(shù)的后期都離不開振動時效處理技術(shù)，它為其他技術(shù)的操作效果提供有力保障。有實踐證明，在進行熱處理之后再進行振動時效處理能夠節(jié)約20%的電能和40%的燃料資源。這是相當可觀且值得欣慰的效果。

（5）熱處理CAD技術(shù)。經(jīng)濟的發(fā)展，有賴于科技的發(fā)展，而信息技術(shù)又有力推動了科技的發(fā)展。計算機技術(shù)，在金屬材料熱處理操作過程中也發(fā)揮著巨大的作用，所謂的熱處理CAD技術(shù)就是將計算機技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合，在進行熱處理操作之前利用計算機進行處理和分析，系統(tǒng)研究后再真正操作，相當于用計算機提前演練操作過程，從而避免實際操作過程中可能發(fā)生的意外情況，進而達到節(jié)能的目的。熱處理CAD技術(shù)還有噴淋、噴霧的功能，也能發(fā)展淬火工藝，有利于熱處理技術(shù)有效結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。該技術(shù)是熱處理節(jié)能技術(shù)研究發(fā)展過程中一種重要的處理辦法，由于其能夠系統(tǒng)演練處理熱處理問題，在演練過程中不產(chǎn)生污染物，也不會導致資源浪費，因此被列為我國認證的綠色技術(shù)。這對于節(jié)能熱處理技術(shù)的進一步提升有著重要的影響。

3 結(jié)語

綜上所述，為堅持走可持續(xù)發(fā)展道路，我國工業(yè)企業(yè)仍應該繼續(xù)堅持以節(jié)能為前提，提升金屬材料熱處理的技術(shù)水平，宣傳并推廣金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)，將該技術(shù)普及到各個工業(yè)企業(yè)，只有大范圍推廣該技術(shù)，才能解決我國普遍存在的能源浪費問題，有效提升生產(chǎn)效率，提升企業(yè)經(jīng)濟效益。目前，仍有多數(shù)企業(yè)未能樹立正確的生產(chǎn)觀念，傳統(tǒng)的生產(chǎn)理念不能很好地實現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能，也不能與企業(yè)實際發(fā)展狀況緊密結(jié)合。因此，為了我國經(jīng)濟更快更好地發(fā)展，應該首先修正企業(yè)發(fā)展觀念，進而推廣熱處理節(jié)能新技術(shù)，同時，加大科技發(fā)展力度，建立現(xiàn)代科技與傳統(tǒng)技術(shù)溝通的橋梁，推動金屬材料熱處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。