淺析金屬材料的運(yùn)用和熱處理技術(shù)

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，各個(gè)行業(yè)的發(fā)展對(duì)金屬材料的需要越來(lái)越廣，對(duì)金屬材料性能的要求也越來(lái)越高，這也大大地促進(jìn)了我國(guó)金屬行業(yè)的快速發(fā)展。金屬材料一般在使用之前，都會(huì)對(duì)其進(jìn)行熱處理，熱處理的材料，其金屬性能會(huì)有大幅提高，運(yùn)用之后不易變形，壽命也會(huì)變長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：金屬材料；運(yùn)用；熱處理

目前業(yè)界對(duì)于金屬材料的歸類(lèi)大致可以歸為純金屬以及合金，隨著近幾年我國(guó)飛速發(fā)展，對(duì)于各類(lèi)金屬需求量逐年遞增，自然界中存在的純金屬種類(lèi)有很多，并且含量豐富，工業(yè)中常用的金屬有鐵、鋁、鋅、銅等，但是自然界存在的純金屬性能很難滿(mǎn)足人類(lèi)日常需求，所以人們通過(guò)熱處理技術(shù)將金屬性能進(jìn)行改變、加強(qiáng)。但是熱處理技術(shù)有一缺點(diǎn)就是對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，所以為了滿(mǎn)足人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展需求，科研人員不斷對(duì)熱處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。

一、金屬材料概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)科技的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)各類(lèi)金屬需求量逐年遞增，金屬材料行業(yè)所用金屬大多為黑色金屬、有色金屬、特種金屬。其中黑色金屬大致分為純鐵與鑄鐵。純鐵指的是內(nèi)存鐵量高于百分之九十的黑色金屬，鑄鐵指的是碳含量在百分之二到百分之四之間，例如一些合金以及不銹鋼等。有色金屬指的是除了鐵、錳、鉻的全部金屬，常見(jiàn)的有色金屬可以分為輕金屬、重金屬、半金屬、稀土金屬等。有色金屬具有電阻大、硬度高的特點(diǎn)。特種金屬指的是具有特別特性、性能的金屬，比如一些金屬?gòu)?fù)合材料、納米金屬等。

二、金屬材料的應(yīng)用

（一）多孔金屬的應(yīng)用

多孔金屬是發(fā)展不久的新型金屬，其具有很高的滲透性能，并且對(duì)于高溫、腐蝕等一些惡劣環(huán)境有很高抗性。在實(shí)際應(yīng)用中有過(guò)濾與分離方面、作為電極材料、控制流體、熱交換等。過(guò)濾與分離應(yīng)用主要針對(duì)氣體與液體的分離以及對(duì)規(guī)定孔徑大小粒子的分離。多孔金屬實(shí)際應(yīng)用在汽車(chē)尾氣部位、散熱器以及空氣進(jìn)化儀器、污水治理、蓄電池、鋰電池、空氣電池等領(lǐng)域有較多運(yùn)用。

（二）納米金屬的應(yīng)用

納米金屬由于其結(jié)構(gòu)為納米級(jí)并且結(jié)構(gòu)特殊，所以其具有很高物理性能上的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域運(yùn)用納米金屬越來(lái)越多。比如納米金屬中有納米復(fù)合金屬，硬度很高，耐磨性能很好，所以很多工業(yè)設(shè)備防護(hù)涂層都用納米金屬。再比如鋁基納米金屬，鋁基納米金屬由于質(zhì)地較硬并且組成粒子特殊所以其使用壽命長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)特殊加工后，能夠?qū)?nèi)部很多非晶態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，因此，鋁基納米金屬也是工業(yè)上運(yùn)用很好的選擇。此外，納米金屬還有電沉積納米金屬，電沉積納米金屬多用在管材方面，因?yàn)樗锢斫Y(jié)構(gòu)為柱狀晶，所以可以通過(guò)加溶質(zhì)讓它更加堅(jiān)硬。

三、金屬材料熱處理技術(shù)

近年來(lái)，在金屬材料熱處理中運(yùn)用了很多的節(jié)能新技術(shù)，主要有一般熱處理、外表熱處理、他種熱處理。一般熱處理大體過(guò)程就是讓金屬經(jīng)歷淬火、正火、回火等。外表熱處理主要指的是通過(guò)液氮進(jìn)行金屬熱處理。他種熱處理可以分為性變熱處理、真空熱處理、激光熱處理、化學(xué)熱處理、振動(dòng)時(shí)效熱處理等。

（一）真空熱處理技術(shù)

真空熱處理技術(shù)，指的是在金屬材料熱處理技術(shù)與條件發(fā)展足夠成熟時(shí)，在真空的環(huán)境下，運(yùn)用金屬材料構(gòu)件熱處理工藝，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)在低壓滲碳金屬性材料中對(duì)其表面進(jìn)行處理，并且能夠在處理完表面后進(jìn)行高壓氣淬工作，進(jìn)而有效的縮短了金屬材料熱處理工作的時(shí)間，有效的降低能源資源的消耗，最終達(dá)到節(jié)能的目的。

（二）激光熱處理技術(shù)

當(dāng)前激光技術(shù)不斷被應(yīng)用在金屬材料熱處理中。該技術(shù)主要以激光自身具備的高能量密度為原理基礎(chǔ)，如果將激光照射在金屬材料的表面，那么金屬材料表面的能量將會(huì)達(dá)到100～100000kw/ cm2。由于其具備的能量密度比較高，所以能夠達(dá)到金屬材料的熱處理要求。除此之外，激光熱處理技術(shù)不僅升溫、降溫的速度較快，而且不需要對(duì)金屬材料進(jìn)行淬火、預(yù)熱工作，進(jìn)而很好的應(yīng)用在金屬材料熱處理節(jié)能工作中。通過(guò)運(yùn)用激光熱處理技術(shù)進(jìn)行的金屬材料熱處理工作，具有顯著的節(jié)能效果，并且縮短了后續(xù)機(jī)械加工工序。

（三）化學(xué)熱處理技術(shù)

化學(xué)熱處理技術(shù)，主要是運(yùn)用化學(xué)處理的方式，來(lái)對(duì)金屬材料表面進(jìn)行處理，減少材料表面的涂層厚度。這樣不僅能夠解決金屬材料涂層過(guò)厚給金屬材料性能產(chǎn)生的影響，而且還能夠減小金屬材料的涂層厚度，進(jìn)而縮短金屬材料的加熱時(shí)間，節(jié)能能源消耗。此外，化學(xué)熱處理技術(shù)對(duì)于金屬材料自身的性質(zhì)沒(méi)有較大的影響，不會(huì)造成破壞，所以能夠有效的延長(zhǎng)金屬材料的構(gòu)建壽命，減輕環(huán)境污染。

（四）振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)

振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)能夠?qū)饘俨牧辖?jīng)過(guò)熱處理后出現(xiàn)的熱殘余應(yīng)力和細(xì)小裂紋等問(wèn)題進(jìn)行很好的解決，能夠有效的防止出現(xiàn)重復(fù)進(jìn)行熱處理的情況，達(dá)到節(jié)能的目的。相關(guān)的調(diào)查研究表明，振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)能夠節(jié)約20%左右的電能資源和40%左右的燃料資源。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于目前很多行業(yè)對(duì)于金屬材料的需求量越來(lái)越多，金屬材料熱處理對(duì)于促進(jìn)我國(guó)金屬機(jī)械制造業(yè)的又好又快發(fā)展、減少能源資源消耗、保護(hù)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境以及達(dá)到金屬材料熱處理實(shí)現(xiàn)節(jié)能具有十分重要的意義。因此，在金屬材料熱處理工藝中運(yùn)用真空熱處理技術(shù)、激光熱處理技術(shù)、化學(xué)熱處理技術(shù)以及振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)等節(jié)能技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

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作者簡(jiǎn)介：

楊東權(quán)（1999-），男，福建晉江人，江蘇大學(xué)本科在讀，研究方向：金屬材料工程。