淺談金屬材料熱處理工藝與技術分析

施曉 秦天林 牟宗陽 濟南金曰公路工程有限公司

隨著我國工業化進程的飛速發展，對金屬材料的需求和要求也越來越高。科學技術的不斷發展，金屬熱處理工藝水平不斷提升，使金屬材料的處理也更加理想。金屬材料熱處理工藝與技術，可以最大程度獲得理想的金屬材料。通過熱處理振動技術、超硬涂層處理技術、化學滲透處理技術、激光熱處理技術、使金屬材料獲得更高的物理性能、化學性能、力學性能、工藝性能從而獲得理想的金屬材料，推動工業信息化發展。

一、金屬材料熱處理工藝

金屬材料由不同的元素組成，具有不穩定性。金屬材料熱處理工藝，可以大幅度提高金屬的耐磨性、強度、硬度、抗疲勞性等，滿足對金屬材料不同的使用要求。金屬材料熱處理工藝，改變金屬的硬度、導熱性、導磁性，柔韌性和延展性等屬性，不同的熱處理技術可以獲得理想的金屬材料，助力工業化發展。

淬火工藝可以提高金屬材料的強硬度和耐磨性，因而在現代機械制造工業應用廣泛。淬火工藝是金屬材料熱處理的重要工藝，為了適應對金屬材料的不同需求，孕育而生各種淬火工藝來滿足需要。例如，臨汾職業技術學院在焊接某些合金鋼時，熱影響區中可能發生淬火現象而變硬，在焊接接頭冷卻到較低溫度時，造成局部壓力導致性能脆化，導致變形或開裂。在淬火鋼回火后，可以調整和穩定金屬的結晶組織，獲得要求的強度、硬度滿足使用需求。隨著科學技術的不斷發展和測試技術的不斷完善，中碳鋼淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍，應對其采用快速、短時加熱。在淬火工藝中，馬氏體板條外面包著一層厚100~200朋殘余奧氏體，采用快速淬火，就會使其強度和耐磨性比其它冷作模的韌性得到大幅度提升。

二、金屬材料熱處理技術

（一）振動處理技術

顧名思義將振動器上獲得的方向和動壓力，轉嫁到金屬材料中，這種力量可以使金屬材料在振動力的作用下使內應力得到抵消，極大的提高了金屬材料的延展性和柔韌性，使其更加穩定。通過不激烈的加工方式，使金屬受力更加均勻，在不改變金屬結構的前提下，實現微量變形。振動器技術較傳統熱處理技術更能增加金屬的柔韌性和延展性，借助外力不激烈加工方式，未改變金屬材料的自身機體，增加金屬的適應力，減小受熱時斷裂和變形概率。并且該項技術普及率較高，易于工人操作、生產效果較好、能源消耗低、生產周期短、節約生產成本。例如，臨汾職業技術學院將振動處理技術和計算機相結合，通過對計算機軟件的數據編輯，將所需要的產品結果錄入，計算機通過計算精準的控制振動器，又好又快的完成要求任務，提升生產質量效率，縮短生產時間，節約人力物力[1]。振動處理技術發展較快、技術比較成熟、使用成本較低、為企業減能增效，節能減排起到了良好的示范和帶頭作用。

（二）超硬涂層處理技術

在金屬表面通過涂層技術處理，使金屬增強硬度、耐磨、防腐蝕等能力。涂層技術降低金屬材料與外界的接觸，且不降低金屬機體的韌性，通過降低金屬機體之間的摩擦提高金屬的使用壽命。例如，臨汾職業技術學院教師在實驗中發現，不同的涂層可以根據不同的使用環境靈活運用，在刀具的加工中，涂層本身的熱傳導系數比金屬基體要低得多，在不改變金屬成分的前提下，涂層技術能有效增加刀具等金屬的硬度和韌度，減少摩擦中所產生的熱量，從而提高刀具的產品質量和性能。同時超硬涂層技術的應用十分靈活，不受金屬材料的限制，可根據實際情況和要求采取不同涂層，滿足金屬材料理想應用。結合計算機能實現對生產過程中涂層含量的控制，提升工作效率，在行業中的應用十分廣泛[2]。

（三）化學滲透處理技術

化學薄層滲透技術是將化學成分滲透到金屬機體，從而改變金屬的表層形態，這種技術較為簡便，與傳統熱化學處理模式不同，對化學材料的滲透時間和滲透方法沒有特定要求，因該技術對于改變金屬材料機體較為迅速。該技術較簡單，具有成本低、效果好、節能減排等優勢特點。例如，臨汾職業技術學院在化學課上，通過使用化學薄層滲透技術滲透到金屬表層，與金屬發生反應，使金屬添加化學特質，增加其耐腐蝕性、耐磨、耐老化、耐油、耐水、耐老化等多種特點，使金屬的應用范圍更廣，應對不同的使用場景。目前該技術發展前景廣闊，技術普及率高，操作簡便，能提高金屬材料處理時限和質量。

（四）激光處理技術

激光有著集中性、能量性，方向性等優勢，十分適用于金屬材料的熱處理。運用激光進行局部或整體照射，通過熱傳導，改變金屬原有結構。激光熱處理技術，主要運用激光穿透性強的特點，這種方式比傳統淬火技術控制的更加精準，且加工出的金屬表面硬度更高，激光熱處理的鑄鐵金屬，其硬度從HB230提高到HB680，使用壽命成倍提升。對于激光加熱技術，較傳統技術靈活性更高，操作更簡單易于控制。當激光加熱結束時，因為快速加熱時金屬機體大體積中仍保持較低溫度，故被加熱區域可以通過金屬本身迅速冷卻，從而實現淬火等熱處理效果。例如，臨汾職業技術學院將計算機與激光熱處理技術相結合，研發出相應的軟件對激光進行控制。經過計算機的精準測算和控制，實現全自動化，大大提高了生產效率和生產質量，降低學習和使用成本，提升生產效率，實現自動化的準確批量生產。為金屬材料熱處理工藝提供了寶貴的理論知識和實際經驗。

三、結語

綜上所述，金屬熱處理技術所處的地位和重要價值不言而喻，有關部門應加大對金屬熱處理技術的科研力度，要在金屬材料和熱處理工藝技術間進行分析，通過對具體技術的研究，確定優勢和應用方法。