金屬材料熱處理節能新技術及應用

張程程

（南昌理工學院，江西 南昌 330044）

隨著經濟全球化的影響，人們對經濟發展有了更深入的認識。經濟發展與環境保護并駕齊驅才能實現可持續發展。因此各個行業開始重視新技術、設備以及綠色管理理念的實施。其中，對于金屬材料的處理而言，對我國的工業生產具有直接影響。但傳統的熱處理技術在應用過程中依然存在一定的問題，因此需要對技術進行改良，積極創新，將節能理念落實到實際工作中，重視綜合型人才的培養，為工業發展提供更持久的動力。

1 金屬材料熱處理工藝存在的主要問題

就當前而言，金屬材料熱處理工藝本身不斷發展，但相對于發達國家還有很大差距，導致能耗過大，不利于我國工業制造的可持續發展。其中，熱處理工藝存在的問題主要體現在以下幾個方面：第一，設備不夠先進，工藝水平不高；第二，專業人才匱乏；第三，能源的消耗量較大，利用率較低。

1.1 設備不夠先進，工藝水平不高

改革開放以后，我國經濟的發展速度不斷加快，尤其是制造行業，在我國的國民經濟中占據的比例越來越高。而金屬材料在制造業中具有非常重要的應用，受到市場經濟的影響，金屬材料熱處理行業也曾迎來了巨大的機遇，取得了重要發展。但熱處理技術發展到今天，傳統生產模式的弊端也開始顯現出來，其中最突出的表現就是消耗過大，綜合效率較低。

我國制造企業的金屬材料熱處理節能技術應用相對于發達國家還有很大的差距。造成這種問題的主要原因體現在以下兩個方面：第一，經濟與科技的落后；第二，設備不先進，工藝水平不高。金屬材料的熱處理技術而言，已經得到普遍的應用，但生產中的技能技術在應用過程中依然存在一定的問題。尤其是中小型企業這一問題更加明顯。由于自身的資金能力非常有限，對于生產方面的資金投入嚴重不足，導致設備的更新不夠及時，工藝水平不高，這樣在具體的生產過程中，就容易產生較多的污染物，不利于資源的合理利用，同時也對生態環境造成了一定的破壞。

1.2 專業人才匱乏

以人為本是我國經濟發展過程中需要堅持的原則，工業生產過程中同樣需要大量的人力資源，尤其是高端人才。就我國的金屬材料熱處理行業而言，新技術和新設備的應用變得越來越重要，因此該行業對高素質人才的需求更大。

但我國現階段在金屬材料熱處理上還是缺乏足夠的人才，尤其是新技術的研發方面。這些客觀問題的存在，不利于科學技術的穩定發展，還會造成不同程度的環境污染問題。企業的總體生產效益也會受到影響。從長遠的角度而言，人才的缺乏，不利于上游企業的發展，長期以往，不利于我國工業經濟的進步與發展。

1.3 能源的消耗量較大，利用率較低

當前，我國金屬材料熱處理的企業數量有很多，工廠規模頗具規模，但由于多種因素的影響，熱處理技術造成的能源消耗問題也非常嚴重。在熱處理技術中加入節能理念，積極創新，改善生產技術是金屬材料行業發展的重要趨勢。

就歐美發達國家而言，在工業生產和發展的過程中越來越重視能源的充分利用，通過積極研究新技術，提升了資源的利用率，有效避免了資源的浪費問題。一直以來，我國的能源消耗量都非常大，浪費問題非常突出，這也是制約我國工業經濟進一步發展的重要原因。

2 金屬材料熱處理節能技術的應用

節能技術的應用對于提升金屬材料熱處理的效率和綜合效益具有非常重要的現實意義。當前節能技術在金屬材料熱處理的應用主要體現在以下幾個方面：第一，激光熱處理技術的應用；第二，真空熱處理技術在金屬材料熱處理中的應用；第三，薄層滲透技術在金屬材料熱處理的應用；第四，計算機輔助技術在金屬材料熱處理中的應用；第五，爐襯材料在金屬材料熱處理中的應用。

2.1 激光熱處理技術在金屬材料熱處理中的應用

激光熱處理技術是當前金屬材料處理過程中常用的一種技術，工作人員可以利用激光手段對待加工的金屬進行提前加熱處理。由于激光具有密度高、穿透性強的有點，因此可以實現對金屬材料由內到外的加工。不僅可以對金屬材料的表面進行硬化處理，提升金屬的表面強度，有效避免金屬受到壓力發生變形。同時還可以穿透表面，是材料的內部結構變得更加緊密。

需要注意的是，在利用激光熱處理技術時，需要嚴格把握金屬材料的溫差，嚴格按照工藝的需要和生產標準開展工作。在使用激光進行加熱處理之后，需要立刻放入冷水中進行淬火處理，從而形成較大的溫差效應，提升金屬材料的硬度。相對于傳統熱處理之后的金屬材料，激光熱處理技術的處理效果更佳明顯，因此生產出來的產品從性能參數上也更加優良。激光熱處理技術工藝流程簡單、無需投入大量的人力資源和機械設備資源，并且生產過程中能夠有效避免污染物的產生，因此具有極強的節能特點。

2.2 真空熱處理技術在金屬材料處理中的應用

真空熱處理技術與傳統處理手段相比，具有更加明顯的優勢。具體體現在，在使用真空熱處理技術時，可以有效避免金屬的氧化問題，從而進一步提升金屬生產的質量。

對于大部分金屬而言，在受熱的過程中，會產生一定的化學氣體，化學氣體在一定溫度條件下，會與空氣中的氧氣結合，發生氧化問題。這些化學反應本身會影響金屬材料的性能，嚴重時會導致生產出來的產品不符合相關標準，從而造成資源和能源的浪費。利用真空熱處理技術，可以保持環境溫度的穩定性，空氣中的化學物質比較溫和，這種處理可以保證金屬材料的加工質量，保證總體的效益。

2.3 薄層滲透技術在金屬材料熱處理中的應用

薄層滲透技術也是金屬熱處理活動中常用的一種技術。由于這種技術具有流程簡單，容易操作的優點，因此也逐漸在企業的生產過程中發揮優勢。

薄層滲透技術本身是一種化學處理手段，在具體工作開展中，工作人員需要提前在金屬物的表面涂抹化學物質，這些化學物質的作用在于加快化學反應，提升效率，從而有效降低在金屬材料熱處理過程中對電力能源或者煤炭等能源的消耗。

2.4 計算機輔助技術在金屬材料熱處理中的應用

由于計算機技術和信息技術的不斷發展，金屬熱處理也開始將計算機作為熱處理技術的輔助工具，這對于提升熱處理的質量和效率具有重要意義。當前，計算機具有強大的數據溝通共享功能，因此可以在熱處理的設備上安裝相應的感應設備，從而及時對機械運行狀態進行監測，并將收集到的數據及時反饋給計算機系統，計算機通過對數據的分析，可以及時發現設備運行是否存在故障。同時，工作人員還可以充分利用計算機的虛擬場景進行模擬演練，從而對新技術手段的應用進行調試，進一步探索資源有效節約的途徑。

計算機輔助技術也是研究節能技術的重要手段，可以充分利用智能化虛擬平臺對技術進行反復試驗，從而獲取數據分析該技術對節能效果的影響，從而確定技術的應用。

2.5 爐襯材料在金屬材料熱處理中的應用

在金屬熱處理工藝中，合理應用爐襯材料也是非常重要的，這也是熱處理實現節能目標的關鍵措施。

在金屬熱處理的過程中，工作人員通常會利用電阻爐進行預熱處理，但這種熱處理也有一定的弊端，電阻爐不能完全散發熱量，對于這種情況，可以選擇合理的襯爐材料改善散熱情況。比如，對于材料的選擇應該盡量選擇耐火性較好的材料，提升隔絕溫度的有效性，降低資源能源的損耗率。另一方面，對于材料的選擇應該重視保溫效果，尤其是在耐火磚的交界處，從而提升對外表溫度的控制水平。

2.6 控制加工過程中的溫度

在機械加工過程中，機械設備運行會受到溫度的影響，溫度過高時，容易導致變形，從而影響零件的加工精度。因此在實際生產中，需要保證溫度的穩定性。具體需要結合廠房生產的實際情況，對溫度升高的原因進行分析檢測，重點關注機械的運行速度、機械設備之間的摩擦力等。從而采取針對性的降溫方式，有效緩解溫度變化引起的變形問題。具體可以通過定時對機械設備的表面進行打磨處理，減少機械設備接觸面的摩擦力，從而有效降低零件中存在的加工誤差，進而降低零件的報廢率，提高企業的經濟效益。

為了提升零件加工的精度，需要對機械加工工藝過程的加工溫度進行合理把控。在機械加工運行時，因為摩擦力和能量轉換等因素的影響，隨著加工過程的開展，其溫度也在發生變化，無論是升高還是降低，不合理的溫度變化總會對設備的正常運行產生影響。因此在機械設備加工過程中，需對不合理的溫度變化進行合理調控。如，隨著加工時間的延伸，若是因為運行速度的提升導致機械設備表面溫度升高，則需要用冷水對設備表面進行降溫處理。較為常見的，在對零件表面光滑度進行打磨時，機床上高速轉動的砂輪和零件表面因為摩擦力的影響而產生大批熱量，從而導致接觸面溫度升高，若不加以控制，持續的高溫將導致與砂輪密切接觸的零件發生形變作用。此時最經濟實惠的操作方法，就是利用冷水對零件表面進行降溫處理。仔細觀察就會發現，在零件加工過程中，類似的現象和處理方式還有很多?？梢姡瑢C械加工過程中的溫度進行合理控制十分必要，在日常工作中，相關人員一定要引起足夠重視。

2.7 制定科學的工藝加工流程

機械加工的工藝可以分成兩個階段。第一個階段是將材料做成粗產品，這就是粗加工。第二個階段就是對粗加工的產品進行精細加工。在零件加工之前，需要充分考慮加工的需要，從而制定出合理的工作流程，對后續的工作進行指導。在加工過程中嚴格執行程序，遵循相應的加工原則。

因為銑削零件的形態分為平面類和曲面類兩種，所以，在對刀具的選擇上存在很大區別。具體有：刀銑刀、圓角立銑和錐度銑刀等，由于每種刀具的功能作用有所區別，因此要根據加工零件的具體情況進行選擇。通常出刀的順序主要是先小刀，再大刀。在這個選擇中，需要通過編程做好各類情況的具體分析和選擇。再利用數控機床進行零件加工時，需要按照實際要求對零件質量和形狀進行制作，這就需要多種刀具類型相互配合。但在實際編程時，需要就切割精度對零件表面影響進行綜合考慮，從而選擇合適切入和切出方式，不斷提升零件表面特性。

3 結語

綜上所述，金屬材料的熱處理節能技術對于提升材料加工的效益，推動我國經濟的發展具有非常重要的現實意義。節能技術的應用，可以提升環境保護的力度，推動材料行業朝著低能耗、低污染、高效率的方向發展。我國相對于國外的發達國家還有一定的差距，因此需要積極學習國外的先進經驗，加大科研投入，推動熱處理節能技術的改革創新。