探究金屬熱處理在熱能動力工程中的應用

常嘉瑋

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學院，甘肅 白銀 730900）

金屬在經(jīng)過熱處理鍛造后可以作為許多元件的制造的基礎，使用范圍較為廣泛，而熱處理技術(shù)在熱能動力工程中應用普遍，同時也是熱能動力工程中的基礎。對金屬進行熱處理主要通過改變溫度從而改變金屬內(nèi)部的組織形態(tài)，達到控制其性能的目的，同時也可以改變金屬表面的化學成分，添加其他元素所賦予金屬更加優(yōu)良的使用性能，有效改善金屬工件的內(nèi)在質(zhì)量。

1 金屬熱處理在熱能動力工程中的應用的意義

金屬礦物質(zhì)在開采過程中存在著大量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對金屬性能產(chǎn)生一定影響，如果使用未經(jīng)提純的金屬礦物，那在實際生產(chǎn)過程中會承擔起大量的安全的風險，因此金屬熱處理提純已經(jīng)成為了金屬冶煉中的基礎環(huán)節(jié)，而熱能動力工程作為工業(yè)體系的基本操作單元，通過熱處理技術(shù)可以有效的去除雜質(zhì)，提高金屬純度，保證金屬性質(zhì)的穩(wěn)定性和可模擬性。金屬熱處理作為動力工程的基礎，對于金屬加工行業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。離心泵，葉輪輪，汽輪機葉輪，空壓機的隔膜等都是金屬材料在熱能動力工程中的主要應用，經(jīng)過熱能動力工程處理后的金屬材料具有耐腐蝕、耐酸堿、耐沖擊、耐高壓等一系列特點，實現(xiàn)性能的全面優(yōu)化，達到日常的使用標準。

金屬熱處理是材料生產(chǎn)中的基礎性環(huán)節(jié)，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變金屬工件的形狀和內(nèi)部化學成分。一般金屬熱處理要經(jīng)過退火，正火，淬火和回火四種工藝。退火是指將工件加熱到適當溫度，并根據(jù)材料的用途以及尺寸采取不同的保溫時間，最后進行緩慢冷卻，在此過程中可以降低材料的硬度，提高其塑性，便于后續(xù)的加工處理，減少金屬內(nèi)部的應力，保證成分均勻化退火，根據(jù)目的不同可分為結(jié)晶退火、去應力退火、完全退火。因此管理人員需要根據(jù)材料的性能合理選擇退火方式，以實現(xiàn)優(yōu)化材料的性能的目的。淬火是工件加工后，在水、油或其它有機溶劑中快速冷卻，淬火材料一般為不平衡組分，其硬度較大，需要進行一段時間的保溫處理，再進行冷卻，這種工藝稱為淬火。

2 金屬熱處理在熱能動力工程中的應用中存在的問題

2.1 金屬精細化管理存在難度

我國熱能動力工程生產(chǎn)體系形成較晚，金屬材料的精加工成為了阻礙我國工業(yè)發(fā)展的一個瓶頸。熱處理技術(shù)要點較多，技術(shù)手段復雜，金屬材料精細化管理更是熱處理中的一個難點，主要問題在于缺少數(shù)據(jù)，生產(chǎn)參數(shù)復雜，金屬材料的熱處理質(zhì)量不穩(wěn)定，其表面易受到磨損，需要反復試驗后才能投入市場。增加了企業(yè)的隱形成本。

2.2 生產(chǎn)水平與市場要求不符

部分金屬材料生產(chǎn)需要在高沖擊力、高載荷力的狀態(tài)下集中工作，長時間的高強度工作，很容易因為疲勞導致金屬材料產(chǎn)生局部永久性形變或破裂失效，嚴重影響了金屬材料的使用壽命。

2.3 金屬材料質(zhì)量參差不齊

合格率是金屬材料驗收的重要標準之一，在金屬材料驗收時一般要求合格率達到90%以上方為合格。部分企業(yè)為了提高研合率，大規(guī)模應用補償和強壓措施，以防止金屬材料變形，但在實際生產(chǎn)過程中，金屬材料使用時間過長，導致研合率快速下降，需要后期進行參數(shù)調(diào)試，從而不能預判可能出現(xiàn)的危險，阻礙熱能動力工程行業(yè)的發(fā)展與進步。

3 金屬熱處理在熱能動力工程中的應用

3.1 綜合應用多種技術(shù)手段

3.1.1 涂層技術(shù)

據(jù)熱能動力工程現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，能源浪費的現(xiàn)象屢見不鮮，許多的金屬原件并不能發(fā)揮實際效用，出現(xiàn)了大量資源的閑置，同時內(nèi)部的許多動力裝置都存在著運行效率較低的問題，因此管理人員需要不斷創(chuàng)新金屬熱處理在熱能動力工程中的應用，結(jié)合金屬熱處理的所需條件，不斷提升熱能動力工程的發(fā)展水平。

例如，在應用功率較大的設備時，可綜合利用涂層技術(shù)來對金屬進行性能優(yōu)化，通過離子沖擊波直接轟擊待加工的工件時，大幅度提高工件的強度和硬度。同時，在運用金屬熱處理技術(shù)的過程中，可以綜合PLC 系統(tǒng)來實現(xiàn)遠程調(diào)動。通過現(xiàn)代化的技術(shù)手段，不斷優(yōu)化金屬熱處理技術(shù)要點，縮短加工時間，提高生產(chǎn)效能，最大程度上壓縮生產(chǎn)成本，提升熱能動力工程的生產(chǎn)效率，以提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3.1.2 薄層滲入技術(shù)

近年來，我國工業(yè)體系向著高精尖的方向發(fā)展，而熱處理技術(shù)在不斷發(fā)展，逐漸向著智能化、精細化的方向過渡。在熱處理技術(shù)實踐過程中，主要是通過外加其他元素而改變金屬表層的理化性質(zhì)，當金屬表層滲入了其他化學元素后，滲入的物質(zhì)會對金屬的性能產(chǎn)生十分復雜的影響。因此設計人員應該進行科學配比，通過動態(tài)調(diào)節(jié)碳、錳等不同元素的配比，實現(xiàn)金屬材料的性能最優(yōu)化。通過前端的預實驗，利用多元線性規(guī)劃，綜合利用薄膜滲透技術(shù)，提升金屬熱處理水平，保證金屬材料符合國家標準。

3.1.3 真空處理技術(shù)

真空熱處理技術(shù)能夠創(chuàng)造一個低于大氣壓的環(huán)境，同時將環(huán)境分為三個階段，分別為低真空、中等真空和超高真空效應，操作人員需要動態(tài)控制壓力，確保熱處理工作在真空條件下完成，避免金屬材料過度接觸到空氣，發(fā)生氧化。

工作人員在加工過程中應該重點關(guān)注真空滲碳，避免金屬零件出現(xiàn)質(zhì)量問題，動態(tài)操控排氣裝置和點火器，不斷簡化加工工件的整體流程，有效降低單元操作的基礎成本，以提高整體收益。

3.1.4 新傳感技術(shù)

新傳感技術(shù)也是金屬材料熱處理技術(shù)在熱能動力工程應用中一個較為重要的方面，這種傳感技術(shù)主要應用了傳感器進行數(shù)據(jù)監(jiān)測，實現(xiàn)對金屬加工的全過程控制。目前比較常見的主要是氧探頭，在實際工業(yè)操作中，可以全面的把控整個單元數(shù)據(jù)，有效縮短工藝周期，提高金屬材料的基礎性能，避免溫度、輻射等因素對于金屬材料性能的影響。

3.1.5 滲碳技術(shù)

碳元素作為調(diào)節(jié)金屬性能的重要元素，碳元素的含量直接決定的鋼的強度，在金屬材料熱處理過程中，管理人員應該根據(jù)市場要求，合理選擇不同的滲碳技術(shù)。目前較為常用的滲碳技術(shù)可以分為環(huán)乙烯碳技術(shù)和微波滲碳技術(shù)。環(huán)乙烯滲碳技術(shù)操作流程較為簡單，在加工過程中干凈整潔，能夠有效避免金屬材料在熱處理過程中出現(xiàn)臨界氧化問題，有效提高金屬硬度，避免金屬材料出現(xiàn)嚴重的名變形問題。但實際的工藝流程過程中，生產(chǎn)效率較慢，應用效果不佳。而微波滲碳技術(shù)能夠明顯提高整體熱處理的效果，它的生態(tài)水平更加突出，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對于碳的精確度管理，確保碳穩(wěn)定循環(huán)，同時滲碳效率較高，保證整體工藝流程的連續(xù)性和發(fā)展性。

3.2 實現(xiàn)對金屬材料的數(shù)據(jù)化管理

在金屬熱處理的實際應用過程中，受外界環(huán)境影響較大，導致熱處理水平參差不齊，而將熱處理技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對于加工環(huán)境的仿真模擬，管理人員要綜合利用智能型的輔助噴淋設備，做好后續(xù)的退火，淬火處理，利用可靠的淬火技術(shù)明確預實驗中存在的安全隱患問題，有效減少整體的作業(yè)能耗。

例如，可以綜合引入CAD 空間技術(shù)，CAD 技術(shù)以計算機技術(shù)為基礎，操作相對比較簡單，功能強大，通過對實物進行模擬建設，能夠立體畫地展示事物的結(jié)構(gòu)、色彩、外形等基礎要素。利用軟件內(nèi)部強大的參數(shù)計算功能，在數(shù)據(jù)建模的基礎上依靠強大的平臺和技術(shù)支撐，完成前期的設計與修改工作，全方位展示金屬材料位置形變的內(nèi)部要素，為后續(xù)實際生產(chǎn)提供有力的數(shù)據(jù)支持。輔助利用計算機PLC 控制系統(tǒng)自查自糾，在合格后填寫安全報告書，并和專業(yè)的工程師進行聯(lián)合審查其控制系統(tǒng)在熱能動力工程的應用合理性，在保證質(zhì)量的前提下，不斷優(yōu)化工藝、完善節(jié)能設計，有效的降低能源的損耗，節(jié)約資源，同時對于一些非重點的環(huán)節(jié)進行去除和優(yōu)化，保證整體工藝綠色可持續(xù)發(fā)展。

4 金屬熱處理在熱能動力工程中的發(fā)展方向

工業(yè)體系快速發(fā)展，金屬材料熱處理技術(shù)也取得了矚目的成就，管理人員要綜合技術(shù)的優(yōu)點和缺點，進一步探索金屬材料熱加工工藝特點，提高資源使用效率。金屬熱處理作為我國工業(yè)體系中的前端工藝手段，對于熱能動力工程行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。創(chuàng)新優(yōu)化是確保工業(yè)體系進步的基礎，需要實現(xiàn)全程的數(shù)據(jù)化和自控化，設計人員需要對金屬進行設計預試驗，進行匹配性調(diào)整，實現(xiàn)對于安全性和效率性的重點把關(guān)，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。

5 總結(jié)

綜上所述，金屬資源對我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義，將金屬熱處理技術(shù)創(chuàng)新應用于熱能動力工程中，是我國金屬材材料熱處理技術(shù)和熱能與動力工程行業(yè)發(fā)展的必然要求。

通過上文的闡述，我們一共總結(jié)出了涂層技術(shù)、薄層滲入技術(shù)、真空處理技術(shù)、新傳感技術(shù)、滲碳技術(shù)等多項新型技術(shù)，在實際應用過程中，還需要嚴格把控金屬材料的性能，制定嚴格的工藝標準，綜合多種熱處理手段，充分發(fā)揮技術(shù)對生產(chǎn)的指導意義，在保證質(zhì)量的前提下，有效降低成本，保證我國工業(yè)體系長久穩(wěn)定發(fā)展。