基于金屬材料熱處理的冶金技術(shù)控制性能研究

王 橋

（廣州眾山精密科技有限公司，廣東 廣州 510000）

現(xiàn)如今，我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)有了質(zhì)的發(fā)展，金屬材料熱處理工藝以及技術(shù)都獲得了長足進(jìn)步，金屬材料的應(yīng)用范圍也越來越廣。所謂金屬材料，指的是具有光澤、具有延展性、容易導(dǎo)電、具有傳熱等性質(zhì)的材料。通常情況下，金屬材料分為黑色金屬、有色金屬以及特種金屬三種類型。生活中我們常見的鐵、錳等屬于黑色金屬。有色金屬是除了鐵、錳以及鉻以外金屬的統(tǒng)稱。另外，特殊金屬是包括了不同用途結(jié)構(gòu)的金屬材料以及功能材料。在實際的使用中，根據(jù)作用用途的不同選擇正確的金屬材料，完成生產(chǎn)。

1 金屬材料熱處理的本質(zhì)

在日常金屬材料、金屬制品的生產(chǎn)過程中，為了保證金屬材料制成的工件具備相應(yīng)的力學(xué)性能、物理性能以及化學(xué)性能，在生產(chǎn)過程中除了需要選擇合理的材料以及成型工藝以外，熱處理的控制非常重要。熱處理技術(shù)的應(yīng)用是確保金屬材料獲取所需性能的重要環(huán)節(jié)，熱處理工藝目前在現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用中非常廣泛。較其他處理工藝來說，熱處理技術(shù)不會改變工件的形狀以及使用材料的整體化學(xué)成分，僅僅是通過內(nèi)部顯微組織或工件表面化學(xué)成分的改變，便能夠賦予或是優(yōu)化工件本身的使用性能，熱處理技術(shù)最主要的特點就在于能夠改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一變化依靠肉眼是無法察覺的。

在整個金屬材料的生產(chǎn)處理過程中，都可以進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，從而改善金屬材料的性能。通常情況下，金屬鑄件需要接受低溫退火，消除內(nèi)應(yīng)力，或者是完全退火、正火，有的金屬鑄件還需要淬火后回火。在冶金企業(yè)以及機(jī)械工廠生產(chǎn)中，對金屬錠的熱處理、壓力加工以及成品熱處理都屬于工廠制造生產(chǎn)的主要工序之一。如果將熱處理工藝作為中間工序，那么就可以改進(jìn)某些加工性能，比如鍛造性。若熱處理工藝是作為最后的操作，那么就能夠給予金屬、合金所需的各項綜合性能，從而確保產(chǎn)品的質(zhì)量要求。除此之外，在金屬材料結(jié)構(gòu)變化深度、多樣性等方面的影響上，熱處理技術(shù)較其他處理技術(shù)來說，效果更加顯著。

2 金屬材料熱處理技術(shù)

2.1 振動處理技術(shù)

所謂振動處理技術(shù)指的是，將振動器上獲得的方向以及動壓力轉(zhuǎn)嫁到金屬材料上。通過方向和動壓力的轉(zhuǎn)嫁，金屬材料的內(nèi)應(yīng)力能夠在振動力的作用下獲得抵消，因此金屬材料的延展性以及柔韌性均得到了顯著的上升，同時金屬材料的性能變得更加穩(wěn)定。振動處理技術(shù)不屬于非常激烈的加工方式，在該技術(shù)的作用下金屬材料受力更加均勻，能夠在金屬結(jié)構(gòu)不被改變的前提下，實現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微量變形。

與傳統(tǒng)熱處理技術(shù)相比，振動處理技術(shù)能夠更進(jìn)一步的提升金屬材料的柔韌性以及延展性，同時在不改變金屬材料自身機(jī)體的情況下，大大增加金屬的適應(yīng)力，減小金屬材料受熱時可能產(chǎn)生的斷裂、變形等情況發(fā)生概率。再加上振動處理技術(shù)在實際應(yīng)用中具有操作簡單、生產(chǎn)效果佳、能源消耗低以及生產(chǎn)周期短等特點，有效降低企業(yè)生產(chǎn)成本，普及率較高。

2.2 超硬涂層處理技術(shù)

在金屬材料的熱處理工藝中，超硬涂層處理技術(shù)能夠大大增強(qiáng)金屬材料的強(qiáng)硬度、耐磨性以及防腐蝕等效果。通過在金屬材料的表面進(jìn)行涂層技術(shù)的處理，有效降低金屬材料表面與外界的密切接觸，同時還能夠保證金屬機(jī)體的韌性不受影響的情況下，通過降低金屬機(jī)體之間的摩擦，提高金屬使用壽命。筆者在進(jìn)行大量的調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，有人員在實際的實驗中，不同的涂層處理技術(shù)能夠在不同的環(huán)境中進(jìn)行靈活的使用。比如在刀具的加工處理中，由于金屬基體與涂層本身熱傳導(dǎo)系數(shù)之間的差異，利用涂層處理技術(shù)，在不改變金屬成分的前提下有效提高刀具硬度、韌度，從而減少摩擦過程中所產(chǎn)生的熱量，最終提高刀具本身的使用性能。除此之外，超硬涂層處理技術(shù)在實際應(yīng)用中不受金屬材料的限制，應(yīng)用靈活性較高，可以準(zhǔn)確的根據(jù)情況、要求的不同，選擇合適的涂層，從而滿足金屬材料的實際需求，在未來的行業(yè)發(fā)展中前景廣闊。

2.3 化學(xué)滲透處理技術(shù)

金屬材料的熱處理技術(shù)，其中化學(xué)滲透處理技術(shù)就是通過一系列具體操作，將化學(xué)成分滲入到金屬機(jī)體中，改變金屬表層形態(tài)。在化學(xué)滲透處理技術(shù)的實際應(yīng)用中，操作簡單，在化學(xué)材料的滲透時間以及滲透方式上，與傳統(tǒng)熱化學(xué)處理方式不同。傳統(tǒng)的化學(xué)熱處理模式，無論是化學(xué)材料的滲透時間，還是滲透方式都必須嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)定及要求進(jìn)行，而化學(xué)滲透處理技術(shù)正好相反，無論是滲透時間，還是滲透方式都沒有特定的要求。由于化學(xué)滲透技術(shù)在改變金屬材料機(jī)體上非常迅速，進(jìn)而具有操作簡單、成本較低以及節(jié)能減排等特點。在實際的金屬材料熱處理應(yīng)用上，普及率較高，能夠大大提高金屬材料的處理時限與使用質(zhì)量。

2.4 激光處理技術(shù)

在激光處理技術(shù)中，激光的優(yōu)勢比較顯著，其具有集中性、能量性以及方向性等實際優(yōu)勢，比較適用于金屬材料的熱處理。在金屬材料的激光熱處理中，利用激光對金屬材料進(jìn)行照射，通過熱傳導(dǎo)作用，改變金屬材料原有的結(jié)構(gòu)。激光熱處理技術(shù)主要是利用了激光具有較強(qiáng)穿透性的特點，與傳統(tǒng)淬火技術(shù)相比較發(fā)現(xiàn)，激光熱處理技術(shù)控制效果更加的精準(zhǔn)，并且經(jīng)過激光熱處理的金屬材料，其表面的硬度更高。據(jù)數(shù)據(jù)資料顯示，經(jīng)過激光熱處理的鑄鐵金屬，表面硬度從原本的HB230提高到了HB680，使用壽命也獲得了倍數(shù)上升。除此之外，與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，激光熱處理技術(shù)具有更高的靈活性，操作起來也更加容易控制。在激光加熱快要結(jié)束時，因為快速加熱時，金屬機(jī)體大體積中仍然處于溫度較低的情況，因此被加熱的區(qū)域可以利用金屬本身進(jìn)行迅速的冷卻，從而實現(xiàn)淬火等熱處理效果。

3 基于金屬材料熱處理的冶金技術(shù)控制性能

3.1 基于金屬材料熱處理優(yōu)化冶金控制溫度

在冶金技術(shù)的控制性能中，控制溫度是其中核心的參數(shù)之一，冶金控制溫度將直接影響到冶金技術(shù)控制的有效性。因此，在基于金屬材料熱處理的冶金技術(shù)控制性能中，首先需要優(yōu)化冶金控制溫度，提高冶金技術(shù)控制效果。在以往常規(guī)的冶金技術(shù)控制方法中，容易受到各種因素的限制與阻礙，為了有效改善這一現(xiàn)象，在冶金技術(shù)控制中加入金屬材料熱處理技術(shù)，實現(xiàn)冶金控制溫度的進(jìn)一步優(yōu)化。冶金指的是將金屬礦石通過高溫冶煉形成金屬的制作過程，金屬屬于晶體材料，熔點與相變過程都是固定的。因此，基于金屬材料的熱處理方式能夠合理、有效的控制熔煉溫度。在此過程中，首先需要確定冶金熔煉溫度，所有需要接受熔煉的金屬礦石都必須達(dá)到液相線溫度，才能夠達(dá)到高效的熔煉效果，反之熔煉效果不佳。另外，如果熔煉溫度過高，將會導(dǎo)致熱能的浪費，并且還會導(dǎo)致金屬過熱，從而造成金屬的成形性較差。因此，在基于金屬材料的熱處理過程中，需要根據(jù)冶煉礦石的不同，確定熔煉液相線溫度，優(yōu)化冶金控制溫度，實現(xiàn)冶金技術(shù)的控制性能。

3.2 改善冶金凝固順序優(yōu)化冶金控制過程

除了控制溫度以外，冶金凝固順序的改善也是基于金屬材料熱處理的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過冶金凝固順序的改善，優(yōu)化冶金的控制過程中，實現(xiàn)冶金控制性能。所謂冶金凝固順序的改善，指的是通過控制金屬材料由一種組織向另一種組織進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在冶金過程中，不同組織的凝固順序不同，會大大增加冶金技術(shù)控制性能的難度。因此，改善冶金凝固順序，優(yōu)化冶金控制過程非常重要。在冶金實際的過程中，鐵元素、奧氏體以及萊氏體的相變自由能不同，因此通過控制其轉(zhuǎn)變過程中，將冶金凝固順序進(jìn)行有效的控制，使得E鐵素體＞E奧氏體＞E萊氏體，實現(xiàn)冶金凝固順序的改善，最終在優(yōu)化金屬材料熱處理冶金控制溫度的基礎(chǔ)上，完成了冶金工藝控制性能的研究。

4 金屬材料熱處理變形措施

在整個金屬材料的熱處理中，淬火工藝是所有環(huán)節(jié)中最核心、最重要的一步。因此，如果在淬火介質(zhì)的選擇上使用不當(dāng)，就會導(dǎo)致金屬材料內(nèi)應(yīng)力失調(diào)，最終影響金屬材料的結(jié)構(gòu)與形狀。為了減少金屬材料熱處理變形，在實際的熱處理操作過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能的降低淬火階段出現(xiàn)的誤差，這就要求相關(guān)人員不斷的更新與優(yōu)化金屬材料熱處理的淬火工藝。

在金屬材料的淬火、冷卻階段，必須科學(xué)、合理的控制與調(diào)整金屬材料的冷卻速度，保證金屬材料在淬火過程中的變形。據(jù)了解，比較常用的金屬材料淬火、冷卻方式包括雙液淬火、單液淬火等。雙液淬火指的是在短時間內(nèi)將金屬材料的溫度降至300℃以下，提高金屬材料的冷卻速度。單液淬火冷卻法能夠有效提高淬火效率，但是無法科學(xué)控制淬火速度。因此，在淬火冷卻方式的選擇上應(yīng)當(dāng)盡可能的選擇雙液淬火法，保證金屬材料熱處理效果。

5 結(jié)語

總之，在工業(yè)生產(chǎn)制造中金屬材料應(yīng)用范圍較廣，屬于比較常見的材料種類之一。金屬材料的熱處理技術(shù)將對機(jī)械生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，本文提出了基于金屬材料熱處理的冶金技術(shù)控制性能，結(jié)果顯示給予金屬材料熱處理優(yōu)化冶金控制溫度，改善冶金凝固順序，從而優(yōu)化冶金控制過程中，最終證實冶金控制技術(shù)實施具有一定的有效性。