試論金屬材料的熱處理節(jié)能技術(shù)

楊雨鑫

【摘 要】金屬材料廣泛應(yīng)用于人們的生活中，但同時(shí)，金屬材料的熱處理過程能耗高、成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重。為適應(yīng)現(xiàn)代環(huán)境保護(hù)的需要，滿足資源枯竭的基本要求，應(yīng)采用新的熱處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，促進(jìn)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。金屬的熱處理通過加熱和冷卻材料來改變性能。目前，金屬熱處理的新技術(shù)主要有化學(xué)薄層熱處理技術(shù)、真空熱處理技術(shù)和激光熱處理技術(shù)等。分析了不同熱處理工藝的原理，為我廠熱處理節(jié)能提供了理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】金屬材料；熱處理；節(jié)能技術(shù)

一、緒論

現(xiàn)代制造技術(shù)高度重視制造與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展應(yīng)與制造技術(shù)、環(huán)境科學(xué)和人文科學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來。先進(jìn)制造技術(shù)能有效地保證產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，而先進(jìn)的熱處理技術(shù)是保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量水平的關(guān)鍵。目前，中國(guó)的熱處理、鋼鐵材料占總鋼，高污染高能耗的40%，熱處理，機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)大的電力用戶。因此，熱處理行業(yè)的節(jié)能潛力有很大的上漲空間在中國(guó)，增加節(jié)能努力減少我們的熱處理工藝研究和開發(fā)的材料和能源消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的中國(guó)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和發(fā)展熱處理在機(jī)械行業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展的制造業(yè)促進(jìn)中國(guó)。

金屬材料的熱處理是一種固體金屬或合金，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募訜?、保溫和冷卻，有時(shí)與化學(xué)和機(jī)械作用，內(nèi)部組織的金屬合金和結(jié)構(gòu)的變化，從而得到改善材料性能的過程。熱處理工藝是使各種金屬材料獲得良好性能的重要手段。在許多實(shí)際應(yīng)用中，材料的合理選擇和各種成形工藝都不能滿足金屬工件的力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能。在這一點(diǎn)上，熱處理過程是必不可少的。

除了有在熱處理過程中的積極作用，在這個(gè)過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生或多或少的變形過程中應(yīng)避免的，兩者之間是一個(gè)很小的范圍內(nèi)避免唯一的變形控制并存的盡可能多的需要，使用相應(yīng)的方法。為了減少熱處理變形，有必要了解影響熱處理變形的因素。

目前，中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，直接導(dǎo)致了熱處理行業(yè)的快速發(fā)展，各種熱處理設(shè)備、熱處理、區(qū)域植物的熱處理工藝，一場(chǎng)春雨過后，筍廠生產(chǎn)的材料。我們看到這個(gè)行業(yè)的能源消耗是驚人的，熱處理，出現(xiàn)能源消耗，浪費(fèi)更嚴(yán)重。熱處理設(shè)備的平均利用率為30%，用于工業(yè)能耗的計(jì)算。在中國(guó)熱處理能耗應(yīng)該是100億度。節(jié)能技術(shù)和材料的熱處理，中國(guó)尚未廣泛使用，該行業(yè)仍處于粗放經(jīng)營(yíng)的情況下，大量的能源消耗的原因，但主要是硬件問題，企業(yè)設(shè)備側(cè)。熱處理行業(yè)的技術(shù)改造迫在眉睫。通過應(yīng)用節(jié)能技術(shù)和熱處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能、高效、可持續(xù)發(fā)展。

二、中國(guó)的金屬材料熱處理節(jié)能中的應(yīng)用

在中國(guó)，熱處理和能源利用，能源消耗量大的實(shí)際情況，效率不高，浪費(fèi)能源和污染非常嚴(yán)重。由于能耗高，主要原因是機(jī)械設(shè)備，機(jī)械和設(shè)備的運(yùn)行效率低，機(jī)械設(shè)備的利用率，爐機(jī)械設(shè)備低，加熱效果相對(duì)落后，沒有更多的能量消耗。目前，新的節(jié)能技術(shù)和熱處理工藝在中國(guó)主要需要通過創(chuàng)新提高工藝及設(shè)備。

（一）金屬材料的節(jié)能新技術(shù)

（1）熱處理cad技術(shù)

熱處理CAD技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)模擬生產(chǎn)環(huán)境，設(shè)計(jì)熱處理工藝。在智能熱處理控制領(lǐng)域，智能CAD噴霧、噴霧冷卻、適當(dāng)?shù)拇慊鸫慊鸱椒ê蜔崽幚砑夹g(shù)可以降低能耗，節(jié)約能源。它是高技術(shù)在熱處理中的一個(gè)重要應(yīng)用。

（2）熱處理真空技術(shù)

真空熱處理技術(shù)具有特別明顯的優(yōu)點(diǎn)，即采用厭氧處理介質(zhì)，因此在真空滲碳的情況下，無(wú)內(nèi)氧化。真空熱處理設(shè)備能有效地提高滲碳溫度，縮短生產(chǎn)周期。熱處理工藝能有效地減少排放和真空熱處理過程，不消耗點(diǎn)火、防火卷簾和排氣裝置，不停車，縮短冷卻時(shí)間和加熱時(shí)間，充分發(fā)揮設(shè)備的效率。

（3）化學(xué)熱處理薄層過濾技術(shù)

化學(xué)熱處理薄層過濾技術(shù)突破了直接穿透金屬表面的各種化學(xué)元素的深度和性質(zhì)的誤區(qū)。實(shí)踐和理論分析表明，涂層的穿透深度過大，不僅降低了零件的韌性，而且有害于提高產(chǎn)品的綜合性能，增加了成本和污染。為此，中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)、化學(xué)薄層滲透相關(guān)的工藝技術(shù)行業(yè)使用，降低滲碳層30%，節(jié)電已達(dá)30%以上。

（4）超硬工具零件的涂層技術(shù)

化學(xué)技術(shù)利用離子來處理金屬工件以增加工件的使用時(shí)間。高新設(shè)備采用全套計(jì)算機(jī)監(jiān)控和熱處理技術(shù)，縮短了生產(chǎn)時(shí)間，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，有利于優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能的生產(chǎn)。

（二）熱處理發(fā)展現(xiàn)狀及科研成果

一種新的工程材料組合和發(fā)揮材料的潛力，上海交通大學(xué)開發(fā)了金屬相變理論和馬氏體的增韌機(jī)理，對(duì)形狀記憶合金貝氏體相變機(jī)制的精細(xì)結(jié)構(gòu)，預(yù)轉(zhuǎn)化機(jī)制、超塑性合金。滲碳、氮化、熱處理溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬也是上海交通大學(xué)自上世紀(jì)80年代以來的一個(gè)突出的方面。北京科技大學(xué)在低合金高強(qiáng)度鋼，非調(diào)質(zhì)鋼的軋制控制，和無(wú)定形材料的理論實(shí)踐與鋼金剛石膜沉積的稀土元素進(jìn)行，導(dǎo)致果實(shí)已應(yīng)用于冶金行業(yè)。多年來，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授雷艷泉加強(qiáng)金屬變形的領(lǐng)導(dǎo)理論的實(shí)踐，經(jīng)熱處理后的力學(xué)性能和不同紗線的變形有許多重要的結(jié)論，在一定的溫度和再結(jié)晶和指導(dǎo)學(xué)習(xí)的發(fā)展，一系列的方法和對(duì)變革的基礎(chǔ)。變形熱處理的典型實(shí)例是渦輪葉片和柴油機(jī)連桿的余熱淬火。它節(jié)省電力，提高性能。哈爾濱工業(yè)大學(xué)在金屬基復(fù)合材料、雙相鋼、銅基鐵基形狀記憶合金、陶瓷增韌、離子鍍、離子注入等方面取得了顯著的成就。

（三）熱處理生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展

對(duì)真空滲碳技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用；熱處理工藝；感應(yīng)加熱；化學(xué)熱處理的潛力；離子激光和電子束熱處理；熱處理；嚴(yán)格控制熱處理質(zhì)量；專業(yè)從事熱處理生產(chǎn)的迅速發(fā)展；技術(shù)改造和設(shè)備更新的生產(chǎn)效果；熱處理設(shè)備制造行業(yè)的一個(gè)轉(zhuǎn)折。

（四）熱處理行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

在熱處理行業(yè)中起著重要的作用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中，隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，在熱處理行業(yè)必須跟上時(shí)代的步伐，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，專業(yè)化，自動(dòng)化，標(biāo)準(zhǔn)化，與國(guó)家環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源，根據(jù)熱處理行業(yè)，我們發(fā)展預(yù)測(cè)未來的發(fā)展趨勢(shì)如下：

1、大力推進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用

2、逐步提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平

3、發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、熱處理、精密熱處理技術(shù)、熱處理環(huán)境問題

4、加強(qiáng)人力資源開發(fā)，改變“機(jī)加工、輕熱處理”的觀念和思路，培養(yǎng)和建立穩(wěn)定的熱處理專業(yè)人才

三、結(jié)語(yǔ)

金屬材料在中國(guó)走向柔性工業(yè)節(jié)能熱處理、低能耗、輕、環(huán)保的方向發(fā)展，進(jìn)一步提高節(jié)能技術(shù)和熱處理的金屬材料，也要防止污染，結(jié)合金屬材料的新技術(shù)，為了更好的實(shí)現(xiàn)我們的健康和熱處理發(fā)展減少排放。熱處理可以改善工件的力學(xué)性能，提高工件的強(qiáng)度和硬度，滿足各種性能的需要，但不可避免地會(huì)導(dǎo)致變形。我們應(yīng)該關(guān)注我國(guó)的熱處理技術(shù)和設(shè)備在現(xiàn)階段，改進(jìn)，學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新能力，自主研發(fā)的熱處理來提高工件的質(zhì)量和合格率的發(fā)展，在中國(guó)熱處理行業(yè)的貢獻(xiàn)。努力在中國(guó)成為一個(gè)工業(yè)大國(guó)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周峰.密閉微波輔助提取-HPLC測(cè)定中成藥中黃芩苷及綠原酸的研究[D].北京化工大學(xué)，2009.

[2]楊夢(mèng)瑞.同位素稀釋質(zhì)譜法在血清尿酸標(biāo)物研制及奶粉尿素檢測(cè)中的應(yīng)用[D].北京化工大學(xué)，2009.

[3]董彩玉.密閉微波輔助萃取三七中的皂苷類化合物以及細(xì)梗胡枝子中的黃酮類化合物[D].北京化工大學(xué)，2008.

[4]田穎.食品中多種水溶性維生素的檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的研制[D].北京化工大學(xué)，2011.

[5]丁芳宇.聚酰胺-胺樹枝狀大分子修飾硅膠用于酶的固定化及丙氨酸吸附性能的研究[D].北京化工大學(xué)，2011.

[6]畢佳明.轉(zhuǎn)基因植物蛋白量值溯源核心技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究[D].北京化工大學(xué)，2012.endprint