金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用

黃守己 高明玉

【摘要】現(xiàn)代制造技術(shù)重視對(duì)金屬材料，特別是鋼鐵材料的熱處理，以及對(duì)制造的可持續(xù)性以及制造技術(shù)的發(fā)展，比如材料冶煉、鑄造、鍛軋成型等。對(duì)金屬材料的熱處理能耗高，污染大，怎樣降低能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、增效，是機(jī)械工業(yè)面臨的課題。在管理和技術(shù)方面，熱處理技術(shù)的節(jié)能潛力巨大，挖掘材料的性能潛力，加強(qiáng)熱處理節(jié)能新技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用研究，從而在節(jié)能基礎(chǔ)上提高材料的性能水平和使用壽命，對(duì)于實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

【關(guān)鍵詞】金屬材料；熱處理節(jié)能技術(shù)；技能增效

一、我國(guó)金屬材料熱處理能耗現(xiàn)狀

金屬材料的熱處理通常對(duì)溫度有很高的要求，因此其能源消耗比較大。我國(guó)的熱處理車間由于所用的設(shè)備工藝較為落后，能源的利用率低，所以能源消耗量一直很大。進(jìn)入21世紀(jì)初期，我國(guó)的熱處理車間基本把能耗控制在每噸600千瓦時(shí)左右，雖然比之前有了很大進(jìn)步，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比依然消耗過(guò)大。從技術(shù)角度來(lái)看，這與我國(guó)熱處理車間所用工藝過(guò)于單一有很大關(guān)系，相當(dāng)多熱處理車間在進(jìn)行熱處理時(shí)不考慮技術(shù)適性，用同一種工藝處理全部種類的零件，導(dǎo)致處理效率低下，增添了許多無(wú)謂的能源消耗。

二、我國(guó)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)和應(yīng)用

（一）化學(xué)處理薄層滲入技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)，是一種效果比較明顯的技術(shù)。對(duì)金屬表面進(jìn)行深度的深入可以進(jìn)行深度的處理。因?yàn)榛瘜W(xué)處理技術(shù)是針對(duì)性質(zhì)的處理，所以在成本上是有一定的基礎(chǔ)的，在使用化學(xué)技術(shù)進(jìn)行處理的時(shí)候，成本上是不能夠節(jié)省的。這是因?yàn)獒槍?duì)不同的反應(yīng)原理，使用不同的化學(xué)反應(yīng)劑的效果是不同的，同樣的還有化學(xué)反應(yīng)劑使用的量，使用的頻率，使用的條件，在控制這些變量的時(shí)候，需要尤其注意產(chǎn)品設(shè)備的質(zhì)量和滲透技術(shù)的精確度。這種技術(shù)因?yàn)槭褂昧吮訚B透技術(shù)，所以生產(chǎn)效率提高了20%，節(jié)電30%，所以使用化學(xué)技術(shù)的時(shí)候，要詳細(xì)掌握薄層滲透技術(shù)。

（二）超硬的工具零件涂層技術(shù)

這個(gè)化學(xué)技術(shù)通過(guò)離子對(duì)加工的金屬工件做轟擊，提高工件的的應(yīng)用期限。高新設(shè)備對(duì)熱處理采用全程電腦監(jiān)控，縮短了時(shí)間，提高了質(zhì)量，有利于優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能生產(chǎn)。

（三）處理振動(dòng)時(shí)效的技術(shù)

振動(dòng)時(shí)效的處理工藝是為了消除金屬制件的殘余內(nèi)應(yīng)力，使金屬工件的尺寸不容易變化，防止金屬工件受熱變形。傳統(tǒng)工藝多是加熱時(shí)效，主要是通過(guò)熱處理爐的長(zhǎng)時(shí)間的低溫加工，費(fèi)用大且時(shí)間長(zhǎng)，很大程度上加大了電能耗費(fèi)。而使用振動(dòng)時(shí)效的工藝的機(jī)械能節(jié)省電量。二者相比，節(jié)約能量四成的同時(shí)金屬韌性五成。

（四）熱處理的CAD技術(shù)

熱處理的CAD技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的模擬技術(shù)，模擬生產(chǎn)環(huán)境研究、設(shè)計(jì)熱處理的工藝。在開(kāi)發(fā)智能熱處理噴淋控制，噴霧冷卻，正確選擇淬火劑和淬火的方法等方面，熱處理智能的CAD技術(shù)可以減少能耗，節(jié)約電能，是高新技術(shù)在熱處理中應(yīng)用的重要表現(xiàn)。

（五）真空熱處理技術(shù)

真空熱處理技術(shù)，其熱處理的環(huán)境就是真空。在真空狀態(tài)下，許多常規(guī)熱處理技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)，還能夠提高熱處理的質(zhì)量和效率，使金屬表面更加光滑，性能提高。真空熱處理技術(shù)可以大大節(jié)省時(shí)間，從預(yù)熱時(shí)間到保溫時(shí)間，都可以得到有效地縮短與合理的控制。在真空熱處理技術(shù)的高效運(yùn)作下，金屬材料的性能可以得到充分保障，防止高溫對(duì)其造成損傷。除了節(jié)省時(shí)間以外，真空熱處理技術(shù)還能夠防止金屬材料被氧化，使材料性能更加穩(wěn)定。不過(guò)，真空熱處理技術(shù)所需成本較高，需慎重使用。金屬材料的熱處理需要極高的技術(shù)含量，真空熱處理就是高技術(shù)含量的處理技術(shù)之一，為了發(fā)揮材料最大的潛力，提高使用性能，真空熱處理技術(shù)能夠充分滿足對(duì)材料的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

（六）熱處理的激光工藝

使用高功率的激光束照射金屬零件的表面，使金屬的表面發(fā)生改性的合金變硬，這些改性處理在使用其他的方法無(wú)法達(dá)到金屬零件表面變化。

三、金屬材料熱處理未來(lái)在我國(guó)的發(fā)展方向

（一）增加處理方式，降低能源消耗

多元化熱處理工藝在我國(guó)是較新的一門技術(shù)理論，這一理論提倡在同一熱處理車間中設(shè)置多種不同工藝類型的熱處理生產(chǎn)線，以提高處理能效，降低能源消耗。事實(shí)上，我國(guó)對(duì)各種新式熱處理技術(shù)都已經(jīng)有了一定的研究，比如化學(xué)熱處理法、真空熱處理法、激光熱處理法、振動(dòng)熱處理法等，但這些技術(shù)的應(yīng)用都還不成熟，所以應(yīng)用率很低。以激光熱處理法為例，該技術(shù)不僅處理速度極快，能源消耗小，而且處理后的金屬材料不會(huì)受到殘余應(yīng)力的影響，非常值得進(jìn)一步推廣。

（二）改良設(shè)備工藝，提高處理效率

針對(duì)目前許多熱處理車間的技術(shù)工藝落后現(xiàn)狀，在沒(méi)有足夠的資金更新的情況下，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改良，以暫時(shí)性提高熱處理的效率。部分仍在進(jìn)行手動(dòng)化操作的熱處理車間需要進(jìn)行設(shè)備的自動(dòng)化或半自動(dòng)化改良；部分過(guò)于老舊的熱處理爐可以考慮更換部分保溫材料，換成新式的材料，以提高熱處理爐的保溫和升溫效果。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造水平不斷提升，金屬材料的熱處理技術(shù)也在逐步提高，但其中也存在一些問(wèn)題。金屬材料熱處理相關(guān)企業(yè)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思想，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，更新設(shè)備，對(duì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高資源能源利用效率，減少對(duì)環(huán)境的污染，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]徐海斌，顧偉，王衛(wèi)忠，盧書(shū)媛，錢偉.淺析我國(guó)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)與應(yīng)用[J].科技資訊，2013（01）：86.

[2]李華翔.倡導(dǎo)節(jié)能理念推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步第二屆熱處理市場(chǎng)分析暨熱處理節(jié)能新技術(shù)論壇在京召開(kāi)[J].機(jī)械工人（熱加工），2007（12）：6～8.