金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

侯淑芳

摘要：金屬材料熱處理工藝隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步，現(xiàn)階段金屬材料在經(jīng)過(guò)熱處理之后，其硬度、延展度及柔韌度得以增強(qiáng)，采用不同方式的熱處理技術(shù)，能夠保證金屬材料質(zhì)量，并降低生產(chǎn)企業(yè)加工成本。因此，研究熱處理技術(shù)具有較高的現(xiàn)實(shí)意義，不僅降低了金屬材料的浪費(fèi)，同時(shí)也避免了金屬材料生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，有效擴(kuò)大了金屬材料的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理工藝；技術(shù)分析

1金屬材料的類型

1.1多孔金屬材料

金屬材料有多種類型，多孔金屬是使用最為普遍，它也是最受人們青睞的一種金屬材料。多孔金屬材料之所以應(yīng)用廣泛，主要是因?yàn)檫@種材料具有良好的滲透性。在生產(chǎn)加工的過(guò)程中使用多孔金屬材料，可以隨意調(diào)整孔徑，這突破了口徑的局限性，使其可以滿足各種口徑的需要。多孔金屬材料具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，同時(shí)還有良好的耐溫性和耐強(qiáng)度性，這些性質(zhì)決定了多孔金屬材料是一種良好的功能材料。從實(shí)際的應(yīng)用情況來(lái)看，多孔材料多用于能量吸收設(shè)備，比如散熱器制造和電磁設(shè)備制造，并且取得了良好的應(yīng)用效果[1]。

1.2納米金屬材料

納米金屬材料是一種新型材料，同時(shí)它也是一種催化劑，其整體性能不會(huì)有明顯的變化，并能夠有效保證其物理性能的完整性。納米金屬材料抵抗疲勞破壞的性能比較好，它還具備良好的強(qiáng)度，因此其有著極高的應(yīng)用價(jià)值。

2熱處理的三個(gè)必備過(guò)程

根據(jù)溫度控制的變化，熱處理工藝總結(jié)為加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程。

加熱是熱處理工藝的第一個(gè)步驟，早期的熱處理工藝加熱工序大部分利用木炭和煤炭作為熱源，隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)，又出現(xiàn)了液體和氣體燃料；電力技術(shù)的普及，為熱處理加熱工序帶來(lái)了新的變革，普遍使用電力完成加熱過(guò)程，電加熱方式快捷并且易于控制，減少了對(duì)外部環(huán)境的污染。利用木炭、煤炭、液體氣體燃料以及電力等作為熱源，不借助加熱介質(zhì)加熱統(tǒng)稱為直接加熱；間接加熱則是利用熔融的鹽或者浮動(dòng)粒子達(dá)到金屬工件升溫的效果。在加熱過(guò)程中，為保護(hù)金屬工件不受大氣中氧氣、一氧化碳等氣體影響而發(fā)生氧化、脫碳等現(xiàn)象，加熱環(huán)境要確?？煽兀訜嵫b置要具備氣氛保護(hù)功能，比如利用熔融鹽或者真空環(huán)境進(jìn)行加熱，也可通過(guò)涂層或包裝來(lái)完成。

保溫工序是在一定的技術(shù)規(guī)范指導(dǎo)下，在確保加熱溫度和精準(zhǔn)控制下，讓加熱之后的金屬工件保持一定的溫度，通常會(huì)在相變溫度以上進(jìn)行加熱以獲得所需的結(jié)構(gòu)。將金屬工件表面加熱到符合要求的溫度并保持在一定的時(shí)間間隔之內(nèi)，以確保工件內(nèi)部與外部溫度能夠保持一致，從而使金屬結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全轉(zhuǎn)變，這段時(shí)間間隔在熱處理工藝規(guī)范中稱為保溫時(shí)間；有些熱處理工藝保溫過(guò)程要求極短，甚至不需要保溫時(shí)間，例如，為了增加金屬材料表面的耐磨性，需要進(jìn)行高能密度加熱，其特點(diǎn)是短時(shí)或者瞬間致熱，這個(gè)過(guò)程就不需要保溫時(shí)間。

3常用材料熱處理工藝

3.1化學(xué)處理薄層滲透工藝

在運(yùn)用該項(xiàng)工藝對(duì)金屬材料進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)通過(guò)化學(xué)熱處理手段，對(duì)材料實(shí)施薄層滲透處理，以達(dá)到提高金屬材料堅(jiān)韌性的目標(biāo)[1]。對(duì)該項(xiàng)處理工藝進(jìn)行使用，能夠有效提高金屬材料使用率，降低材料浪費(fèi)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)成本的有效控制。同時(shí)該項(xiàng)工藝還具有低污染的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⒐に噷?shí)施對(duì)周邊環(huán)境的影響控制在最低。

3.2激光熱處理工藝

激光處理技術(shù)有著較強(qiáng)的穿透性特征，多用于表面堅(jiān)硬材料處理。運(yùn)用激光處理技術(shù)，不僅能夠達(dá)到良好的熱處理加工效果，同時(shí)還能有效提高金屬表面硬度，整體處理工作開(kāi)展效率較為理想。為保證激光應(yīng)用準(zhǔn)確程度，在對(duì)工藝進(jìn)行使用時(shí)，需要通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)以及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)用，對(duì)激光使用進(jìn)行控制。而激光熱處理技術(shù)，也在計(jì)算機(jī)的帶動(dòng)下，逐漸向自動(dòng)化方向進(jìn)行著發(fā)展。

3.3振動(dòng)時(shí)效處理工藝

該項(xiàng)工藝會(huì)通過(guò)對(duì)振動(dòng)原理的運(yùn)用，對(duì)金屬材料展開(kāi)熱處理。經(jīng)過(guò)處理之后，金屬材料穩(wěn)定性會(huì)得到顯著提高，材料變形情況也可以得到有效控制[2]。同時(shí)，因?yàn)檎駝?dòng)處理需要借助計(jì)算機(jī)設(shè)備才可以完成，在計(jì)算機(jī)的控制與監(jiān)督之下，振動(dòng)處理可達(dá)到自動(dòng)化控制狀態(tài)，能夠有效提高金屬制品生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品生產(chǎn)水平，進(jìn)而達(dá)到降低企業(yè)生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)綠色化施工的效果。

3.4熱處理CAD工藝

CAD是一種較為先進(jìn)的材料熱處理技術(shù)，其會(huì)通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用，完成對(duì)熱處理過(guò)程的模擬，進(jìn)而再利用智能處理手段，高質(zhì)量完成材料熱處理的工藝。在具體對(duì)CAD技術(shù)進(jìn)行使用過(guò)程中，技術(shù)人員首先會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)設(shè)備，對(duì)CAD技術(shù)進(jìn)行模擬；其次會(huì)按照模擬結(jié)果，對(duì)熱處理測(cè)量展開(kāi)科學(xué)調(diào)整與處理方案制定，做好各環(huán)節(jié)調(diào)整與改進(jìn)工作；最后會(huì)按照最終調(diào)整方案，逐步展開(kāi)相應(yīng)處理[3]。

4金屬材料熱處理工藝及技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，研究人員不斷完善和優(yōu)化金屬材料的熱處理工藝及技術(shù)，力求實(shí)現(xiàn)熱處理技術(shù)的突破和創(chuàng)新。

目前比較新的熱處理技術(shù)要屬可控氣氛技術(shù)，這種技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是借氣氛技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料的保護(hù)和控制熱處理過(guò)程，從而提高金屬材料熱處理的質(zhì)量和效率。相比于傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)來(lái)說(shuō)，基于氣氛技術(shù)的無(wú)氧化處理將成為未來(lái)金屬熱處理工藝與技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。

在對(duì)鋼材采取熱處理的過(guò)程中由于溫度過(guò)高，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氧化的情況，這時(shí)就采用可控氣氛對(duì)鋼材料進(jìn)行熱處理，從避免這種情況的發(fā)生。

除此之外，可控氣氛熱處理還有一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)，就是可以隨意調(diào)節(jié)金屬材料的尺寸，操作更為簡(jiǎn)單靈活[3]。雖然可控氣氛熱處理技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，但是它也存在諸多問(wèn)題，需要技術(shù)研究人員不斷優(yōu)化，使其具有更加廣泛的應(yīng)用空間。

5結(jié)束語(yǔ)

近代以來(lái)，熱處理工藝技術(shù)發(fā)展迅速，先后經(jīng)歷了轉(zhuǎn)筒爐氣體滲碳、應(yīng)用露點(diǎn)電位差計(jì)、二氧化碳紅外儀、氧探頭實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)可控碳勢(shì)等熱處理工藝技術(shù)；等離子場(chǎng)在熱處理技術(shù)中的應(yīng)用，進(jìn)一步完善了滲氮、滲碳等化學(xué)熱處理工藝的深度和密度；科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了激光、電子束等現(xiàn)代科技手段在熱處理工藝中得以普遍應(yīng)用，為表面熱處理、化學(xué)熱處理等新的熱處理工藝提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

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（作者單位：西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司）