關(guān)于金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的運(yùn)用

李世顯，潘衛(wèi)彬

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052）

目前，在我國金屬材料生產(chǎn)過程中，熱處理過程占據(jù)整個(gè)金屬材料生產(chǎn)過程的1/4，其中使用的主要材料是鋼鐵。我國現(xiàn)階段金屬材料熱處理技術(shù)仍存在諸多問題，例如，資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、能量消耗大等。因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化我國金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)，旨在達(dá)到降低能源消耗，保護(hù)生態(tài)環(huán)境以及推動(dòng)我國工業(yè)化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1 金屬材料熱處理技術(shù)現(xiàn)狀

（1）設(shè)備落后。工業(yè)革命以后，我國工業(yè)化進(jìn)程飛速發(fā)展，成就十分顯著，制造業(yè)在我國國民生產(chǎn)總值中的比例逐漸提高，這樣的生產(chǎn)環(huán)境，為金屬材料熱處理領(lǐng)域的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。但是我國目前金屬材料熱處理技術(shù)水平難以到達(dá)國際平均水平，首要原因是科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚未達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，當(dāng)然，基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備落后也是重要影響因素之一。盡管目前金屬材料熱處理技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用，但是其在實(shí)際操作過程中存在諸多問題，節(jié)能環(huán)保不到位是亟待解決的問題。這對于小型企業(yè)和工廠而言，會(huì)在很大程度上影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于落后的設(shè)備以及較低的工藝生產(chǎn)水平，會(huì)增加生產(chǎn)過程中污染物的排放，大大降低能源利用率，造成資源浪費(fèi)和資源分配不合理，同時(shí)也會(huì)破壞我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境。因此，落后的設(shè)備問題會(huì)引發(fā)一系列問題，工廠應(yīng)該給予重視。

（2）能源消耗大，利用率低。我國是工業(yè)大國，人口眾多，進(jìn)行金屬材料熱處理的工廠較多，也具有龐大的工人數(shù)量，無論是工廠生產(chǎn)還是人口消耗，都會(huì)產(chǎn)生巨大的能源需求，因此，金屬材料熱處理行業(yè)的能源消耗在我國整體能源消耗中占比巨大，是工業(yè)產(chǎn)業(yè)能源消耗較多的產(chǎn)業(yè)之一，這就要求金屬材料熱處理技術(shù)要向著節(jié)能方向不斷發(fā)展，才能使整個(gè)行業(yè)有更好的前景。因此，只有加強(qiáng)對能源的有效利用，才能杜絕能源浪費(fèi)現(xiàn)象的再發(fā)生，從而有效提升能源利用率，進(jìn)而提高能源的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，從根本上解決金屬材料熱處理存在的問題，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)更快更好地發(fā)展。

（3）缺乏專業(yè)人才。國家發(fā)展需要堅(jiān)持以人為本，工業(yè)發(fā)展同樣離不開人力支持。科學(xué)技術(shù)是主要生產(chǎn)力，而人才恰恰是科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的源頭，任何行業(yè)的進(jìn)步和提升都需要優(yōu)秀的人才，但是目前我國金屬材料熱處理行業(yè)缺少優(yōu)秀的人才，在新技術(shù)研發(fā)以及后期實(shí)踐應(yīng)用方面都急缺優(yōu)秀人才填補(bǔ)崗位空缺。這會(huì)限制科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，從而減緩節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境污染和資源浪費(fèi)長期處于嚴(yán)重狀態(tài)。我國工業(yè)企業(yè)的人才老齡化嚴(yán)重，雖然技術(shù)員工的經(jīng)驗(yàn)比理論知識重要，但是工業(yè)生產(chǎn)同樣也需要更多新鮮血液的注入，加大專業(yè)人才的引進(jìn)力度，這是企業(yè)得以長治久安的根本發(fā)展方針和主要?jiǎng)恿?。因此，專業(yè)人才的缺乏是阻礙金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)發(fā)展的根本原因之一，需要國家和企業(yè)進(jìn)行制度調(diào)整解決這一問題。

2 熱處理節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用

（1）真空熱處理技術(shù)。真空熱處理技術(shù)是指一種在真空環(huán)境下，在金屬材料構(gòu)件上進(jìn)行的熱處理工藝，從而實(shí)現(xiàn)在低壓滲碳金屬性材料中對其表面進(jìn)行處理，并且能夠在處理完表面后進(jìn)行高壓氣淬工作。這種處理技術(shù)只適用于金屬熱處理技術(shù)發(fā)展十分成熟的情況下，它能夠有效實(shí)現(xiàn)能源消耗降低，提高能源利用率，真正達(dá)到節(jié)能的目的。因此在目前的技術(shù)發(fā)展條件下，暫時(shí)無法真正實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)，盡管不能完全實(shí)現(xiàn)真空狀態(tài)，但不高于10Pa的環(huán)境同樣能夠?yàn)闊崽幚砉?jié)能技術(shù)提供良好的環(huán)境，達(dá)到較為理想的效果。在低于10Pa的環(huán)境中，可以采用表面處理工藝，這樣不但不會(huì)對金屬性能產(chǎn)生較大影響，反而能夠防止金屬變形、表面出現(xiàn)氣孔等影響金屬性能的現(xiàn)象發(fā)生。有調(diào)查顯示，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，有顯著效果。

（2）激光熱處理技術(shù)。科技的飛速發(fā)展必然會(huì)引領(lǐng)各行各業(yè)的穩(wěn)步上升，激光技術(shù)也不例外，其在金屬材料熱處理領(lǐng)域中的應(yīng)用在不斷推廣。激光熱處理技術(shù)指的是，在激光自身具備高能量密度的基礎(chǔ)之上，使激光照射在金屬材料表面，使得金屬材料表面的能量高達(dá)100~100000kW/cm2。金屬之所以能達(dá)到這么高的能量離不開激光自身具備的高能量密度。并且激光具有較強(qiáng)的穿透力，能夠使金屬材料快速達(dá)到熔點(diǎn)，從而改變金屬材料表面的性能，降低激光溫度，又能使金屬材料表面形成奧氏體化，再次進(jìn)行自冷處理，能夠有效提升金屬材料表面硬度。這樣一來，利用激光熱處理技術(shù)就能夠快速實(shí)現(xiàn)升溫降溫過程，無需像往常一樣對金屬材料進(jìn)行淬火、預(yù)熱等工作，這樣就能很好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能作用。該技術(shù)還能大大縮短后續(xù)機(jī)械加工工序，又在一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能作用。因此激光熱處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的良好選擇。

（3）化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)。盡管上述2種方式都具有良好的效果，但現(xiàn)實(shí)中存在很多限制因素，因而目前在金屬材料熱處理工藝操作中，應(yīng)用最為廣泛的還是化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對金屬材料基礎(chǔ)性能的保護(hù)，也能有效達(dá)到理想節(jié)能效果。因?yàn)樵谝酝臒崽幚砉に嚥僮鬟^程中，會(huì)由于金屬材料表面的化學(xué)因素對材料產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，但化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)在傳統(tǒng)技術(shù)上進(jìn)行了優(yōu)化，能夠突破傳統(tǒng)操作方式。所謂化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)，指的是用化學(xué)處理的方式，在金屬表面進(jìn)行處理，從而減少材料表面的涂層厚度，解決表層化學(xué)因素對操作效果的影響。該技術(shù)能夠有效節(jié)約工藝處理時(shí)間，節(jié)約操作過程中的電能消耗，也會(huì)大量減少化學(xué)污染物，從而有力推進(jìn)了金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展，提升節(jié)能技術(shù)的質(zhì)量和效率，實(shí)現(xiàn)高收益低成本的目標(biāo)，是目前各種節(jié)能操作技術(shù)中較為實(shí)用的方法。

（4）振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)。金屬材料熱處理的效果不僅僅受到操作方式的影響，無論是真空熱處理、激光熱處理還是化學(xué)薄層滲透技術(shù)熱處理，在后期都可能因?yàn)榄h(huán)境的變化產(chǎn)生一定影響，例如金屬材料表面的裂紋和殘余熱應(yīng)力等，都有可能導(dǎo)致熱處理質(zhì)量降低甚至金屬材料的損壞。如果不能及時(shí)處理這些環(huán)境導(dǎo)致的問題，極有可能會(huì)出現(xiàn)金屬材料使用壽命縮短的現(xiàn)象，進(jìn)而影響工程質(zhì)量，再次進(jìn)行返修重新加工的過程中又會(huì)造成資源浪費(fèi)、能源浪費(fèi)，違背了節(jié)能技術(shù)的初衷，無法真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能功效。振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)，就是在金屬材料進(jìn)行熱處理之后解決其可能出現(xiàn)的裂紋和殘余熱應(yīng)力問題，并且能有效防止類似問題再次發(fā)生，真正達(dá)到節(jié)能的目的?？梢哉f，任何節(jié)能熱處理技術(shù)的后期都離不開振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)，它為其他技術(shù)的操作效果提供有力保障。有實(shí)踐證明，在進(jìn)行熱處理之后再進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理能夠節(jié)約20%的電能和40%的燃料資源。這是相當(dāng)可觀且值得欣慰的效果。

（5）熱處理CAD技術(shù)。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有賴于科技的發(fā)展，而信息技術(shù)又有力推動(dòng)了科技的發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)，在金屬材料熱處理操作過程中也發(fā)揮著巨大的作用，所謂的熱處理CAD技術(shù)就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合，在進(jìn)行熱處理操作之前利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析，系統(tǒng)研究后再真正操作，相當(dāng)于用計(jì)算機(jī)提前演練操作過程，從而避免實(shí)際操作過程中可能發(fā)生的意外情況，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。熱處理CAD技術(shù)還有噴淋、噴霧的功能，也能發(fā)展淬火工藝，有利于熱處理技術(shù)有效結(jié)合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。該技術(shù)是熱處理節(jié)能技術(shù)研究發(fā)展過程中一種重要的處理辦法，由于其能夠系統(tǒng)演練處理熱處理問題，在演練過程中不產(chǎn)生污染物，也不會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)，因此被列為我國認(rèn)證的綠色技術(shù)。這對于節(jié)能熱處理技術(shù)的進(jìn)一步提升有著重要的影響。

3 結(jié)語

綜上所述，為堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路，我國工業(yè)企業(yè)仍應(yīng)該繼續(xù)堅(jiān)持以節(jié)能為前提，提升金屬材料熱處理的技術(shù)水平，宣傳并推廣金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)，將該技術(shù)普及到各個(gè)工業(yè)企業(yè)，只有大范圍推廣該技術(shù)，才能解決我國普遍存在的能源浪費(fèi)問題，有效提升生產(chǎn)效率，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。目前，仍有多數(shù)企業(yè)未能樹立正確的生產(chǎn)觀念，傳統(tǒng)的生產(chǎn)理念不能很好地實(shí)現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能，也不能與企業(yè)實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r緊密結(jié)合。因此，為了我國經(jīng)濟(jì)更快更好地發(fā)展，應(yīng)該首先修正企業(yè)發(fā)展觀念，進(jìn)而推廣熱處理節(jié)能新技術(shù)，同時(shí)，加大科技發(fā)展力度，建立現(xiàn)代科技與傳統(tǒng)技術(shù)溝通的橋梁，推動(dòng)金屬材料熱處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。