金屬材料熱處理的節(jié)能技術(shù)探究

吳冰欣 謝東

【摘 ?要】進入21世紀(jì)以來，我國科技水平發(fā)展迅速，金屬制造業(yè)也有了很大突破。金屬材料的熱處理是金屬制造過程的關(guān)鍵，金屬材料熱處理的節(jié)能技術(shù)是近年來金屬制造業(yè)關(guān)注的重點。本文在分析金屬材料熱處理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對金屬材料熱處理的節(jié)能技術(shù)進行了概括，以期為金屬材料熱處理節(jié)能工作提供參考。

【關(guān)鍵詞】金屬材料;熱處理;節(jié)能技術(shù)

引言

近些年來，隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的人們逐漸對金屬材料熱處理節(jié)能工藝的優(yōu)化進行了高度關(guān)注。金屬材料作為制造業(yè)之中至關(guān)重要的組成部分，對于工業(yè)的生產(chǎn)以及人們的生活都有著十分重要的影響。但是，金屬材料在應(yīng)用的過程中也會帶來一定的污染和危害。而金屬材料熱處理節(jié)能工藝的應(yīng)用，能夠有效的解決這些污染和危害。所以，對我國的金屬材料熱處理節(jié)能工藝進行深入的探究是十分必要的。

1新時期金屬材料熱處理發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)發(fā)展速度較快，促使熱處理行業(yè)與技術(shù)發(fā)展速度隨之得到一定提升，如今我國在熱處理方面的工廠數(shù)量高達上萬家，工作人員數(shù)量高達數(shù)十萬，由此可知近幾年熱處理拓展規(guī)模持續(xù)增長。但在這種趨勢下出現(xiàn)了諸多問題，如浪費能源、污染環(huán)境、技術(shù)不完善、設(shè)備老舊等，這些問題不僅會限制熱處理技術(shù)的繼續(xù)推廣，還會降低相關(guān)企業(yè)經(jīng)濟收益。而且如今在金屬材料熱處理加工中主要有2種技術(shù)，一為正常加工，主要是通過普通熱處理來調(diào)整金屬材料結(jié)構(gòu)，但無法轉(zhuǎn)變其中化學(xué)元素與整體性能;二為表面加工，主要是針對材料外表進行加熱后冷卻，可以改善金屬材料性能，但這兩種技術(shù)都十分簡單，也無法對能源浪費與環(huán)境污染展開有效管控。因此，相關(guān)企業(yè)與有關(guān)部門開始注重研發(fā)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)。

2新時期金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)

2.1振動時效處理技術(shù)

金屬材料經(jīng)熱處理后，受工藝、環(huán)境的影響，由于殘余熱應(yīng)力等的存在，金屬材料表面經(jīng)常會出現(xiàn)細小的裂紋，導(dǎo)致熱處理產(chǎn)品達不到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，造成能源的極大浪費。振動時效處理技術(shù)俗稱“振動消除應(yīng)力法”，當(dāng)工件內(nèi)部的殘余內(nèi)應(yīng)力超過材料屈服限度時，通過采用不同頻段下的控制系統(tǒng)調(diào)整激振器的轉(zhuǎn)數(shù)，讓其產(chǎn)生離心力，讓待處理的金屬材料器件發(fā)生諧振，讓需要處理的工件部位發(fā)生交變運動，使材料發(fā)生細小的塑性變形，提升工件的穩(wěn)定性，避免工件變形等問題出現(xiàn)。

2.2激光熱處理技術(shù)應(yīng)用

通過金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，其也逐漸得到了較為廣泛的應(yīng)用，而激光熱處理技術(shù)就是一種十分常見的金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的應(yīng)用。在實際的金屬材料熱處理技術(shù)的應(yīng)用過程中，相關(guān)的工作人員可以借助激光熱處理技術(shù)進行節(jié)能轉(zhuǎn)換。與此同時，激光熱處理技術(shù)的工作原理就是通過高密度的激光來展現(xiàn)出金屬材料硬化的特點。并且激光本身具有極強的穿透性，而在激光的照射過程中會使得金屬材料的溫度上升而形成奧氏體，然后又會被其周圍低溫組織冷卻而形成馬氏體，這樣就不會影響金屬材料的形狀和性能。

2.3CAD技術(shù)

所謂CAD技術(shù)，主要是指利用計算機，針對各種節(jié)能技術(shù)展開模擬設(shè)計與開發(fā)。在噴霧冷卻、淬火及智能控制噴淋等技術(shù)中CAD都占據(jù)關(guān)鍵位置，可以通過傳遞系數(shù)降低氣體排放量，促使熱處理加工實現(xiàn)綠色節(jié)能目的。在確定熱處理加工結(jié)構(gòu)與材料之后，便可通過三維技術(shù)展開精準(zhǔn)計算，這樣熱處理加工時間就會減少，能源與電力消耗量會隨之降低。而且通過CAD技術(shù)可以模擬熱處理加工實際效果，這樣便可幫助相關(guān)人員確定最佳材料與結(jié)構(gòu)，并將熱處理加工故障發(fā)生率降至最低。

2.4真空技術(shù)

所謂真空技術(shù)，主要是指在真空條件下針對金屬材料展開熱處理加工，金屬材料在真空環(huán)境下進行熱處理，就不會發(fā)生氧化情況，主要是因真空技術(shù)可以增加滲碳實際溫度，從而有效降低金屬材料生產(chǎn)時間。而且通過真空技術(shù)展開熱處理加工，無需使用點火設(shè)備，這樣熱處理排放氣體就會得到有效控制，在增加溫度與降低溫度時實際速度也會有所增加，促使熱處理加工效率隨之增長。近幾年在我國工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域應(yīng)用真空技術(shù)后，主要是將熱處理加工設(shè)施中所有空氣全部抽出，再加入He、Xe及Kr等氣體，并在爐膛部位安設(shè)風(fēng)扇，這樣便可促使溫度增長速度隨之增加。但我國具備真空裝置的熱處理設(shè)施較少，由此可知，真空技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展空間十分理想，適當(dāng)加大真空技術(shù)推廣力度，可以在保證金屬材料熱處理加工質(zhì)量的同時，為相關(guān)企業(yè)節(jié)省大量能源與資金。

2.5化學(xué)薄層滲透技術(shù)應(yīng)用

化學(xué)薄層滲透技術(shù)改變了傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)的思想觀念，在我國的多個領(lǐng)域之中得到了較為廣泛的應(yīng)用。因為化學(xué)薄層滲透技術(shù)在實際的應(yīng)用過程中不僅可以極大的降低金屬材料的能源損耗，還可以降低對周圍環(huán)境的污染危害。除此之外，化學(xué)薄層滲透技術(shù)比起其他的熱處理技術(shù)有著更加高效的熱處理效率，以及最小的能源損耗，所以受到人們的高度關(guān)注。

3熱處理工藝節(jié)能減耗的方法研究

3.1加快熱處理工藝反應(yīng)時間

在實際的金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的應(yīng)用過程中，想要有效的降低能源的損耗和對周圍環(huán)境的污染，那么首先就可以通過加快熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的反應(yīng)時間。因為通過加快金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的反應(yīng)時間，就可以降低實際的加熱溫度，金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的反應(yīng)時間越短，那么實際的金屬材料的加熱溫度就會越低。當(dāng)實際的加熱溫度低于金屬材料的熔點，那么此時就會使得金屬材料的表面出現(xiàn)奧氏體化的現(xiàn)象。此時，相關(guān)的工作人員只需要將金屬材料進行自冷處理，那么金屬材料的表面就會出現(xiàn)硬化現(xiàn)象?？傊ㄟ^將金屬材料熱處理節(jié)能工藝技術(shù)的反應(yīng)時間進行相應(yīng)的加快，就可以確保金屬材料逐漸達到最佳的性能，并且有效的降低金屬材料熱處理過程中的能源損耗。作為當(dāng)前我國金屬材料熱處理節(jié)能工藝最為常用的一種方式，能夠有效的緩解當(dāng)前制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)合格率較低的問題。

3.2減少熱處理工藝過程中的能量消耗

為了實現(xiàn)熱處理工藝的節(jié)能減耗，我們首先要做的就是減少熱處理工藝中的能量消耗。就以金屬材料的性能為例，我們一般都是通過降低熱處理過程中的滲碳壓力來提高金屬材料的性能。實際的熱處理過程中，我們很難創(chuàng)造一個真空的環(huán)境，要完全杜絕空氣對熱處理工序的影響幾乎是不可能的。因此，我們只能利用現(xiàn)代化的高科技技術(shù)來盡可能的創(chuàng)造一個無限接近于真空環(huán)境的條件，就如上文所提到的真空熱處理技術(shù)。利用真空熱處理技術(shù)，我們可以盡可能的避免空氣中雜質(zhì)對金屬材料的影響，如此不僅能夠提高所生產(chǎn)金屬產(chǎn)品的合格率，同時也能大大的降低熱處理的能耗，從而實現(xiàn)熱處理節(jié)能化的發(fā)展。

結(jié)語

我國同先進工業(yè)國家相比，熱處理行業(yè)目前還存在設(shè)備落后、工藝水平低、能耗大、污染重、人才匱乏等問題。熱處理行業(yè)應(yīng)加大對節(jié)能技術(shù)的研究和實踐，逐漸淘汰舊設(shè)備、工藝，推廣節(jié)能技術(shù)，注重專業(yè)人才培養(yǎng)，注重研發(fā)創(chuàng)新，逐步建立一個管理精細、工藝先進、綠色發(fā)展的優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保的熱處理體系，從而為金屬制造業(yè)帶來新的機遇。

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（作者單位：沈陽富創(chuàng)精密設(shè)備股份有限公司）