探析金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)及應(yīng)用

吳思淼，于 穎，李 琳

（華北理工大學 冶金與能源學院，河北 唐山 063210）

目前鋼鐵在我國使用的金屬材料是最常見的，通常，很多金屬制造企業(yè)都會運用熱處理節(jié)能新技術(shù)。然而當前我國金屬材料熱處理工藝還是存在不少問題，所以必須要制定相應(yīng)的措施，將問題及時有效解決，這樣才可以更好更快的促進我國金屬材料熱處理行業(yè)發(fā)展

1 金屬材料熱處理工藝存在的不足

1.1 設(shè)備不先進，工藝水平不高

自從1978年我國改革開放以后，我國工業(yè)化取得理想的成績，尤其是制造行業(yè)，其在我國GDP中占據(jù)的比例越來越高，所以可以為金屬材料熱處理行業(yè)創(chuàng)造大量的機遇。然而現(xiàn)階段我國企業(yè)的金屬材料熱處理節(jié)能信息技術(shù)遠遠比不上發(fā)達國家，追根問底，有兩方面的原因，一是經(jīng)濟和科技落后，二是設(shè)備不先進。即便現(xiàn)階段已經(jīng)普遍應(yīng)用金屬材料熱處理技術(shù)，然而在生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)還是沒有真正到位，尤其是一些中小企業(yè)，由于資金投足不足，導致生產(chǎn)設(shè)備不先進，其工藝水平不高，使得金屬材料加工中，一旦經(jīng)過熱處理就會產(chǎn)生大量的污染物，既不能合理利用能源，又容易造成生態(tài)環(huán)境失去平衡。

1.2 專業(yè)人才匱乏

我國在發(fā)展中堅持人本思想，工業(yè)發(fā)展需要有很多人力?？茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力，但是科學技術(shù)發(fā)展的核心是人才，不管什么行業(yè)，要想實現(xiàn)高速發(fā)展，必須要有很多高素質(zhì)的人才，然而現(xiàn)階段我國在金屬材料熱處理上還是缺乏足夠的高素質(zhì)的人才，在研發(fā)新技術(shù)方面都缺乏人才。這些問題的存在，容易阻礙科學技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，還會造成嚴重的環(huán)境污染情況出現(xiàn)，浪費許多資源[1]。目前，我國多數(shù)企業(yè)都存在老齡化的問題，盡管其具有豐富的工作經(jīng)驗，但是企業(yè)必須要有更多生命力融入進去，重視高素質(zhì)人才的引進，這是實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，現(xiàn)階段影響金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題是缺乏高素質(zhì)的人才，企業(yè)必須要迫切解決該問題。

1.3 能耗高，有效利用率較低

現(xiàn)如今，我國金屬材料熱處理的企業(yè)數(shù)量很多，工人數(shù)量也相當多，這個領(lǐng)域的能耗在我國能源總消耗中占據(jù)約30%的比例，所以金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是勢在必行的。在一些歐美發(fā)達國家的工業(yè)發(fā)展中，比如：英國以及美國等等，注重能源的充分利用，只有提高能源的有效利用率，才可以避免浪費很多能源。一直以來，我國能耗都相當大，普遍存在浪費能源的情況，所以造成能源的生產(chǎn)效率始終都是低下的。

2 金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用熱處理CAD技術(shù)

社會經(jīng)濟的發(fā)展依靠科學技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)可以促進科學技術(shù)發(fā)展，在金屬材料熱處理操作中計算技術(shù)起著關(guān)鍵的作用。熱處理CAD技術(shù)，簡單來說，是指將熱處理技術(shù)和計算機技術(shù)進行有機結(jié)合，在熱處理操作前使用計算機來分析，經(jīng)過全面研究后才可以開始操作，以防止操作中出現(xiàn)突發(fā)情況，進而實現(xiàn)節(jié)能的目標。并且熱處理CAD技術(shù)具有多樣化的功能，包括噴霧以及噴淋等等[2]。此技術(shù)在金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)中是常見的技術(shù)，因為其可以對熱處理問題進行演練處理，在演練中不會出現(xiàn)任何的污染物，而且不會造成資源大量浪費，所以屬于真正意義上的綠色技術(shù)。從某個程度上來看，其對促進金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

2.2 應(yīng)用化學熱處理技術(shù)

化學熱處理技術(shù)，簡單來說，是利用化學技術(shù)對金屬表面進行有效處理，減少金屬材料的厚度，進而實現(xiàn)縮減加熱時間的目標，降低能耗。根據(jù)很多實驗顯示，若金屬材料表面滲碳層減少10，就能夠減少電能10%，減少煤炭資源20%。并且化學熱處理技術(shù)對金屬材料不會產(chǎn)生任何的影響，也可以確保金屬材料的完整性，甚至可以提高材料的質(zhì)量，將其使用期限延長。例如：就國產(chǎn)的自行車鋼球來講，運用薄層滲碳技術(shù)后，既可以大大提升生產(chǎn)效率，又可以減少電能的消耗，這樣就能夠達到節(jié)能環(huán)保的目的。因此，通過使用化學熱處理技術(shù)可以明顯的減少能耗，有利于減少對環(huán)境造成的污染。

2.3 應(yīng)用真空熱處理技術(shù)

金屬材料的真空熱處理技術(shù)，主要是指在真空環(huán)境中實施金屬材料構(gòu)件熱處理工藝，主要優(yōu)勢是運用無氧處理介質(zhì)，金屬材料自身不會出現(xiàn)內(nèi)部氧化的情況。由于設(shè)備可以增加滲碳溫度，所以大幅度減少生產(chǎn)時間[3]。同時真空熱處理氣體排放量迅速降低，無需點火裝置，不管是加熱還是降溫，都僅僅需要很短的時間，充分利用設(shè)備?，F(xiàn)階段，全球真空熱處理的發(fā)展趨勢是以抽真空后反惰性氣體為主，而且將攪拌風扇設(shè)置在爐膛內(nèi)部，采用對流傳熱的手段，促進加熱速度；在加壓結(jié)束后，運用較強熱交換能力的氣體以及噴嘴，可以提高冷卻效率和速度，進而推動真空氣淬技術(shù)的應(yīng)用。

其他國家有兩成的熱處理設(shè)備都使用真空設(shè)備，但是現(xiàn)階段我國不到5%，此技術(shù)仍舊有著一定的發(fā)展空間，通過對這項技術(shù)進行大力推廣，對節(jié)省能耗和產(chǎn)品性能而言，都是重大的突破。

2.4 應(yīng)用激光熱處理技術(shù)

激光熱處理技術(shù)，通常是運用激光束照射金屬表面，對于金屬材料表面，可以采用硬化處理的方法，也可以采用合金化處理的方法，由于激光束具有相當強的穿透性和較高的密度，可以將其轉(zhuǎn)換成金屬材料表面的性質(zhì)，與其他方法相比之下，此方式是非常有效的[4]。

由于激光束具有很強的穿透能力，能夠使金屬材料表面在短時間內(nèi)符合溶點，金屬材料的表面就會發(fā)生變化，而且進一步硬化，如果加熱溫度低于溶點，這時金屬材料表層就會出現(xiàn)奧氏體化，必須要對其迅速自冷淬火，這樣就能夠使金屬材料表面具有更強的硬度，以獲取相對應(yīng)的金屬性能。利用激光束使變化后的金屬材料表面發(fā)生改變，而且其性能是顯著的，可以增加金屬材料表面的硬度。

通常，有些金屬材料特殊的部位如果采用傳統(tǒng)工藝，這是難以處理的，但是如果采用激光熱處理技術(shù)，這樣就能夠迅速將此難題解決。近年來，在計算機技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，激光熱處理技術(shù)可以利用計算機編程提高熱處理水平，讓其可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的目標。

2.5 應(yīng)用振動時效處理技術(shù)

振動時效處理技術(shù)是為了可以提高金屬加工零部件的穩(wěn)定性，延長金屬的使用期限，打造良好的金屬外形，防止金屬材料在熱處理中出現(xiàn)諸多問題，比如：變形以及開裂等等，而且避免金屬材料由于產(chǎn)生裂紋而要求返工，這樣必定會浪費很多資源。這項技術(shù)更好的完善了金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)[5]。就傳統(tǒng)的工藝來講，運用低溫加熱技術(shù)能夠出穩(wěn)定的重要作用，然而該技術(shù)容易加大能耗，成本也很高，需要花費大量的時間。振動時效處理技術(shù)在很大程度上優(yōu)化傳統(tǒng)技術(shù)，減少電能消耗看，還具有很強的加工性能。

3 結(jié)語

總而言之，在金屬加工中金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)是不可或缺的技術(shù)之一，熱處理技術(shù)的發(fā)展可以增加經(jīng)濟效益，還可以保護環(huán)境。并且金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)具有明顯的節(jié)能效果，可以保證材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。因此，我國有關(guān)行業(yè)必須要密切關(guān)注金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用問題，這樣才可以促使社會和國家得到高速發(fā)展。