金屬材料熱處理工藝及技術(shù)發(fā)展趨勢探討

摘 要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，中國的金屬熱處理技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，但是在當(dāng)前對于金屬材料熱處理的進程中，也會有一些不能阻擋的弊端，這也是一種金屬資源的浪費，對于環(huán)境的污染也是一個不可回避的問題。這也成為了當(dāng)前行業(yè)重點關(guān)注的問題，本文從金屬材料的性能以及相應(yīng)的工藝入手，分析了當(dāng)前金屬材料熱處理的工藝和技術(shù)。

關(guān)鍵詞：金屬材料;熱處理;工藝和技術(shù)

一、金屬材料的類型及應(yīng)用范圍

金屬材料有多孔金屬材料以及納米金屬材料兩大類。多孔金屬材料的應(yīng)用是目前而言最為廣泛的，占據(jù)了大量的市場份額，并且其強度夠高，耐溫性夠強，也有突出的抗腐蝕能力，并且金屬的孔的大小也是不能確定的。這是為了應(yīng)對現(xiàn)實情況的需求而進行調(diào)節(jié)，從而滿足一定的靈活性需求。多孔金屬的滲透性較好，這也是其成為過濾器制作材料的一項重要原因。當(dāng)前使用頻率較高的金屬過濾器就是多孔青銅和多孔不銹鋼。在熱交換原理的基礎(chǔ)上，多孔金屬是最為理想的材料。另外在我國的一些高端和重要的領(lǐng)域，多孔金屬材料的應(yīng)用場景較多。

納米金屬材料是以納米技術(shù)為基礎(chǔ)的一種新型材料，在性能上要強于傳統(tǒng)的金屬材料，也有較高的耐磨性，也不會因為日常的使用帶來的摩擦而產(chǎn)生損耗，當(dāng)前金屬材料大多都是光滑表面， 通常在航空和機械領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

二、影響金屬材料熱處理變形的因素

（一）應(yīng)力狀態(tài)

在金屬材料熱處理過程中，通常會因為材料本身的結(jié)構(gòu)問題，密度問題以及外界因素等，導(dǎo)致金屬材料內(nèi)部冷熱不平衡，不均勻，通常，熱處理金屬材料的流程包括三階段，主要是，加熱、保溫以及冷卻，在金屬材料加熱和冷卻過程中，金屬材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)承受壓力也會在溫度的變化背景下，金屬材料變形的風(fēng)險就更大。在大部分情況下，金屬材料熱處理的時候都會因為材料的內(nèi)部受力分布不平衡而產(chǎn)生也難怪變形，也即內(nèi)應(yīng)力塑性變形，這種變形的概率較高。

（二）熱處理工藝

盡管金屬材料熱處理技術(shù)明面上并不復(fù)雜，但是具體實踐當(dāng)中，金屬材料熱處理的工藝在實質(zhì)上有很多工序，在熱處理技術(shù)操作的過程中，通常要結(jié)合相關(guān)材料來進行相關(guān)的調(diào)整，因此在金屬材料的熱處理過程中，其實相對來說較為復(fù)雜，在熱處理工藝和相關(guān)的技術(shù)上存在一定的不足之處，導(dǎo)致當(dāng)前熱處理的溫度精準性不高，從而很容易導(dǎo)致金屬材料在內(nèi)部的構(gòu)造上不穩(wěn)定，最終會導(dǎo)致變性。

（三）機械加工手段

由于不同加工手段的影響，在細長工件的加工過程中會受到不同程度的余力，通常也會導(dǎo)致淬火變形的概率變高。另外，通過繼續(xù)處理的方式來處理金屬材料的變形，這樣也會導(dǎo)致材料變形難以繼續(xù)維修和處理。

三、金屬材料熱處理工藝與技術(shù)

隨著國內(nèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展越來越快，金屬材料的熱處理工藝和技術(shù)也取得了一定的突破，這些主要體現(xiàn)在熱處理技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的熱處理技術(shù)有較高的準確性，也有較強的有效性，讓金屬材料產(chǎn)出的質(zhì)量越來越高，金屬材料進行熱處理的過程中會有較大的能源損耗，這不僅會導(dǎo)致環(huán)境遭受污染，也影響企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟效益的提升。熱處理工藝和技術(shù)在一定的程度上對現(xiàn)有問題進行了解決，有效降低了熱處理過程中的能源消耗，實現(xiàn)了環(huán)境的保護以及經(jīng)濟效益的提升的預(yù)期目標。

當(dāng)前，金屬材料熱處理工藝和技術(shù)的種類較多，以下是對熱處理工藝和技術(shù)的簡要分析：

（一）化學(xué)處理

化學(xué)處理方法是金屬材料熱處理技術(shù)中常用的一種，具體而言是指采用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的人能對于金屬材料薄層進行滲透，這種方法不僅提升了金屬材料的韌性，還有效提升了金屬材料的硬度。對于金屬材料的化學(xué)處理具有明顯優(yōu)于其他方法的優(yōu)勢，主要是指最大化地降低在熱處理過程中產(chǎn)生的材料浪費，這不僅提升了金屬材料的利用效率，也符合當(dāng)前發(fā)展的實際需求。

（二）激光處理

采用激光技術(shù)對于金屬材料進行熱處理的優(yōu)勢十分明顯，大部分的金屬材料表面的硬度較高，激光方法有其他方法所不具備的便利性和效益性。激光熱處理方法有較強的穿透性，應(yīng)用最多的場景就是對一些表面堅硬的技術(shù)進行處理，通常取得的效益也較好，采用激光技術(shù)對于金屬材料進行熱處理不僅有較高的穿透性，也能在一定程度上提升金屬的硬度，無論采用哪種金屬材料，都能夠在一定程度上增強金屬表面的強度。

（三）超硬涂層技術(shù)

這嚴格意義上并不能算是技術(shù)的一種，而是多種涂層工藝的總稱，本質(zhì)上就是利用多種技術(shù)處理方式在金屬表面上加上涂層，將一些化學(xué)物質(zhì)覆蓋在金屬材料的外表上，采用相應(yīng)的高新技術(shù)來制作涂層，這一技術(shù)的領(lǐng)先之處在于涂層的制作便捷，對于金屬材料內(nèi)部的影響也不大。所以在熱處理金屬材料的過程中，超硬涂層技術(shù)的應(yīng)用場景也相對廣泛，也是目前金屬表面強度提升的主要方案。當(dāng)前金屬熱處理涂層技術(shù)的發(fā)展速度較快，通過采用較新的技術(shù)手段，能夠有較高的處理效率。

四、金屬材料熱處理技術(shù)的發(fā)展趨勢

當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的進步和市場經(jīng)濟的發(fā)展，人們的思想越來越開放，對于技術(shù)的接受程度也有所提升。金屬材料熱處理相關(guān)技術(shù)也不例外，越來越多現(xiàn)代的技術(shù)的引入，不僅推動了我國金屬制造行業(yè)的發(fā)展，也在理論角度促進了學(xué)術(shù)方面的發(fā)展。

當(dāng)前，較為新穎的熱處理技術(shù)主要是可控氣氛技術(shù)，這一類技術(shù)的本質(zhì)就是利用氣氛技術(shù)來處理和保護金屬材料，進而提升金屬材料熱處理的質(zhì)量，當(dāng)前熱處理技術(shù)取得了較為長遠的發(fā)展，在未來的發(fā)展中，基于氣氛技術(shù)的無氧化金屬材料熱處理將成為未來的主要發(fā)展方向。本文之所以認為可控氣氛熱處理技術(shù)是未來的發(fā)展趨勢，主要的原因是，這一技術(shù)能夠?qū)饘俨牧系谋韺悠鸬奖Ｗo作用，在對于鋼材處理的過程中，也能夠隨意的調(diào)整金屬材料的大小，具體的實踐操作相對其他技術(shù)而言也比較簡單，盡管可控氣氛技術(shù)的優(yōu)勢很多，也不可回避其弊端，需要相關(guān)研究和實踐人員不斷突破和優(yōu)化，讓其應(yīng)用場景更為廣泛。

總之，金屬材料的熱處理工藝將會在探索中不斷發(fā)展，在對于金屬材料熱處理的工序中，不可避免地會面臨一定的能量浪費以及環(huán)境污染，在這一問題當(dāng)中，未來技術(shù)發(fā)展需要提升工作質(zhì)量，也要重點關(guān)注環(huán)境的保護。

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作者簡介：

董鑫（1999.01.14 ）男 ，滿，吉林松原，專業(yè) 金屬材料工程.