金屬材料熱處理工藝與技術(shù)分析

馮福泰

（東營市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，山東 東營 257091）

引言：金屬材料具有塑性好、韌性強(qiáng)、耐腐蝕性好和強(qiáng)度高等性能，能夠在很多領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。為了使得金屬材料發(fā)揮更好的應(yīng)用效果，使用熱處理工藝對(duì)其進(jìn)行處理，有助于進(jìn)一步提高金屬材料的綜合性能。國家越來越重視金屬材料熱處理的研究，人開始了解可能對(duì)金屬材料熱處理中變形問題產(chǎn)生的原因，要想從源頭上杜絕金屬材料發(fā)生形變或者后續(xù)使用時(shí)發(fā)生各類突發(fā)情況，可以采用冷卻、淬火的方式對(duì)金屬材料熱處理進(jìn)行完善，同時(shí)彌補(bǔ)可能發(fā)生的各類風(fēng)險(xiǎn)。由于熱處理工藝和技術(shù)直接決定著金屬材料的物理性能，如果在使用過程中，其工藝和技術(shù)存在問題，那么就會(huì)降低金屬材料的耐久性、抗疲勞性、硬度等，使得所生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合質(zhì)量要求，將會(huì)增加企業(yè)的制造成本，還會(huì)存在安全事故。所以需要嚴(yán)格控制好金屬材料熱處理工藝和技術(shù)，用其增加金屬材料的綜合性能。

一、分析金屬材料熱處理技術(shù)的操作原則

（一）分析科學(xué)合理的操作原則

要想選擇使用科學(xué)以及熟練的操作技術(shù)對(duì)金屬材料間熱處理的工作，這樣便意味著工作人員需要嚴(yán)格根據(jù)金屬材料的實(shí)際情況和檢測相關(guān)評(píng)估結(jié)果，對(duì)其實(shí)際指標(biāo)進(jìn)行獲取，這樣才能保證其整個(gè)步驟的科學(xué)性，同時(shí)合理的操作是確保金屬材料熱處理中有序完成的關(guān)鍵一步，能大幅度提升整體操作流程的規(guī)范與穩(wěn)定性，由此確保和杜絕金屬材料熱處理時(shí)發(fā)生質(zhì)量問題。

（二）分析熟練操作的基本原則

對(duì)于金屬材料熱處理而言，其操作需要相關(guān)工作人員具備比較強(qiáng)的操作性與熟練度，對(duì)相關(guān)機(jī)械工程實(shí)施金屬熱處理操作培訓(xùn)時(shí)，要積極鼓勵(lì)以及教育相關(guān)工作人員對(duì)操作流程和技術(shù)等進(jìn)行全面的了解與掌握，只有這樣才能在一定程度上獲得獲取和了解金屬材料性質(zhì)和相關(guān)指數(shù)數(shù)據(jù)。機(jī)械工作可對(duì)工作人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，利用培訓(xùn)使得工作技術(shù)人員及時(shí)掌握基礎(chǔ)內(nèi)容和處理工藝，不僅能加強(qiáng)技術(shù)人員對(duì)金屬熱處理工藝的熟練，同時(shí)還能促進(jìn)其操作性，保證能最大限度上加強(qiáng)金屬材料生產(chǎn)質(zhì)量，降低熱處理過程中因?yàn)椴僮鲉栴}產(chǎn)生形變的概率。

（三）分析實(shí)用性原則

實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用的過程中，要充分結(jié)合不同種類型的金屬材料實(shí)際需要，從而合理的投入一定的技術(shù)成本，因此金屬材料在進(jìn)行熱加工變形處理的過程中，要嚴(yán)格的秉承著實(shí)用性的原則，盡可能減少企業(yè)在金屬加工方面投入大量人力物力資源，而是要將大部分精力轉(zhuǎn)向技術(shù)研究進(jìn)行轉(zhuǎn)移，提升熱處理工藝的科學(xué)有效性，促進(jìn)金屬材料品質(zhì)優(yōu)化升級(jí)，不斷推進(jìn)金屬材料熱加工工藝健康發(fā)展。

二、現(xiàn)階段熱處理工藝對(duì)金屬材料性能帶來的影響

金屬材料實(shí)施熱加工處理的主要目的就是加強(qiáng)其綜合性能，因此熱處理工藝對(duì)金屬材料實(shí)施處理能夠加強(qiáng)其物理性能，保證金屬材料在實(shí)際應(yīng)用的過程中具有比較好的使用效果。

（一）熱處理溫度對(duì)金屬材料疲勞性帶來的影響

當(dāng)金屬材料對(duì)預(yù)處理進(jìn)行相應(yīng)的完成后，就會(huì)比較明顯的提高其綜合性。對(duì)于抗疲勞性能而言，主要受到的是熱處理溫度帶來的影響，如，熱處理工藝在金屬材料使用過程中，如果其中的冷卻速度沒有設(shè)置好，將其設(shè)置得過快，就會(huì)導(dǎo)致金屬材料溫度在較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)驟變，并且在一定程度上存在較大應(yīng)力作用，致使金屬材料極易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，也就是所謂的金屬材料疲勞性能會(huì)受到極大的影響，因此在熱處理時(shí)，相關(guān)的工作人員要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制好，還要對(duì)溫度不斷調(diào)整，只有這樣才能選擇比較適合的溫度不斷加強(qiáng)金屬材料的抗疲勞性能。

（二）熱處理工藝對(duì)金屬材料耐久性帶來的影響

金屬材料在受到持續(xù)加熱時(shí)，就會(huì)突然出現(xiàn)冷卻反應(yīng)，并且該結(jié)構(gòu)也會(huì)出現(xiàn)較大的變化，尤其是金屬材料耐腐蝕性能受到較大的影響。通過從熱處理應(yīng)力進(jìn)行入手，相關(guān)工作人員要對(duì)金屬材料的自身耐久性進(jìn)行全面的了解，之后在對(duì)熱處理應(yīng)用大小進(jìn)行確定，由于使用這種熱處理工藝能夠改善金屬材料耐久性。確定應(yīng)力大小時(shí)，不能出現(xiàn)剩余應(yīng)力，不然就會(huì)對(duì)金屬材料耐久性產(chǎn)生負(fù)面影響。因此通過對(duì)熱處理工藝進(jìn)行使用，就能影響金屬材料的腐蝕性，也會(huì)影響其耐久性。

（三）分析熱處理預(yù)熱對(duì)金屬材料切割的影響

在熱處理過程中，除了會(huì)對(duì)金屬材料的性能帶來影響，也會(huì)對(duì)其切割效果帶來影響，由于對(duì)金屬材料進(jìn)行整體加工時(shí)，不可避免的將會(huì)對(duì)金屬材料進(jìn)行切割處理，實(shí)際所使用的工具是十分關(guān)鍵和重要的，并且工作環(huán)境的影響也是相對(duì)較大的?；诖?，為了使得金屬材料的切割質(zhì)量有所保障和提高，可以使用預(yù)熱處理的方式。熱處理預(yù)熱對(duì)金屬材料切割的影響有兩面性，如果進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)熱處理，可以避免金屬材料在切割時(shí)使用的刀具和材料之間的粘連現(xiàn)象，那么將會(huì)增加材料的氣割效率，并且保證金屬材料切割的精確度，最終提高金屬材料的切割質(zhì)量。反而言之使用預(yù)熱處理的過程中，并沒有嚴(yán)格的根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行，那么將會(huì)導(dǎo)致其金屬材料的切割出現(xiàn)誤差，從而使其切割的成品質(zhì)量不能滿足要求。

三、分析金屬材料熱處理工藝和技術(shù)

現(xiàn)如今伴隨著我國科學(xué)技術(shù)快速的發(fā)展，金屬材料熱處理工藝得到全面的進(jìn)步和優(yōu)化，技術(shù)方面也變得更加先進(jìn)和完善，由于新方法、新工藝的不斷涌現(xiàn)，使金屬材料能夠獲得更好的熱處理，有助于提高金屬材料的物理性能，還有全面加強(qiáng)金屬材料的成品質(zhì)量。以下便對(duì)幾種熱處理新工藝和技術(shù)做出了相應(yīng)的介紹和分析。

（一）分析激光熱處理的技術(shù)

對(duì)于這種技術(shù)而言，主要是通過選擇使用高能量激光束對(duì)金屬材料進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，由于高能激光束是存在相對(duì)比較大的能量，作用于金屬表面會(huì)使其溫度快速上升而達(dá)到相變點(diǎn)。這種技術(shù)的最大優(yōu)勢在于功率高、激光束密度大，所以在處理過程中，會(huì)增加金屬材料表面的耐磨性、強(qiáng)度和硬度，使得金屬材料具有更好的力學(xué)性能，而且還可以增加材料的熱處理速度。現(xiàn)如今通過應(yīng)用激光熱處理的技術(shù)在處理方面，主要對(duì)象便是鑄造型板沖壓模具，在石油化工和冶金以及汽車等領(lǐng)域中的應(yīng)用是相對(duì)比較頻繁的，但是這種技術(shù)的生產(chǎn)成本相對(duì)比較高，因此在實(shí)際選擇中需要引起足夠的重視。

（二）分析熱處理CAD 技術(shù)

對(duì)于這種技術(shù)而言，主要屬于一種模擬的系統(tǒng)，其中主要是根據(jù)計(jì)算機(jī)作為輔助的工具，之后對(duì)其材料進(jìn)行熱處理工藝的模擬，這種技術(shù)的主要優(yōu)勢便是通過模擬實(shí)際的熱處理工藝，從而提高熱處理工藝的實(shí)際效果，能夠降低實(shí)際工作失誤，提高實(shí)驗(yàn)效率。甚至通過該技術(shù)能夠模擬現(xiàn)實(shí)工作不能達(dá)到的操作，比如完全退火和等溫退火等，能夠預(yù)防金屬材料的變形。熱處理CAD 技術(shù)的具體模擬過程是研究人員首先使用CAD 技術(shù)還原整個(gè)熱加工過程，在這之中，主要包括了具體熱工工序，在設(shè)置工序的過程中，需要綜合考慮金屬材料的化學(xué)性能和物理性能以及熱加工的實(shí)際要求等，在模擬的過程中，需要及時(shí)地將步驟中存在的問題進(jìn)行相應(yīng)的修改和完善，實(shí)際上，熱處理CAD 的技術(shù)主要是信息技術(shù)電腦技術(shù)在加工領(lǐng)域中的應(yīng)用，這些技術(shù)使得熱處理技術(shù)生產(chǎn)變得更加高效。

（三）分析化學(xué)薄層滲透熱處理技術(shù)

對(duì)于這種技術(shù)來說，主要是通過化學(xué)反應(yīng)的方式對(duì)金屬材料進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，經(jīng)過相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，金屬材料的薄層能夠得到相應(yīng)的滲透，該材料就會(huì)在很大幅度上提高其堅(jiān)韌性。傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)是使用燃料進(jìn)行熱處理，然而這種技術(shù)打破了傳統(tǒng)的處理過程，具有更好的節(jié)能減排作用，而且熱處理時(shí)間快。現(xiàn)如今這種技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)的過程中是存在十分廣泛的應(yīng)用。

（四）分析振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)

在金屬材料實(shí)際進(jìn)行加工的過程中，振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)是十分重要的內(nèi)容，由于金屬材料間熱處理將會(huì)受到機(jī)械設(shè)備帶來的影響，使其自身出現(xiàn)較大的一個(gè)震動(dòng)，金屬材料受到較大振動(dòng)力，就會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)錯(cuò)位或者位移等情況，加工出來的產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。所以使用振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)，其主要作用是對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，使其能夠降低震動(dòng)對(duì)金屬材料帶來的影響，在此基礎(chǔ)上提高生產(chǎn)加工產(chǎn)品的精確度和質(zhì)量。

（五）分析真空熱處理的技術(shù)

通過燃料加熱的熱處理技術(shù)，氧氣是屬于不可缺少的主要物質(zhì)，因此在有氧環(huán)境下進(jìn)行熱處理，金屬材料表面會(huì)出現(xiàn)氧化的作用，就會(huì)對(duì)其性能造成影響。于是為了解決該問題，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，研究者們實(shí)現(xiàn)了真空熱處理技術(shù)，即在沒有氧氣環(huán)境中對(duì)材料進(jìn)行熱處理，避免了金屬材料氧化。這種技術(shù)的主要優(yōu)勢就是防止金屬材料氧化，同時(shí)在真空的環(huán)境下，低壓滲透材料能夠直接進(jìn)行高壓氣淬施工，因此可以對(duì)熱處理流程進(jìn)行縮短，保證熱處理效率得到提升。

總結(jié)：綜上所述，金屬材料熱處理工藝和技術(shù)變得更加成熟，不僅能夠提高金屬材料的綜合性能，而且在一定程度上有助于推動(dòng)我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且熱處理工藝還能夠符合當(dāng)前人類節(jié)能環(huán)保的理念，能夠降低金屬材料的處理成本。于是研發(fā)和創(chuàng)新金屬材料熱處理工藝和技術(shù)值得各個(gè)相關(guān)研究者的重視，在應(yīng)用過程中，需要嚴(yán)控管控好熱處理的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，從而增加熱處理技術(shù)的水平。隨著科學(xué)技術(shù)、新材料的不斷發(fā)展，金屬材料的應(yīng)用性能將會(huì)更好，我國的工業(yè)化發(fā)展將會(huì)不變得更加完善。我們需要重視的是提高熱處理加工效率，并且需要熟知熱處理和金屬材料之間的關(guān)系，熟練掌握熱處理工藝和技術(shù)，使得金屬材料的性能更加優(yōu)異。