金属材料热处理节能新技术分析

宫宇帝,张岭海,　徐　鹤,杜　江（.沈鼓集团；.沈阳发动机设计研究所,沈阳　0000）

金属材料热处理节能新技术分析

宫宇帝1,张岭海1,徐鹤1,杜江2
（1.沈鼓集团；2.沈阳发动机设计研究所,沈阳110000）

摘要:本文对金属材料热处理节能技术在我国机械工业中所起的作用，进行了深入的研究和分析。近几年来随着科学技术的不断更新与发展，和随着我国经济实力的不断雄厚，发现我国在金属材料热处理中存在很多各式各样的问题。对于机械工业和金属材料制造业来说，如何运用新的金属材料热处理节能技术，来减少在金属材料热处理环节中，对能源的高损耗和对环境的污染所产生的负面影响，也越来越迫切和需要。对于这些问题，并借用一些统计数据，研究新节能技术在热处理环节中运用的重要地位。

关键词：金属材料；热处理；CAD技术

近几年来随着人们对能源和环境越来越重视，国家也对机械工业和制造业加大了检查与监管力度，越来越要求制造工业的发展，再也不能以牺牲环境和高能耗来换取效益。然而金属材料的热处理程度又关乎着机械工业中产品的质量，在我国需要热处理的金属材料占金属材料总量40%以上，金属材料在热处理过程中不仅污染大，而且还高耗能。所以，加强节能技术的开发与研究，并运用到实际生产中也是十分必要，对于热处理行业的可持续发展具有重要的现实意义。

1　我国金属材料热处理的生存现状和问题

近年来机械制造业在我国国民生产总值的分量也越来越重。热处理行业也在其发展的大环境下迅猛发展，在全国各地呈现了遍地开花各式各样的热处理厂。根据有关部门的不太完全统计，目前在我国各式各样金属热处理厂有16000多家，工厂工人有400000多。对于金属热处理的高能耗在我国总能耗中约占25%，在我国工业总能耗中却以占到60%。然而，在一些西方发达国家中,在相同的能源损耗下却能产出是我国产品的6倍数量。虽然我国总量多，但是再利用率上却很低，造成这种差距是小作坊式的管理模式。还有就是在科学技术人才的使用中，没有把科学技术转化为先进的生产力。据统计，在我国金属材料热处理行业中设备利用率才到30%多，在其基数越大，在金属材料热处理过程中，浪费数量也是很惊人。因此，没有先进的热处理生产技术作为生产动力，金属材料热处理行业很难长足发展。所以，我国在金属材料热处理上还有很长一段路要走。

2　我国金属材料热处理过程中新节能技术的应用

2.1热处理中的CAD技术

热处理中CAD技术在金属材料热处理中占有较大比重，在热处理中CAD技术，运用电脑的分析，形成对金属材料的合理分析、估算和研究。从而形成对该金属材料最合理的喷涂冷却，使用正确的淬火剂和淬火技术，从而使其加快去碳的程度，以达到高利用低排放的目的，从而达到科学可持续的环保意义。

2.2真空加热处理技术

热处理加热中最高真空度一般情况不得超过10-5Pa。真空加热处理技术不但能有效防止工件的氧化、脱碳和元素贫化的程度，而且可以脱脂、脱气、净化表面和变形少的优点。还可以使工件在真空的条件下进行低压渗碳、渗氮等问题表面的处理。在真空中渗碳或碳氮共渗以后进行高压气淬，不但使工件的处理过程减少、还能提升工件性能。在一些先进国家中其运用约占热处理设备中的15%～20%，然而我国还不到5%。

2.3形变热处理技术

形变热处理是将温度温度、时间和外力三者的热处理，它不仅起到形变而且能起到热处理的作用，使工件不仅具有强韧化还更具有经济效益。这种方法的特点是利用材料在形变时的热能、达到节能效果,形变热处理能有很好的提高钢材在室温下的强度、韧性以及室温短期工作的热强性能等特点。

2.4化学热处理薄层渗入技术

化学热处理薄层渗入技术打破化学元素渗透金属表层深度与性能成正比的关系。在现实生产中不能过多的化学渗透工件，不然就减少工件的韧性，降低工件的性能，还造成能源的浪费，还起了反作用增加生产成本。我国从现实实践中总结出，运用化学热处理薄层渗入技术，如果渗碳层相对于减少30%，那么就能达到节约33%电能效果。

2.5振动时效处理技术

消除金属工件的残余应力，不仅使工件的大小不容易发生变化，而且有效防止工件受热弯曲和裂痕等状况的发生机率。传统生产方法是热处理炉在低温条件下长时间加热，在这样的生产方式下就容易产生生产成本高、生产周期长，并且导致电能的损耗增加。在两者相比较来说,振动时效处理技术比热处理炉技术就可以达到节约40%电能的效果，同时金属工件的韧性强度就能达到35%。所以说，使用振动时效处理技术就能降低能耗节约电能。

2.6光热处理技术

激光的穿透能力很强，在金属加热途中，若加热温度低于要融化的临界点转变温度时，在工件表面就会迅速发生奥氏体化现象，然后再快速进行自动冷淬火，工件表面就会被激光迅速相变硬化。激光热处理技术高速加热和高速冷却使工件的密度、强度、耐磨性都得到很大提升，在所有表面热处理当中激光加热是速度最快的，达到106～109W/cm2的加热速度（≥105℃/s）和冷却速度（≥104℃/s），经过激光淬火的工件材料部分能够获得4000kgf/mm2的残余压应力，就提高工件材料的疲劳性能。激光热处理可以有选择的淬火，适合需要局部硬化的工件材料，这就大大提高了生产效率。

3　总结

综上所述，金属材料热处理节能新技术是十分繁重而复杂的一件工作，它又是一件保护环境与工业可持续发展的新技术，近几年不断引起国家和人们的重视，我国的金属材料热处理行业正向着低消耗、低污染、高效率、高生产的方向蓬勃发展，若要实现我国金属材料热处理行业健康可持续发展的方向，更要实现金属材料热处理节能新技术的不断改革和创新。

参考文献:

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[3]黄春峰,陈建民,王永明.先进金属热处理节能技术应用与发展[J].机械,2009(S1):1-4+8.

作者简介：宫宇帝（1987-），男，辽宁沈阳人，本科，研究方向：金属材料科学。