金属材料运用和热处理技术

董 妍

（潞安职业技术学院，山西 长治 046204）

引言

金属材料主要为工业运用的纯金属或者合金。金属在自然环境中存在的种类繁多、数量丰富，被人们熟知并广泛应用的有很多，如锌、铜、铁、金、铅、银等。而热处理技术水平高，则金属质量越好。如今，中国利用热处理技术的金属应用广泛，却对环境造成污染，且消耗的能量较多。优化热处理技术方法，高效应用金属材料，保护环境、节约能量是目前亟待解决的问题之一。

1 金属材料概述

金属材料主要是由黑色金属、特种金属与有色金属构成。

1）黑色金属。涵盖存铁量不小于90%工业纯铁，存碳量2%≤w（P）≤4%的铸铁等等，还有如不锈钢、精密合金、锰等等。

2）特种金属。涵盖各种特性的结构金属及性能金属。如准晶、纳米晶、金属及复合材料等等。

3）有色金属。涵盖全部金属材料（除去铁、锰、铬），一般分为轻、重金属、半金属、稀土金属等等。其质地强硬，电阻大［1－2］。

2 金属材料应用

2.1 多孔金属应用

多空金属是较为新型的金属材料，其具备高渗透、抗高温、抗腐蚀的特点，如今在很多领域中应用。

1）过滤与分离方面。多空金属高渗透特点使其成为制造过滤设备的重要材料，其孔能够阻止和捕捉固体粒子，并且分离气液体，达到分离效果［3］。多空金属制造成的过滤设备，能够用在过滤尾气、净化空气的作用，且对污水处理、过滤泥沙等方面有帮助；

2）电极材料。多孔金属材料能够制作很多类型的电池（如蓄电池、空气电池等等），其材质不重，能够代替原有的材料，以减少能量的消耗，增加密度；

3）控制流体。能够控制火箭内的冷却液，实现信号的延迟控制；

4）热交换。热交换与加热设备对于多孔金属的应用较多，其金属材料中的不同孔能够起到降温散热的作用，有非常优良的应用功能［4］。同时，泡沫钢能够应用到汽车相关设备制作中（如发动机排气管等等）。

2.2 纳米金属应用

纳米金属是一种较为特殊组成的材料（纳米级尺），其具备较高的力学与性能特点，因此被广泛应用到很多领域中。

质地硬的纳米复合金属，具有较高的防磨功能（WC—Co结构），如今运用到防护涂层与制作设备中。在工业领域，其应用数量非常之多；铝基纳米金属。其主要由a—A1粒子组成，质地较硬，且使用周期较长，在加工处理后，很多非晶态金属能过转换为晶体，如应用质地硬的材料，铝基纳米金属是非常理想的对象；电沉积纳米金属。其组成形式为柱状晶，在内部直径增长过程中，利用放溶质能够保证其组成更加牢固，应用多管材中的涂覆极好［5］。

3 热处理技术

如今中国机械领域热处理场所一共有1.05万个，有将近149 000人从事此行业，加热器将近115 000台，且热处理技术有着质的飞跃和提高、然而和先进国家比较仍有一定的差距。如图1为某金属材料热处理过程。

图1 某金属材料热处理过程

3.1 热处理技术种类

热处理技术类型繁多，依照其宗旨、降温、升温方式差异，通常为一般热处理、外表热处理和他种热处理组成［6］。一般热处理通常为退火、淬火、正火、回火等；外表热处理为外表淬火、渗氮热处理等等；而他种热处理如性变热处理、真空及激光热处理等等。即使方式多种多样，却全部为加热、保温、降温3个步骤。

3.2 金属材料热处理

3.2.1 切削

金属材料生产时，一旦和切削可以良好交流，紧密联系合作，则能够优化产品档次。切削材料时，因为加工材料、切削设备与环境等存在差异，使得金属材料发生了不同程度形变。事前热处理一般用在制作产品工具的半成品（如铸、锻等等）祛除热加工时出现的不足，且为实施热处理奠定坚实基础，确保材料切削功能，防止过度形变。以7×××系列铝合金为例，去熔点低，加热温度不高，切削效果不佳。Ⅱ级切削时，7×××系列铝合金共晶相固溶情况有差异，因此比较适合Ⅱ级切削，更加均匀化，均匀化程度提高13%左右。

3.2.2 断裂韧性

断裂韧性是每个材料都具备且不一样的性质，每一种金属材料都有各种个数与纹路型号。其实断裂韧性主要为受力基础上防控裂缝纹路出现［7］。帮助金属材料塑造更好的韧性，最主要的为尽量控制金属晶体内部的位置错开，减少错位数量，以保证金属材料更加强硬。以7×××系列铝合金为例，在一般情况下7×××系列铝合金（如7075系铝合金）均匀化与固溶处理不够充分。如在一般基础上逐渐增加温度（强化固溶），使得其多项共晶温度不低于475℃，由此可使得7×××系列铝合金断裂与屈服强度各自增加11%与17%。

同样将晶体硬度加强也是控制错位的主要方式去，利用晶粒让晶体界面面积加大且防止发生位置移动，塑造更好的材料韧性。然而金属材料构成的细化应利用热处理与结晶，因此取得一定效果。在温度下降发生形变时，热处理应保证温度充足，促进结晶的发生和实现。缺少应力和温度的存在，是无法保证材料减少错位数量的，且不利于结晶完成。所以，温度和金属热处理成果息息相关。

3.2.3 抗腐蚀裂缝

金属材料一般在应力和固定腐蚀条件影响中出现裂缝。多数导致应力腐蚀的原因为剩余拉应力出现，在拉力机（如图2）使用中出现。热处理后，升温并冷却降温，使得金属材料组成结构与功能出现变化，让零件中的应力渐渐减少到0。同样以7×××系列铝合金为例，在实施双击实效工艺过程中，T73、T76和T6态比较，静强度减少14%上下，如强度达到T6等级，则可使用最新研制的T736热处理技术，由此达到标准。

4 结语

金属材料种类繁多，且性能优良，受到很多领域尤其是机械领域的关注与应用。而通过对金属材料进行热处理，能够更好地优化其性能，提高应用效率和效果。随着我国科技的发展，热处理技术水平有了很大的提高，其通过切削、断裂韧性强化、抗腐蚀等对金属材料进行热处理，使得金属材料更好地应用到产品生产中，保证产品质量。

［1］孙学银，姜建堂，甄良.金属材料在航天领域的应用及其热处理工艺［J］.金属热处理，2010，12（9）：214－220.

［2］谭家骏.金属材料强化原理基本途径及热处理新技术［J］.电子工艺技术，2009，6（12）：1 105－1 110.

［3］王芳.我国金属材料及热处理研究现状分析——基于《金属热处理》2008－2012年载文、被引和装备广告信息统计结果［J］.金属热处理，2013，10（7）：123－127.

［4］苗高蕾.浅谈金属材料热处理节能新技术的运用［J］.化工管理，2013，2（24）：135－141.

［5］苗高蕾.基于现实意义下金属材料热处理应用的研究［J］.现代经济信息，2014，8（22）：423－427.

［6］苗高蕾.基于金属材料热处理节能新技术运用探究［J］.门窗，2014，6（12）：202－209.

［7］田水.试论金属材料热处理工艺与技术［J］.轻工标准与质量，2015，1（13）：367－369.