金属材料热处理工艺与技术分析

侯淑芳

摘要：金属材料热处理工艺随着科学技术的发展而进步，现阶段金属材料在经过热处理之后，其硬度、延展度及柔韧度得以增强，采用不同方式的热处理技术，能够保证金属材料质量，并降低生产企业加工成本。因此，研究热处理技术具有较高的现实意义，不仅降低了金属材料的浪费，同时也避免了金属材料生产过程中对生态环境的污染，有效扩大了金属材料的应用范围。

关键词：金属材料；热处理工艺；技术分析

1金属材料的类型

1.1多孔金属材料

金属材料有多种类型，多孔金属是使用最为普遍，它也是最受人们青睐的一种金属材料。多孔金属材料之所以应用广泛，主要是因为这种材料具有良好的渗透性。在生产加工的过程中使用多孔金属材料，可以随意调整孔径，这突破了口径的局限性，使其可以满足各种口径的需要。多孔金属材料具有很强的耐腐蚀性，同时还有良好的耐温性和耐强度性，这些性质决定了多孔金属材料是一种良好的功能材料。从实际的应用情况来看，多孔材料多用于能量吸收设备，比如散热器制造和电磁设备制造，并且取得了良好的应用效果[1]。

1.2纳米金属材料

纳米金属材料是一种新型材料，同时它也是一种催化剂，其整体性能不会有明显的变化，并能够有效保证其物理性能的完整性。纳米金属材料抵抗疲劳破坏的性能比较好，它还具备良好的强度，因此其有着极高的应用价值。

2热处理的三个必备过程

根據温度控制的变化，热处理工艺总结为加热、保温、冷却三个过程。

加热是热处理工艺的第一个步骤，早期的热处理工艺加热工序大部分利用木炭和煤炭作为热源，随着能源产业的发，又出现了液体和气体燃料；电力技术的普及，为热处理加热工序带来了新的变革，普遍使用电力完成加热过程，电加热方式快捷并且易于控制，减少了对外部环境的污染。利用木炭、煤炭、液体气体燃料以及电力等作为热源，不借助加热介质加热统称为直接加热；间接加热则是利用熔融的盐或者浮动粒子达到金属工件升温的效果。在加热过程中，为保护金属工件不受大气中氧气、一氧化碳等气体影响而发生氧化、脱碳等现象，加热环境要确保可控，加热装置要具备气氛保护功能，比如利用熔融盐或者真空环境进行加热，也可通过涂层或包装来完成。

保温工序是在一定的技术规范指导下，在确保加热温度和精准控制下，让加热之后的金属工件保持一定的温度，通常会在相变温度以上进行加热以获得所需的结构。将金属工件表面加热到符合要求的温度并保持在一定的时间间隔之内，以确保工件内部与外部温度能够保持一致，从而使金属结构能够实现完全转变，这段时间间隔在热处理工艺规范中称为保温时间；有些热处理工艺保温过程要求极短，甚至不需要保温时间，例如，为了增加金属材料表面的耐磨性，需要进行高能密度加热，其特点是短时或者瞬间致热，这个过程就不需要保温时间。

3常用材料热处理工艺

3.1化学处理薄层渗透工艺

在运用该项工艺对金属材料进行处理时，会通过化学热处理手段，对材料实施薄层渗透处理，以达到提高金属材料坚韧性的目标[1]。对该项处理工艺进行使用，能够有效提高金属材料使用率，降低材料浪费问题，进而实现对产品生产成本的有效控制。同时该项工艺还具有低污染的优势，能够将工艺实施对周边环境的影响控制在最低。

3.2激光热处理工艺

激光处理技术有着较强的穿透性特征，多用于表面坚硬材料处理。运用激光处理技术，不仅能够达到良好的热处理加工效果，同时还能有效提高金属表面硬度，整体处理工作开展效率较为理想。为保证激光应用准确程度，在对工艺进行使用时，需要通过对计算机以及相关设备的运用，对激光使用进行控制。而激光热处理技术，也在计算机的带动下，逐渐向自动化方向进行着发展。

3.3振动时效处理工艺

该项工艺会通过对振动原理的运用，对金属材料展开热处理。经过处理之后，金属材料稳定性会得到显著提高，材料变形情况也可以得到有效控制[2]。同时，因为振动处理需要借助计算机设备才可以完成，在计算机的控制与监督之下，振动处理可达到自动化控制状态，能够有效提高金属制品生产效率，提升产品生产水平，进而达到降低企业生产成本，实现绿色化施工的效果。

3.4热处理CAD工艺

CAD是一种较为先进的材料热处理技术，其会通过对计算机技术的合理运用，完成对热处理过程的模拟，进而再利用智能处理手段，高质量完成材料热处理的工艺。在具体对CAD技术进行使用过程中，技术人员首先会运用计算机设备，对CAD技术进行模拟；其次会按照模拟结果，对热处理测量展开科学调整与处理方案制定，做好各环节调整与改进工作；最后会按照最终调整方案，逐步展开相应处理[3]。

4金属材料热处理工艺及技术的发展趋势

在实际的应用过程中，研究人员不断完善和优化金属材料的热处理工艺及技术，力求实现热处理技术的突破和创新。

目前比较新的热处理技术要属可控气氛技术，这种技术实质上就是借气氛技术实现对金属材料的保护和控制热处理过程，从而提高金属材料热处理的质量和效率。相比于传统的热处理技术来说，基于气氛技术的无氧化处理将成为未来金属热处理工艺与技术发展的重要方向之一。

在对钢材采取热处理的过程中由于温度过高，所以经常会出现氧化的情况，这时就采用可控气氛对钢材料进行热处理，从避免这种情况的发生。

除此之外，可控气氛热处理还有一个明显的优势，就是可以随意调节金属材料的尺寸，操作更为简单灵活[3]。虽然可控气氛热处理技术有很多优势，但是它也存在诸多问题，需要技术研究人员不断优化，使其具有更加广泛的应用空间。

5结束语

近代以来，热处理工艺技术发展迅速，先后经历了转筒炉气体渗碳、应用露点电位差计、二氧化碳红外仪、氧探头实现炉内可控碳势等热处理工艺技术；等离子场在热处理技术中的应用，进一步完善了渗氮、渗碳等化学热处理工艺的深度和密度；科学技术的飞速发展，推动了激光、电子束等现代科技手段在热处理工艺中得以普遍应用，为表面热处理、化学热处理等新的热处理工艺提供了强有力的技术支撑。

参考文献：

[1]张汉城.金属材料热处理工艺分析与控制[J].科技风，2017（25）：150.

[2]吴江涛，王云龙，杨学山.金属材料热处理工艺与技术分析[J].世界有色金属，2017（17）：247-248.

[3]钟凯.金属材料热处理工艺与技术展望的探讨[J].农村经济与科技，2017，28（20）：238.

[4]黄斐.金属材料与热处理工艺相关性分析[J].世界有色金属，2017（16）：257-258.

（作者单位：西安益通热工技术服务有限责任公司）