浅析金属材料的运用和热处理技术

摘 要：随着我国科学技术水平的不断提高，各个行业的发展对金属材料的需要越来越广，对金属材料性能的要求也越来越高，这也大大地促进了我国金属行业的快速发展。金属材料一般在使用之前，都会对其进行热处理，热处理的材料，其金属性能会有大幅提高，运用之后不易变形，寿命也会变长。

关键词：金属材料；运用；热处理

目前业界对于金属材料的归类大致可以归为纯金属以及合金，随着近几年我国飞速发展，对于各类金属需求量逐年递增，自然界中存在的纯金属种类有很多，并且含量丰富，工业中常用的金属有铁、铝、锌、铜等，但是自然界存在的纯金属性能很难满足人类日常需求，所以人们通过热处理技术将金属性能进行改变、加强。但是热处理技术有一缺点就是对环境污染严重，所以为了满足人类可持续发展需求，科研人员不断对热处理技术进行创新。

一、金属材料概述

随着我国经济科技的快速发展，各行各业对各类金属需求量逐年递增，金属材料行业所用金属大多为黑色金属、有色金属、特种金属。其中黑色金属大致分为纯铁与铸铁。纯铁指的是内存铁量高于百分之九十的黑色金属，铸铁指的是碳含量在百分之二到百分之四之间，例如一些合金以及不锈钢等。有色金属指的是除了铁、锰、铬的全部金属，常见的有色金属可以分为轻金属、重金属、半金属、稀土金属等。有色金属具有电阻大、硬度高的特点。特种金属指的是具有特别特性、性能的金属，比如一些金属复合材料、纳米金属等。

二、金属材料的应用

（一）多孔金属的应用

多孔金属是发展不久的新型金属，其具有很高的渗透性能，并且对于高温、腐蚀等一些恶劣环境有很高抗性。在实际应用中有过滤与分离方面、作为电极材料、控制流体、热交换等。过滤与分离应用主要针对气体与液体的分离以及对规定孔径大小粒子的分离。多孔金属实际应用在汽车尾气部位、散热器以及空气进化仪器、污水治理、蓄电池、锂电池、空气电池等领域有较多运用。

（二）纳米金属的应用

纳米金属由于其结构为纳米级并且结构特殊，所以其具有很高物理性能上的优势，当前工业生产领域运用纳米金属越来越多。比如纳米金属中有纳米复合金属，硬度很高，耐磨性能很好，所以很多工业设备防护涂层都用纳米金属。再比如铝基纳米金属，铝基纳米金属由于质地较硬并且组成粒子特殊所以其使用寿命长，经过特殊加工后，能够将内部很多非晶态金属转变为晶态，因此，铝基纳米金属也是工业上运用很好的选择。此外，纳米金属还有电沉积纳米金属，电沉积纳米金属多用在管材方面，因为它物理结构为柱状晶，所以可以通过加溶质让它更加坚硬。

三、金属材料热处理技术

近年来，在金属材料热处理中运用了很多的节能新技术，主要有一般热处理、外表热处理、他种热处理。一般热处理大体过程就是让金属经历淬火、正火、回火等。外表热处理主要指的是通过液氮进行金属热处理。他种热处理可以分为性变热处理、真空热处理、激光热处理、化学热处理、振动时效热处理等。

（一）真空热处理技术

真空热处理技术，指的是在金属材料热处理技术与条件发展足够成熟时，在真空的环境下，运用金属材料构件热处理工艺，这样能够实现在低压渗碳金属性材料中对其表面进行处理，并且能够在处理完表面后进行高压气淬工作，进而有效的缩短了金属材料热处理工作的时间，有效的降低能源资源的消耗，最终达到节能的目的。

（二）激光热处理技术

当前激光技术不断被应用在金属材料热处理中。该技术主要以激光自身具备的高能量密度为原理基础，如果将激光照射在金属材料的表面，那么金属材料表面的能量将会达到100～100000kw/ cm2。由于其具备的能量密度比较高，所以能够达到金属材料的热处理要求。除此之外，激光热处理技术不仅升温、降温的速度较快，而且不需要对金属材料进行淬火、预热工作，进而很好的应用在金属材料热处理节能工作中。通过运用激光热处理技术进行的金属材料热处理工作，具有显著的节能效果，并且缩短了后续机械加工工序。

（三）化学热处理技术

化学热处理技术，主要是运用化学处理的方式，来对金属材料表面进行处理，减少材料表面的涂层厚度。这样不仅能够解决金属材料涂层过厚给金属材料性能产生的影响，而且还能够减小金属材料的涂层厚度，进而缩短金属材料的加热时间，节能能源消耗。此外，化学热处理技术对于金属材料自身的性质没有较大的影响，不会造成破坏，所以能够有效的延长金属材料的构建寿命，减轻环境污染。

（四）振动时效处理技术

振动时效处理技术能够对金属材料经过热处理后出现的热残余应力和细小裂纹等问题进行很好的解决，能够有效的防止出现重复进行热处理的情况，达到节能的目的。相关的调查研究表明，振动时效处理技术能够节约20%左右的电能资源和40%左右的燃料资源。

四、结语

综上所述，由于目前很多行业对于金属材料的需求量越来越多，金属材料热处理对于促进我国金属机械制造业的又好又快发展、减少能源资源消耗、保护我国的生态环境以及达到金属材料热处理实现节能具有十分重要的意义。因此，在金属材料热处理工艺中運用真空热处理技术、激光热处理技术、化学热处理技术以及振动时效处理技术等节能技术，最终实现节能效果。

参考文献：

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[2]朱建军，郭康乐.金属材料热处理节能技术研究[J].世界有色金属2017（23）：231-232.

[3]董妍.金属材料运用和热处理技术[J].机械管理开发，2017，30（10）：62-64.

作者简介：

杨东权（1999-），男，福建晋江人，江苏大学本科在读，研究方向：金属材料工程。