金属材料热处理节能新技术及应用

张程程

（南昌理工学院，江西 南昌 330044）

随着经济全球化的影响，人们对经济发展有了更深入的认识。经济发展与环境保护并驾齐驱才能实现可持续发展。因此各个行业开始重视新技术、设备以及绿色管理理念的实施。其中，对于金属材料的处理而言，对我国的工业生产具有直接影响。但传统的热处理技术在应用过程中依然存在一定的问题，因此需要对技术进行改良，积极创新，将节能理念落实到实际工作中，重视综合型人才的培养，为工业发展提供更持久的动力。

1 金属材料热处理工艺存在的主要问题

就当前而言，金属材料热处理工艺本身不断发展，但相对于发达国家还有很大差距，导致能耗过大，不利于我国工业制造的可持续发展。其中，热处理工艺存在的问题主要体现在以下几个方面：第一，设备不够先进，工艺水平不高；第二，专业人才匮乏；第三，能源的消耗量较大，利用率较低。

1.1 设备不够先进，工艺水平不高

改革开放以后，我国经济的发展速度不断加快，尤其是制造行业，在我国的国民经济中占据的比例越来越高。而金属材料在制造业中具有非常重要的应用，受到市场经济的影响，金属材料热处理行业也曾迎来了巨大的机遇，取得了重要发展。但热处理技术发展到今天，传统生产模式的弊端也开始显现出来，其中最突出的表现就是消耗过大，综合效率较低。

我国制造企业的金属材料热处理节能技术应用相对于发达国家还有很大的差距。造成这种问题的主要原因体现在以下两个方面：第一，经济与科技的落后；第二，设备不先进，工艺水平不高。金属材料的热处理技术而言，已经得到普遍的应用，但生产中的技能技术在应用过程中依然存在一定的问题。尤其是中小型企业这一问题更加明显。由于自身的资金能力非常有限，对于生产方面的资金投入严重不足，导致设备的更新不够及时，工艺水平不高，这样在具体的生产过程中，就容易产生较多的污染物，不利于资源的合理利用，同时也对生态环境造成了一定的破坏。

1.2 专业人才匮乏

以人为本是我国经济发展过程中需要坚持的原则，工业生产过程中同样需要大量的人力资源，尤其是高端人才。就我国的金属材料热处理行业而言，新技术和新设备的应用变得越来越重要，因此该行业对高素质人才的需求更大。

但我国现阶段在金属材料热处理上还是缺乏足够的人才，尤其是新技术的研发方面。这些客观问题的存在，不利于科学技术的稳定发展，还会造成不同程度的环境污染问题。企业的总体生产效益也会受到影响。从长远的角度而言，人才的缺乏，不利于上游企业的发展，长期以往，不利于我国工业经济的进步与发展。

1.3 能源的消耗量较大，利用率较低

当前，我国金属材料热处理的企业数量有很多，工厂规模颇具规模，但由于多种因素的影响，热处理技术造成的能源消耗问题也非常严重。在热处理技术中加入节能理念，积极创新，改善生产技术是金属材料行业发展的重要趋势。

就欧美发达国家而言，在工业生产和发展的过程中越来越重视能源的充分利用，通过积极研究新技术，提升了资源的利用率，有效避免了资源的浪费问题。一直以来，我国的能源消耗量都非常大，浪费问题非常突出，这也是制约我国工业经济进一步发展的重要原因。

2 金属材料热处理节能技术的应用

节能技术的应用对于提升金属材料热处理的效率和综合效益具有非常重要的现实意义。当前节能技术在金属材料热处理的应用主要体现在以下几个方面：第一，激光热处理技术的应用；第二，真空热处理技术在金属材料热处理中的应用；第三，薄层渗透技术在金属材料热处理的应用；第四，计算机辅助技术在金属材料热处理中的应用；第五，炉衬材料在金属材料热处理中的应用。

2.1 激光热处理技术在金属材料热处理中的应用

激光热处理技术是当前金属材料处理过程中常用的一种技术，工作人员可以利用激光手段对待加工的金属进行提前加热处理。由于激光具有密度高、穿透性强的有点，因此可以实现对金属材料由内到外的加工。不仅可以对金属材料的表面进行硬化处理，提升金属的表面强度，有效避免金属受到压力发生变形。同时还可以穿透表面，是材料的内部结构变得更加紧密。

需要注意的是，在利用激光热处理技术时，需要严格把握金属材料的温差，严格按照工艺的需要和生产标准开展工作。在使用激光进行加热处理之后，需要立刻放入冷水中进行淬火处理，从而形成较大的温差效应，提升金属材料的硬度。相对于传统热处理之后的金属材料，激光热处理技术的处理效果更佳明显，因此生产出来的产品从性能参数上也更加优良。激光热处理技术工艺流程简单、无需投入大量的人力资源和机械设备资源，并且生产过程中能够有效避免污染物的产生，因此具有极强的节能特点。

2.2 真空热处理技术在金属材料处理中的应用

真空热处理技术与传统处理手段相比，具有更加明显的优势。具体体现在，在使用真空热处理技术时，可以有效避免金属的氧化问题，从而进一步提升金属生产的质量。

对于大部分金属而言，在受热的过程中，会产生一定的化学气体，化学气体在一定温度条件下，会与空气中的氧气结合，发生氧化问题。这些化学反应本身会影响金属材料的性能，严重时会导致生产出来的产品不符合相关标准，从而造成资源和能源的浪费。利用真空热处理技术，可以保持环境温度的稳定性，空气中的化学物质比较温和，这种处理可以保证金属材料的加工质量，保证总体的效益。

2.3 薄层渗透技术在金属材料热处理中的应用

薄层渗透技术也是金属热处理活动中常用的一种技术。由于这种技术具有流程简单，容易操作的优点，因此也逐渐在企业的生产过程中发挥优势。

薄层渗透技术本身是一种化学处理手段，在具体工作开展中，工作人员需要提前在金属物的表面涂抹化学物质，这些化学物质的作用在于加快化学反应，提升效率，从而有效降低在金属材料热处理过程中对电力能源或者煤炭等能源的消耗。

2.4 计算机辅助技术在金属材料热处理中的应用

由于计算机技术和信息技术的不断发展，金属热处理也开始将计算机作为热处理技术的辅助工具，这对于提升热处理的质量和效率具有重要意义。当前，计算机具有强大的数据沟通共享功能，因此可以在热处理的设备上安装相应的感应设备，从而及时对机械运行状态进行监测，并将收集到的数据及时反馈给计算机系统，计算机通过对数据的分析，可以及时发现设备运行是否存在故障。同时，工作人员还可以充分利用计算机的虚拟场景进行模拟演练，从而对新技术手段的应用进行调试，进一步探索资源有效节约的途径。

计算机辅助技术也是研究节能技术的重要手段，可以充分利用智能化虚拟平台对技术进行反复试验，从而获取数据分析该技术对节能效果的影响，从而确定技术的应用。

2.5 炉衬材料在金属材料热处理中的应用

在金属热处理工艺中，合理应用炉衬材料也是非常重要的，这也是热处理实现节能目标的关键措施。

在金属热处理的过程中，工作人员通常会利用电阻炉进行预热处理，但这种热处理也有一定的弊端，电阻炉不能完全散发热量，对于这种情况，可以选择合理的衬炉材料改善散热情况。比如，对于材料的选择应该尽量选择耐火性较好的材料，提升隔绝温度的有效性，降低资源能源的损耗率。另一方面，对于材料的选择应该重视保温效果，尤其是在耐火砖的交界处，从而提升对外表温度的控制水平。

2.6 控制加工过程中的温度

在机械加工过程中，机械设备运行会受到温度的影响，温度过高时，容易导致变形，从而影响零件的加工精度。因此在实际生产中，需要保证温度的稳定性。具体需要结合厂房生产的实际情况，对温度升高的原因进行分析检测，重点关注机械的运行速度、机械设备之间的摩擦力等。从而采取针对性的降温方式，有效缓解温度变化引起的变形问题。具体可以通过定时对机械设备的表面进行打磨处理，减少机械设备接触面的摩擦力，从而有效降低零件中存在的加工误差，进而降低零件的报废率，提高企业的经济效益。

为了提升零件加工的精度，需要对机械加工工艺过程的加工温度进行合理把控。在机械加工运行时，因为摩擦力和能量转换等因素的影响，随着加工过程的开展，其温度也在发生变化，无论是升高还是降低，不合理的温度变化总会对设备的正常运行产生影响。因此在机械设备加工过程中，需对不合理的温度变化进行合理调控。如，随着加工时间的延伸，若是因为运行速度的提升导致机械设备表面温度升高，则需要用冷水对设备表面进行降温处理。较为常见的，在对零件表面光滑度进行打磨时，机床上高速转动的砂轮和零件表面因为摩擦力的影响而产生大批热量，从而导致接触面温度升高，若不加以控制，持续的高温将导致与砂轮密切接触的零件发生形变作用。此时最经济实惠的操作方法，就是利用冷水对零件表面进行降温处理。仔细观察就会发现，在零件加工过程中，类似的现象和处理方式还有很多。可见，对机械加工过程中的温度进行合理控制十分必要，在日常工作中，相关人员一定要引起足够重视。

2.7 制定科学的工艺加工流程

机械加工的工艺可以分成两个阶段。第一个阶段是将材料做成粗产品，这就是粗加工。第二个阶段就是对粗加工的产品进行精细加工。在零件加工之前，需要充分考虑加工的需要，从而制定出合理的工作流程，对后续的工作进行指导。在加工过程中严格执行程序，遵循相应的加工原则。

因为铣削零件的形态分为平面类和曲面类两种，所以，在对刀具的选择上存在很大区别。具体有：刀铣刀、圆角立铣和锥度铣刀等，由于每种刀具的功能作用有所区别，因此要根据加工零件的具体情况进行选择。通常出刀的顺序主要是先小刀，再大刀。在这个选择中，需要通过编程做好各类情况的具体分析和选择。再利用数控机床进行零件加工时，需要按照实际要求对零件质量和形状进行制作，这就需要多种刀具类型相互配合。但在实际编程时，需要就切割精度对零件表面影响进行综合考虑，从而选择合适切入和切出方式，不断提升零件表面特性。

3 结语

综上所述，金属材料的热处理节能技术对于提升材料加工的效益，推动我国经济的发展具有非常重要的现实意义。节能技术的应用，可以提升环境保护的力度，推动材料行业朝着低能耗、低污染、高效率的方向发展。我国相对于国外的发达国家还有一定的差距，因此需要积极学习国外的先进经验，加大科研投入，推动热处理节能技术的改革创新。