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金属材料热处理技术的发展趋势

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摘要:随着社会不断发展,人们对机械制造行业的重视程度逐渐提升,其根本原因在于机械制造行业与其他行业之间存在一定关联性,这也从侧面说明,保证机械制造行业稳定发展,对提升当地经济发展水平起到不可忽视的作用。金属材料作为机械制造行业中常见材料,对促使机械制造行业发展有着无可替代的作用。对于机械制造行业再来说,热处理是金属材料加工过程中常用手段,这项技术手段能够实现金属材料自身性能优化改善的目的。当前金属材料热处理技术已然成为机械制造行业重点研究对象,在实施金属材料热处理过程中引入新型工艺手段和设备,能够避免金属材料热处理过程中出现问题,对促使机械制造行业发展具有一定现实意义。

关键词:金属材料;热处理;现状;发展

在机械制造行业不断发展的条件下,我国环境问题越来越严重,能源消耗速度大幅度提升,这对我国社会发展等方面都有很大的影响。而金属材料热处理能够有效缓解环境污染和能源物质消耗速率过大等问题,有效实现机械制造行业可持续发展的目的。

1金属材料的应用金属材料

根据用途以及自身性能可分为多种类型。大多数金属材料具有较强的硬度以及优良的可塑性,同时在耐高压、耐冷热、可导性、可塑造和锻造等方面都具有其他材料不可比拟的优势。金属材料是国家的重要物资,是机械工业发展的基础。以下以多孔金属材料和纳米金属材料的应用来做简单分析。

1.1多孔金属材料

在目前所有金属材料的应用中,多孔金属材料的使用占有金属材料主要市场,同时它也是在众多金属材料中发展最快的一种,由于多孔金属材料自身的多功能性,使得它能够较容易的进行孔径大小的调节而形成良好的“承受力度”,尤其在耐腐蚀、耐高温以及耐高压方面表现的尤为优异。因此,多孔金属材料被大量生产于防燃防爆、高性能的过滤器以及各种液体试液容器中,应用于现代医疗、能源、原子能等方面。

1.2纳米金属材料

纳米金属材料是由纳米技术所支持,制造出具有纳米和金属性能的材料,可以说纳米金属材料的产生是对金属材料性能进行了一次“革命”,纳米技术融入金属材料中,从而大幅度提高了金属材料的综合力学性能以及理化性能。从性能的提升方面看,纳米金属材料具有更高的强度以及耐磨性,纳米技术改变金属材料的内在构造和组织,以至于纳米金属材料的摩擦力几乎为零,大大减少了材料在使用过程中的损耗。另外纳米技术材料由于表面及其的“光滑”,使大多数的接触物不能附着在上面。纳米金属材料所具有的这些优良的特性,已被广泛的应用于精密产品的生产中,尤其是航空、医疗、机械等方面的需求。

2我国金属材料热处理技术的现状

众所周知,金属材料热处理的根本作用在于改善金属材料自身属性和结构状态,使得金属材料符合机械制造行业全部需求。一般来说,在实施金属材料热处理技术时,还需要在其中添加一些特殊材料,确保金属材料稳定性、刚性等性能指数有所提升。对于金属材料热处理技术来说,不仅仅包括对金属材料进行加热处理,还包括保温和冷却处理两个方面,因此,在实施金属材料热处理时,需要对金属材料原有性能综合分析,并按照机械制造行业要求制定金属材料热处理方案,降低金属材料在热处理工程中出现问题的可能。就目前来看,我国机械制造行业在实施金属热处理技术时,还存在一些不完善的地方,这对金属材料热处理效果和材料自身性能等方面都有难以磨灭的影响,以下笔者将针对于金属材料热处理过程中存在的问题进行详细的论述。

2.1能源消耗大,能源利用率低

相关数据表明,在社会不断发展的过程中,国有金属材料热处理企业的数量呈现秩序上涨的趋势,迄今为止,我国现存金属材料热处理企业已经达到2万多家。这一数据表明在金属材料热处理企业同时运行过程中,势必造成资源消耗速度提升,对国有资源储量等方面有着不可忽视的影响。加上金属材料属于有限资源的一种,在金属材料不断消耗的条件下,势必造成金属材料供不应求现象,对各个企业发展也有很大的影响。理论上来说,我国机械制造行业发展与发达国家相比还存在一定差距,而且我国各个行业对资源利用率的重视程度不高,诸多因素导致各个行业在实施金属材料热处理过程中消耗大量能源物质,对生态环境和企业整体效益等方面都有非常严重的影响。

2.2设备落后,技术水平较低

在进行金属材料热处理时,按照金属材料原有性能选取适当的设备至关重要,这样能够避免金属材料在热处理过程中出现问题,对提升金属材料热处理效率也起到不可忽视的作用。由于金属材料热处理设备昂贵,很多企业在实施金属材料热处理过程中仅仅采用较为陈旧的设备,而且相应工作人员对金属材料热处理技术的了解程度不足,实施设备操作技术水平低下,种种因素都会影响金属材料热处理效果。由于大多数金属材料热处理企业的规模较小,在实施金属材料热处理过程中,受到企业规模和企业资金持有量的限制,导致金属材料热处理技术不能发挥自身最大的作用,对我国机械制造行业发展产生阻碍。另外,利用落后的设备进行金属材料热处理,还会加大环境污染力度,造成金属能源物质大规模消耗,不符合金属可持续发展战略要求。

2.3专业技术人员匮乏

对于金属材料热处理来说,这一技术手段本身涵盖多个环节,因此,在实施金属材料热处理之前,需要相关工作人员对金属材料内部分子结构和金属材料物理形态等方面有一个全面的了解,严格控制金属材料热处理过程中出现问题的可能。除此之外,相关人员在实施金属材料热处理技术之前,需要对相关人员进行综合培训,培训目的在于提升相关人员专业技术水平,确保金属材料热处理技术效果能够充分发挥出来。但是大多数企业为了减少员工培训支出。没有按照相关规定对工作人员进行培训,导致相关工作人员技术水平低下,甚至有部分小型企业缺乏金属材料热处理专业技术人员,影响金属材料热处理技术效果。就目前来看,机械制造行业相关人员专业技术水平较低,老员工数量较多,这些工作人员对新型设备的了解严重不足,在实施金属材料热处理技术时出现问题的可能性大大提升。而且,新老技术人员之间的沟通力度不强,一旦金属材料热处理技术在实施过程中出现问题,由于技术人员之间的沟通力度不足,会导致金属材料热处理技术问题无限扩大,影响该项技术手段实施效果。针对于这一点,在机械制造行业不断发展的过程中,必须引进专业技术人才,实现企业改革创新的目的,确保金属材料热处理技术在机械制造行业中发挥自身最大的作用。

3金属材料热处理技术的发展

传统的金属材料热处理技术在本质上还存在一些问题,这些问题对金属材料热处理技术效果和技术处理的顺利性等方面都有很大的影响,基于此,在实施金属材料热处理技术时,需要按照机械制造行业要求引入金属材料热处理新技术和新型处理设备,降低金属材料热处理过程中出现问题的可能,借以促使金属材料热处理技术得到更好的发展。

3.1金属材料热处理新工艺

在社会和科学技术不断发展的今天,传统金属材料热处理技术有很大的创新,金属材料热处理新工艺逐渐取代传统金属材料热处理技术,在我国机械制造行业中占据举足轻重的地位。而且引用新型金属材料热处理技术,能够改善金属材料固有性能的同时,使得金属材料隐藏性能显现出来,确保金属材料在机械制造行业中有更加广泛的应用。大多数机械制造企业在实施金属材料热处理技术时,要求保留金属材料化学成分,在这个过程中需要应用到离子束表面改性技术,其根本原因在于这项技术手段能够在实现金属材料热处理的过程中,保留材料固有性质,降低金属材料损耗度。对金属材料表面进行离子束改造,使得金属材料表面性能得以改善,借以满足机械制造行业的全部需求。除了离子束表面改性技术,金属材料热处理新工艺还包括化学热处理薄层渗透技术、激光热处理技术和真空热处理技术这三种,这三种技术能够在一定条件下实现金属材料整体性能提升的目的,降低机械制造过程中金属材料出现形变现象的可能。为提升相关工作人员对这三项金属材料热处理新工艺的了解程度,以下笔者将对这三项新型技术手段进行详细的论述。

3.1.1化学热处理薄层渗透技术

在对化学热处理薄层渗透技术深入研究中,明确这一技术手段能够在根本的角度上保证金属材料整体性能。对于传统金属材料热处理技术来说,在实施金属材料热处理时所添加的化学元素,会导致金属材料本身性能受到影响。而化学热处理薄层渗透技术的出现,能够从一定程度上降低化学元素对金属材料造成对的影响,确保金属材料在机械制造加工过程中有广泛的应用。而且化学热处理薄层渗透技术,还能够在一定程度上减少金属材料热处理过程中产生对的化学污染,进一步实现金属材料热处理节能减排效果,对于推动机械制造行业可持续发展也起到不可忽视的作用。

3.1.2激光热处理技术

激光热处理技术顾名思义就是利用激光手段实施金属材料热处理,这种技术手段只能改对金属材料表面性质进行改善处理。也就是说采取激光热处理技术,能够在一定程度上避免金属材料整体性能发生改变,实现保障金属材料自身性能的目的。另外,在实施激光热处理技术的同时,金属材料表面性质发生很大的改变,使得金属材料的硬度、强度和其他物理性质得以优化,在一定程度上弥补传统金属热处理技术上的不足。将激光热处理技术与计算机技术进行有效结合,能够在保证金属材料热处理效果的同时,实现金属材料热处理技术向着自动化方向转变的目的,减少金属材料热处理过程中人力和时间的投入量。

3.1.3真空热处理技术金属氧化现象

作为金属热处理工艺中常见问题,这种现象对金属材料自身性质和加工稳定性等方面都有很大的影响。为降低金属材料在热处理加工时出现金属氧化现象的可能,应在真空条件下进行金属材料热处理工艺,这样不仅仅能够避免金属材料氧化,还能够实现节约金属资源的目的。对于真空热处理技术来说,具体做法在于对金属材料热处理环境进行空气抽取,并在这个过程中添加适当的惰性气体,从根本的角度上降低金属材料热处理过程中出现金属氧化现象的可能。

3.2金属材料热处理新设备为保证新型工艺手段

在金属材料热处理中发挥自身最大的作用,引入适当的新型设备至关重要。在实施金属材料热处理新工艺时,需要对新型设备结构和设备所处环境等因素综合分析,确保新型设备具备真空和耐高温高压的特性,借以满足金属材料热处理新工艺的全部需求。另外,不同金属材料热处理设备所表现的形式和热处理效果不尽相同,因此在实施金属材料热处理技术之前,应按照机械加工行业要求选取适当的金属材料热处理新设备,降低金属材料热处理过程出现问题的可能。目前热处理设备的使用来看,低压离子渗碳炉能够进行离子碳氮的渗透、冷却、淬炼等;低压渗碳双室高压气淬炉能够快速的进行产品冷却以及准确的淬炼;密封渗碳高压气淬炉、涌泉式淬火槽等都是金属材料热处理的常用设备,这些设备都有各自的特点,能够针对某一金属特性进行加工生产。

3.3热处理的新型辅助材料

目前的金属材料热处理不仅具有新工艺和新设备,而且还有新的热处理材料。如生态淬火剂,是利用植物油生产的一种天然的淬火剂,因而在进行催化燃烧淬炼的时候能够进行充分的燃烧,从而提供巨大的能量。还有一种Ni3AL金属间化合物,节能效果显著,在降低材料以及设备的损耗方面有着重要的作用。结束语热处理技术的发展,大大提升了机械制造水平与能力。目前金属材料的热处理不再遵循传统的技术,进一步突破金属材料属性的限制,让其性能发挥到了极致。

作者:王婷 单位:咸阳师范学院

金属材料热处理技术的发展趋势责任编辑:张雨    阅读:人次