谈金属材料加工及热处理技术发展范文

摘要：近年来，我国经济迅速发展，金属材料有关各行各业迅速发展。金属材料发展，决定着金属材料有关各行各业的未来发展。提高金属材料性能，积极开展新技术新材料创新，能够提高金属材料性能，保证质量，提高能源利用效率。金属材料加工及热处理技术能够优化金属材料性能，热处理新工艺在金属材料性能提升上有着显著的作用。本文分析当前金属加工及热处理技术发展现状，分析工艺与应用，以此为相关工作者提供参考意见。

关键词：金属材料；热处理技术；加工；发展现状；工艺

随着当前社会科技的不断进步与迅速发展，金属材料加工及热处理技术在不断地改进，也在不断的创新完善，加工及热处理新工艺类型也越来越多。这些新工艺的开发，挖掘出了金属材料的不同性能，激发了金属材料的潜能。在热处理新工艺实施中，离子束表面改性工艺代表性较强，这些工艺最大的特点在于能够将金属表面的化学成分改善，以此改造金属表面性能。以此在不改变本质、尺寸与体积的基础上，展现其目的性性能。这些工艺包含：强烈淬火技术、环已烯渗碳技术、微波渗碳技术等，这些新工艺在金属材料性能提升上有着显著的作用。热处理新工艺能够将金属材料产品的硬度、韧性提升，就耐高温与抗压方面有着重要的意义，其强烈淬火技术能够将金属材料的综合力学性能提升，环已烯渗碳技术可最大程度地将产品的畸变性减少，而微波渗碳技术能够降低金属材料的损伤，应用优势显著。

一、金属材料热处理工艺概述

热处理指的是金属材料通过一系列的热处理手段，改变性能与性质，以此提高金属性能，包括：加热处理方式、保温处理方式与降温处理方式。当前生活、生产各个层面均需要热处理的支持，金属材料通过热处理之后，可将表面的硬度增强。以此同时，该技术的应用能够提升金属材料的柔韧性，还能够增强金属材料的抗磨损性与抗疲劳性，材料经过热处理之后，制作成金属零件，以此将金属零件的使用寿命延长，实现了节能减排、绿色环保的理念。（见图1）现阶段热处理作用被人们所认知，与传统热处理不同的是，这一热处理技术转变了原本“加热－保温－降温”流程，选择的是更加先进、高级的技术实施金属材料处理，这类处理技术能够大幅度地提升金属材料的硬度，可将材料脆性减少，意义较大。

二、金属材料热加工工艺和技术内容

（一）化学加工方面。这一工艺选择的是薄层渗透方案，通过对金属材料实施相应的化学处理，借助化学方式进行加热处理，促使金属材料渗透薄层，以此将金属材料物质本身硬度与韧性提升。在化学处理金属材料过程中，这些手段能够促使金属材料减少物理加工，以此减少金属材料的损耗，节省金属产品制造阶段、加工阶段的不必要成本投入，减少一定生产污染。换而言之，通过对金属材料实施化学加工薄层渗透处理，不需要深层处理金属材料，能够将金属材料原本的优质特性保存，加工步骤较为简单，可将金属材料的加工效率与质量提升。化学热处理技术借助化学反应处理金属材料，其工艺原理在于将金属表面性能、成分改变，完善金属复合材料，随着我国科学技术的进步，化学热处理薄层渗入技术在金属材料热处理内得到了广泛的应用。该技术能够将金属表面性能改善，不需要深入进行金属表层处理，由于深入过度，将会导致金属性能出现转变，使得资源浪费，导致金属材料的优越性能降低，加重污染，使得生产成本增加。化学热处理薄层深入技术，能够提升效率，降低能耗，避免污染，以此增加材料的使用寿命。

（二）计算机仿真技术。该技术在金属材料加工工艺、加工技术方面的应用，属于金属材料加工内的重要内容。通过借助CAD软件能够进行智能管理，实施智能控制，在3D仿真技术支持下，能够模拟实现新技术、新工艺，CAD软件可复原处理金属材料，完善热加工技术。在电脑软件上能够研究、分析热加工步骤内的问题，确保实际加热工作热处理措施更加的科学与合理，见下图2。以热加工CAD模拟仿真技术作为支持，在金属热加工中，选择合适的金属材料，就可顺利开展工作，在热加工内能够优化材料，实现优化使用，展现热加工节能理念。除此之外，这类CAD软件技术，能够提前预见热处理效果、热处理过程，能够分析热处理中可能出现的问题，促使工作人员结合出现的问题，制定相应的解决措施，减少金属材料内可能出现的问题，避免对金属产品最终质量产生威胁。

（三）激光处理工艺技术。该技术近几年属于先进金属热处理技术，近几年得到了广泛应用。激光本身的穿透性较强，就金属材料本身外表坚硬、不利于物理加工的情况，借助激光切割方式可实现相应的工作，这类激光就金属材料热处理应用优势显著。激光热处理工艺技术，能够加强金属材料的硬度，且工艺与技术能够与计算机数控技术密切结合，借助完整的编程内容可切割，以此精准控制激光轨道，促使金属材料热加工工艺与热加工技术能够得到稳定保障，确保质量合理，以此智能化加工，提升加工精准度。

（四）CAD技术。该技术要借助计算机处理技术完成热处理操作，通过模拟生产环境，能够对金属材料进行热处理。这类技术本身是绿色新型的热处理技术，就节能排减效果显著，这类技术可科学分析环境热处理，借助合理的结构，可完善热处理技术，确保正常运行，能够在一定程度上提升效率，降低对环境的污染。这类技术的节能作用较好，可精准的预测热处理操作内的问题，实施有效的处理措施，将能量损耗减少。

（五）真空处理技术。该技术中真空为热处理环境，在真空环境内，不少常规热处理技术可顺利进行，能够将热处理效率与质量提升，促使金属表面更加的光滑，这类技术的应用可节省时间，从预热到保温能够合理控制，缩短反应时间。这类技术运行阶段，可确保金属材料性能，避免高温引发损坏。这类操作能够节约时间，可以避免金属材料氧化，确保金属材料性能稳定。但是该技术对成本支持要求较高，使用需慎重考虑。金属材料热处理技术对含量要求较为严格，该技术要求为高标准要求。

（六）振动时效处理技术。该技术一般选择的是振动形式，可将材料内部应力消除，稳定材料性能，避免材料出现变形。这类技术通过借助有关技术，可有效控制计算机设备，减少成本、缩短生产周期，还可有效节约电能，改善传统技术缺陷。该技术要通过热处理炉、电脑设备等，节能效果较好，材料质量对新型振动时效处理技术设备要求高。

（七）超硬涂层技术。该技术能够将工具表面的强度与硬度提升，将工具使用寿命增加。该技术可确保材料性能最佳，很大程度的提升硬度，与当前技术材料加工硬度要求契合。当前，借助设备、计算机技术能够监控该技术，可提升生产效率，以此发挥节能减排、绿色环保的作用。

三、金属材料热加工热处理工艺和技术的发展

钢制部件内可控气氛属于热加工工艺技术内的关键内容，可控气氛热加工技术的应用可更好的保障材料质量，在热加工工作中，钢材料热加工伴随着大量的氧化现象，严重损坏钢材料表面的氧化，可控气氛热加工工艺技术可有效地解决这一问题，能够避免钢材料在热加工内遭受氧化损坏。

四、采用节能的热处理工艺

热处理通过金属材料加热、保温与冷却过程，能够合理地控制材料质量，提升材料质量。耗能主要集中在加热保温阶段，近几年，热处理工作人员将传统的思维方式打破，缩短了加热时间、保温时间，借助余热具备较好的节能效果。

（一）缩短热处理加热时间、降低加热温度

1、零保温淬火“零保温”淬火指的是在工件加热且达到淬火温度之后，不进行保温，立即进行冷却处理。与常规的热处理工艺相比，该工艺将奥氏体组织均匀化省去，除去了保温环节，可降低20％～30％的能耗，以此将劳动生产率提升。

2、不均匀奥氏体加热淬火通常在选择淬火加热时，将钢加热到奥氏体状态就充分保温，促使碳化物得到有效溶解，均匀化奥氏体。但这一操作所需时间较长，若奥氏体达到均匀化后，施行淬火不会影响其淬火与回火性能，在某些情况下，性能较好。

（二）缩短化学热处理过程

1、薄层渗入技术传统观念认为，渗透性能与材料厚度成正比。不可否认的是，较深的渗层不会降低制件的韧性，很难将性能提升，会导致能源浪费，使得成本增加。与此同时，由于加热时间增加，会导致污染加剧，通过确定合理的渗层深度，能够将产品质量提升，具备显著的节能减排意义。比如：在自行车钢球生产阶段，选择薄层渗碳后，可将生产效率提升42.0%，可节省30.0%的电能，甲醇与煤油的能量消耗可下降52.0%，相比之前寿命提升2倍，节能环保效果显著。

2、低压真空渗碳渗碳温度决定着渗碳速度，作用显著，通过将渗碳温度提升，可将工艺时间缩短。该工艺能够提升渗碳温度，属于可靠的控制技术，可解决深层渗碳问题，优越性较大。该技术多应用在大尺寸工件深层与超深层渗碳内，可将工艺时间缩短50％，就能源节约、生产率提升有着十分重要的意义。

3、稀土催渗技术该技术与其他的催渗技术相比，其差别在于该技术稀土原子具备特殊的电子结构，其化学活性较强，能够将碳、氮原子共同渗入到被渗基体内。在化学热处理中，稀土原子活化催渗作用显著，能够提升渗速，可将速度提升20.0%-30.0%，渗氮速度能够提升40％～50％，节能效果显著。与此同时，稀土元素渗入钢件表层，可将渗层组织与渗层性能改善与提升。

五、结束语

综上所述，随着金属材料加工及热处理工艺的迅速发展，技术的不断进步，现阶段金属材料经过加工及热处理之后，其硬度、柔韧度与延展度增强，选择不同的加工及热处理工艺技术，能够提高材料性能，确保材料质量，降低生产成本。可见，加工及热处理技术现实意义较高，可将金属材料的浪费降低，能够避免金属材料生产阶段对环境造成的污染，可将金属材料的应用范围扩大。

作者：刘斌 单位：河南省冶金规划设计研究院有限责任公司