苑大偉

（1.山鋼股份濟(jì)南分公司，濟(jì)南 250100；2.遼寧科技學(xué)院冶金系，遼寧 本溪 117004）

金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的運(yùn)用探討

苑大偉1，2

（1.山鋼股份濟(jì)南分公司，濟(jì)南 250100；2.遼寧科技學(xué)院冶金系，遼寧 本溪 117004）

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步，對(duì)金屬材料的性能也提出了更高的要求，熱處理工藝就是為了滿足更好的工業(yè)生產(chǎn)而出現(xiàn)的。而在越來(lái)越重視節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)在，受到科技進(jìn)步和環(huán)保方面的要求，對(duì)熱處理工藝的節(jié)能技術(shù)也提出了更高的要求。本文就從金屬材料熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)熱處理節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

金屬材料；熱處理；節(jié)能新技術(shù)；運(yùn)用

0 前言

熱處理技術(shù)是目前最常見(jiàn)的金屬材料加工技術(shù)，由于在運(yùn)用的過(guò)程中需要消耗大量資源和能源，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的污染物。因此在社會(huì)不斷進(jìn)步，并提倡資源節(jié)約和環(huán)境友好的現(xiàn)在，金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的研發(fā)和運(yùn)用，受到了廣泛的關(guān)注。

1 金屬材料熱處理工藝的現(xiàn)狀分析

金屬材料熱處理工藝是指，將金屬材料置于介質(zhì)中，并加熱到適宜溫度。通過(guò)對(duì)溫度的加熱、保持、冷卻等過(guò)程，改變金屬材料表面或內(nèi)部的顯微組織結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制其性能的目的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的金屬熱處理廠總數(shù)多達(dá)1萬(wàn)8千多家，相關(guān)從業(yè)人員有40萬(wàn)人左右。但和很多發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的金屬材料熱處理工藝存在生產(chǎn)效率極其低下、能源利用率低等一系列問(wèn)題。表現(xiàn)在以下方面：

1.1 處理設(shè)備陳舊，工藝相對(duì)落后

改革開(kāi)放之后，我國(guó)的工業(yè)得到了極大發(fā)展，與之相關(guān)的金屬材料熱處理技術(shù)也很到了很大發(fā)展。但是由于受到資金和技術(shù)力量的限制，無(wú)論是大型企業(yè)，還是小型工廠，所使用的熱處理技術(shù)和設(shè)備與發(fā)達(dá)國(guó)家相比都存在很大差距。而由于設(shè)備的陳舊和工藝的落后，其不僅造成了能耗過(guò)高，且會(huì)造成大量污染，使的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都無(wú)法得到有效提升。

1.2 能耗相對(duì)較好，能源的有效利用率低

我國(guó)的金屬熱處理廠數(shù)量眾多，但工藝水平參差不齊，除了少數(shù)個(gè)別企業(yè)具備一定的優(yōu)秀工藝外，大多金屬熱處理廠還是走的粗放型的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑洳粌H能源消耗率高，在能源利用方面也存在很大的浪費(fèi)情況。據(jù)資料分析，在上世紀(jì)70年代，歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)將金屬熱處理能耗控制在了350 kW · h/t的水平，而我國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)，才逐漸使其能耗將至600 kW · h/t左右的水平，與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在巨大差距。

1.3 產(chǎn)品的合格率低，常需返修處理

由于我國(guó)很多金屬熱處理廠的設(shè)備陳舊，其工藝水平整體偏低。因此，生產(chǎn)出的成品很多也達(dá)不到要求，致使整體的產(chǎn)品合格品處于一個(gè)較低的水平。部分產(chǎn)品的返修了甚至達(dá)到了20%的水平，需要進(jìn)行返修和再加工處理，這樣的材料處理過(guò)程不僅造成了能耗的高企，也使得造成的污染更重。

1.4 熱處理行業(yè)的技術(shù)人才缺失

科技是第一生產(chǎn)力，而科技的發(fā)展離不開(kāi)人才的貢獻(xiàn)。但我國(guó)熱處理行業(yè)卻面臨技術(shù)人才匱乏的狀況，而不少高校取消該專業(yè)的設(shè)置，也加劇了這一行業(yè)人才的積累。而另一方面，很多老工人雖然具備良好的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，卻對(duì)新技術(shù)新知識(shí)缺乏了解，固話的思維方式也不利于新技術(shù)的傳播和運(yùn)用。這兩個(gè)方面都影響了行業(yè)的科技更新速度，阻礙了行業(yè)發(fā)展。

2 金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的運(yùn)用探討

針對(duì)上述問(wèn)題，除了要加強(qiáng)金屬熱處理工藝的技術(shù)人才培養(yǎng)之外，更要重視金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的引進(jìn)和更新?lián)Q代。以下金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的是當(dāng)前引進(jìn)和運(yùn)用工作的重點(diǎn)：

2.1 激光熱處理技術(shù)分析

激光熱處理技術(shù)，顧名思義，就是利用激光進(jìn)行金屬材料的熱處理技術(shù)，由于激光束具有高密度和穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以用其對(duì)金屬表面進(jìn)行硬化或合金化處理，在改變金屬表面的性質(zhì)方面作用重大，也是其他技術(shù)無(wú)法簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的。由于激光束的穿透力強(qiáng)，所以可以讓金屬的表面很快升溫到熔點(diǎn)，這就能讓金屬的表面變得更加緊實(shí)而堅(jiān)硬。當(dāng)金屬表面硬化之后，加熱溫度低于熔點(diǎn)，金屬表面會(huì)出現(xiàn)奧氏體化的現(xiàn)象，這是急速自冷淬火就能很好的提高金屬表面硬度，達(dá)到生產(chǎn)工藝的性能要求。這種方式不僅具有升降溫度快，還無(wú)需對(duì)材料進(jìn)行淬火預(yù)熱工藝，使得生產(chǎn)效率大大提高，而相應(yīng)的能耗和污染則大大降低。

2.2 化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)分析

這種方式是目前熱處理節(jié)能技術(shù)中運(yùn)用最為廣泛的一種技術(shù)。在熱處理的過(guò)程中，需要首先保證技術(shù)材料的性能，而傳統(tǒng)熱處理工藝往往會(huì)在金屬材料表層添加一些化學(xué)元素，這會(huì)對(duì)金屬的性能造成一定影響。而化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)的運(yùn)用，能降低金屬材料涂層的厚度，使加熱時(shí)間大大降低，也能最大程度的保證材料的性能。實(shí)踐證明，若金屬材料的表面滲碳層厚度減少1/3，那么整體的用電量也會(huì)減少1/3左右，節(jié)能效果十分顯著。

2.3 真空熱處理技術(shù)分析

傳統(tǒng)的熱處理工作中，很多金屬材料的處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)氧化問(wèn)題，這不僅影響了金屬性能，也很大程度上影響了產(chǎn)品的合格率。而目前的真空熱處理技術(shù)就能在很大程度上解決這一問(wèn)題，雖然當(dāng)前的技術(shù)水平還不能達(dá)到大規(guī)模的真空環(huán)境操作。但只要將熱處理工藝置于10Pa以下的環(huán)境中就可以達(dá)到理想的效果。在這一環(huán)境下，金屬材料的熱處理一般不會(huì)受到氧化而影響性能，避免了傳統(tǒng)方法氧化后出現(xiàn)產(chǎn)生氣孔、材料變形等問(wèn)題的出現(xiàn)。對(duì)縮短生產(chǎn)時(shí)間，提供生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)污染都有良好的作用。

2.4 振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)分析

由于受到工藝水平和生產(chǎn)環(huán)境的制約，部分金屬材料進(jìn)行熱處理后，會(huì)在金屬材料內(nèi)部出現(xiàn)一些微小裂紋等情況。若不進(jìn)行相應(yīng)處理，不僅會(huì)影響金屬材料的使用壽命，甚至造成產(chǎn)品的不合格而需進(jìn)行再加工。而振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)就能針對(duì)性的解決這一問(wèn)題，振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)能夠利用不同頻率的振動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱處理的失效控制和處理，從而降低金屬加熱的所需時(shí)間，這在一定程度上能降低能源的消耗，使生產(chǎn)成本也得到相應(yīng)的降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

就當(dāng)前的現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)的金屬材料熱處理工業(yè)還有很大的提升空間。高效節(jié)能的生產(chǎn)出相應(yīng)的金屬材料是保證我國(guó)機(jī)械制造業(yè)不斷發(fā)展的前提，相關(guān)金屬熱處理企業(yè)只有注重新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，才能在完成節(jié)能環(huán)保目標(biāo)的同時(shí)，提高其生產(chǎn)效率，促進(jìn)產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

參考資料：

［1］門志遠(yuǎn).我國(guó)金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)與應(yīng)用探析［J］.電子制作，2015（02）：241.

［2］苗高蕾.金屬材料熱處理技術(shù)的發(fā)展［J］.時(shí)代農(nóng)機(jī)，2015（11）：23+26.

［3］閻承沛.循環(huán)經(jīng)濟(jì)與熱處理節(jié)能環(huán)保新技術(shù)探討［J］.熱處理，2010（01）：12-19.

［4］吳光治.熱處理節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)若干問(wèn)題的探討［J］.機(jī)械制造與自動(dòng)化，2010（01）：12-14.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.052