吳思淼，于 穎，李 琳

（華北理工大學(xué) 冶金與能源學(xué)院，河北 唐山 063210）

目前鋼鐵在我國(guó)使用的金屬材料是最常見(jiàn)的，通常，很多金屬制造企業(yè)都會(huì)運(yùn)用熱處理節(jié)能新技術(shù)。然而當(dāng)前我國(guó)金屬材料熱處理工藝還是存在不少問(wèn)題，所以必須要制定相應(yīng)的措施，將問(wèn)題及時(shí)有效解決，這樣才可以更好更快的促進(jìn)我國(guó)金屬材料熱處理行業(yè)發(fā)展

1 金屬材料熱處理工藝存在的不足

1.1 設(shè)備不先進(jìn)，工藝水平不高

自從1978年我國(guó)改革開(kāi)放以后，我國(guó)工業(yè)化取得理想的成績(jī)，尤其是制造行業(yè)，其在我國(guó)GDP中占據(jù)的比例越來(lái)越高，所以可以為金屬材料熱處理行業(yè)創(chuàng)造大量的機(jī)遇。然而現(xiàn)階段我國(guó)企業(yè)的金屬材料熱處理節(jié)能信息技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上發(fā)達(dá)國(guó)家，追根問(wèn)底，有兩方面的原因，一是經(jīng)濟(jì)和科技落后，二是設(shè)備不先進(jìn)。即便現(xiàn)階段已經(jīng)普遍應(yīng)用金屬材料熱處理技術(shù)，然而在生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)還是沒(méi)有真正到位，尤其是一些中小企業(yè)，由于資金投足不足，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備不先進(jìn)，其工藝水平不高，使得金屬材料加工中，一旦經(jīng)過(guò)熱處理就會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，既不能合理利用能源，又容易造成生態(tài)環(huán)境失去平衡。

1.2 專(zhuān)業(yè)人才匱乏

我國(guó)在發(fā)展中堅(jiān)持人本思想，工業(yè)發(fā)展需要有很多人力?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，但是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的核心是人才，不管什么行業(yè)，要想實(shí)現(xiàn)高速發(fā)展，必須要有很多高素質(zhì)的人才，然而現(xiàn)階段我國(guó)在金屬材料熱處理上還是缺乏足夠的高素質(zhì)的人才，在研發(fā)新技術(shù)方面都缺乏人才。這些問(wèn)題的存在，容易阻礙科學(xué)技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染情況出現(xiàn)，浪費(fèi)許多資源[1]。目前，我國(guó)多數(shù)企業(yè)都存在老齡化的問(wèn)題，盡管其具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，但是企業(yè)必須要有更多生命力融入進(jìn)去，重視高素質(zhì)人才的引進(jìn)，這是實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，現(xiàn)階段影響金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題是缺乏高素質(zhì)的人才，企業(yè)必須要迫切解決該問(wèn)題。

1.3 能耗高，有效利用率較低

現(xiàn)如今，我國(guó)金屬材料熱處理的企業(yè)數(shù)量很多，工人數(shù)量也相當(dāng)多，這個(gè)領(lǐng)域的能耗在我國(guó)能源總消耗中占據(jù)約30%的比例，所以金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用是勢(shì)在必行的。在一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)發(fā)展中，比如：英國(guó)以及美國(guó)等等，注重能源的充分利用，只有提高能源的有效利用率，才可以避免浪費(fèi)很多能源。一直以來(lái)，我國(guó)能耗都相當(dāng)大，普遍存在浪費(fèi)能源的情況，所以造成能源的生產(chǎn)效率始終都是低下的。

2 金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用熱處理CAD技術(shù)

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展依靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息技術(shù)可以促進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，在金屬材料熱處理操作中計(jì)算技術(shù)起著關(guān)鍵的作用。熱處理CAD技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是指將熱處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在熱處理操作前使用計(jì)算機(jī)來(lái)分析，經(jīng)過(guò)全面研究后才可以開(kāi)始操作，以防止操作中出現(xiàn)突發(fā)情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。并且熱處理CAD技術(shù)具有多樣化的功能，包括噴霧以及噴淋等等[2]。此技術(shù)在金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)中是常見(jiàn)的技術(shù)，因?yàn)槠淇梢詫?duì)熱處理問(wèn)題進(jìn)行演練處理，在演練中不會(huì)出現(xiàn)任何的污染物，而且不會(huì)造成資源大量浪費(fèi)，所以屬于真正意義上的綠色技術(shù)。從某個(gè)程度上來(lái)看，其對(duì)促進(jìn)金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。

2.2 應(yīng)用化學(xué)熱處理技術(shù)

化學(xué)熱處理技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是利用化學(xué)技術(shù)對(duì)金屬表面進(jìn)行有效處理，減少金屬材料的厚度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)縮減加熱時(shí)間的目標(biāo)，降低能耗。根據(jù)很多實(shí)驗(yàn)顯示，若金屬材料表面滲碳層減少10，就能夠減少電能10%，減少煤炭資源20%。并且化學(xué)熱處理技術(shù)對(duì)金屬材料不會(huì)產(chǎn)生任何的影響，也可以確保金屬材料的完整性，甚至可以提高材料的質(zhì)量，將其使用期限延長(zhǎng)。例如：就國(guó)產(chǎn)的自行車(chē)鋼球來(lái)講，運(yùn)用薄層滲碳技術(shù)后，既可以大大提升生產(chǎn)效率，又可以減少電能的消耗，這樣就能夠達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。因此，通過(guò)使用化學(xué)熱處理技術(shù)可以明顯的減少能耗，有利于減少對(duì)環(huán)境造成的污染。

2.3 應(yīng)用真空熱處理技術(shù)

金屬材料的真空熱處理技術(shù)，主要是指在真空環(huán)境中實(shí)施金屬材料構(gòu)件熱處理工藝，主要優(yōu)勢(shì)是運(yùn)用無(wú)氧處理介質(zhì)，金屬材料自身不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部氧化的情況。由于設(shè)備可以增加滲碳溫度，所以大幅度減少生產(chǎn)時(shí)間[3]。同時(shí)真空熱處理氣體排放量迅速降低，無(wú)需點(diǎn)火裝置，不管是加熱還是降溫，都僅僅需要很短的時(shí)間，充分利用設(shè)備?，F(xiàn)階段，全球真空熱處理的發(fā)展趨勢(shì)是以抽真空后反惰性氣體為主，而且將攪拌風(fēng)扇設(shè)置在爐膛內(nèi)部，采用對(duì)流傳熱的手段，促進(jìn)加熱速度；在加壓結(jié)束后，運(yùn)用較強(qiáng)熱交換能力的氣體以及噴嘴，可以提高冷卻效率和速度，進(jìn)而推動(dòng)真空氣淬技術(shù)的應(yīng)用。

其他國(guó)家有兩成的熱處理設(shè)備都使用真空設(shè)備，但是現(xiàn)階段我國(guó)不到5%，此技術(shù)仍舊有著一定的發(fā)展空間，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行大力推廣，對(duì)節(jié)省能耗和產(chǎn)品性能而言，都是重大的突破。

2.4 應(yīng)用激光熱處理技術(shù)

激光熱處理技術(shù)，通常是運(yùn)用激光束照射金屬表面，對(duì)于金屬材料表面，可以采用硬化處理的方法，也可以采用合金化處理的方法，由于激光束具有相當(dāng)強(qiáng)的穿透性和較高的密度，可以將其轉(zhuǎn)換成金屬材料表面的性質(zhì)，與其他方法相比之下，此方式是非常有效的[4]。

由于激光束具有很強(qiáng)的穿透能力，能夠使金屬材料表面在短時(shí)間內(nèi)符合溶點(diǎn)，金屬材料的表面就會(huì)發(fā)生變化，而且進(jìn)一步硬化，如果加熱溫度低于溶點(diǎn)，這時(shí)金屬材料表層就會(huì)出現(xiàn)奧氏體化，必須要對(duì)其迅速自冷淬火，這樣就能夠使金屬材料表面具有更強(qiáng)的硬度，以獲取相對(duì)應(yīng)的金屬性能。利用激光束使變化后的金屬材料表面發(fā)生改變，而且其性能是顯著的，可以增加金屬材料表面的硬度。

通常，有些金屬材料特殊的部位如果采用傳統(tǒng)工藝，這是難以處理的，但是如果采用激光熱處理技術(shù)，這樣就能夠迅速將此難題解決。近年來(lái)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，激光熱處理技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)編程提高熱處理水平，讓其可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的目標(biāo)。

2.5 應(yīng)用振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)

振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)是為了可以提高金屬加工零部件的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)金屬的使用期限，打造良好的金屬外形，防止金屬材料在熱處理中出現(xiàn)諸多問(wèn)題，比如：變形以及開(kāi)裂等等，而且避免金屬材料由于產(chǎn)生裂紋而要求返工，這樣必定會(huì)浪費(fèi)很多資源。這項(xiàng)技術(shù)更好的完善了金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)[5]。就傳統(tǒng)的工藝來(lái)講，運(yùn)用低溫加熱技術(shù)能夠出穩(wěn)定的重要作用，然而該技術(shù)容易加大能耗，成本也很高，需要花費(fèi)大量的時(shí)間。振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)在很大程度上優(yōu)化傳統(tǒng)技術(shù)，減少電能消耗看，還具有很強(qiáng)的加工性能。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在金屬加工中金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)是不可或缺的技術(shù)之一，熱處理技術(shù)的發(fā)展可以增加經(jīng)濟(jì)效益，還可以保護(hù)環(huán)境。并且金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)具有明顯的節(jié)能效果，可以保證材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。因此，我國(guó)有關(guān)行業(yè)必須要密切關(guān)注金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題，這樣才可以促使社會(huì)和國(guó)家得到高速發(fā)展。