1、金属材料热处理节能新技术的运用思考 朱奇锋 郑炉玉 曹雄伟 宝鼎科技股份有限公司 浙江机电职业技术学院 摘 要： 中国正在处于不断向前发展的阶段, 在这之中重工业的发展占据了主要部分。金属材料自然而然的成为了建筑业的宠儿, 也是机械制造行业中重要的组成部分。因此, 金属材料热处理问题成立制约这一行业发展的根本问题。怎样才能更好的对金属材料加工, 怎样才能节省资源等等, 都是中国现在面临的大问题。我们应该采取措施, 改革创新金属热处理办法, 有效的提高材料利用率并且节约能源。关键词： 热处理; 新技术; 节能; 作者简介：朱奇锋, 男, 生于 1988 年, 本科, 浙江湖州人, 机械制造及自动
2、化专业, 研究方向:金属材料热加工研究。收稿日期：2017 年 10 月Received： 2017 年 10 月金属材料的处理一直是中国的一个难题, 一方面是材料自身的问题, 一方面也是处理设备的问题。如果金属处理的不恰当, 不但浪费资源, 还会造成巨大的工业污染, 危害社会, 危害人民。如果说, 只注重经济的发展, 而不去寻求新的方法来解决这一些问题, 那么就算经济再好, 人们没有一个好的生活环境, 也是徒劳。1 我国金属材料热处理的现状目前中国的机械制造业正在飞速的发展, 直接带动着金属热处理技术的发展, 目前中国有热处理车间约 15000 家, 员工约 37 万, 这个规模不可谓不大。
3、但是随之带来的就是大量的资源浪费, 环境污染等问题。加之我国的热处理技术不发达, 技术运用不广泛, 热处理行业仍然处于开放式行业。能源消耗高, 产业收成小。使用设备不精良, 加热设备落后, 能源损耗大, 这些都是目前热处理所遇到的问题。目前我国所使用热处理方式有两种:一是普通热处理。普通热处理的目的在于改善金属的组织结构, 不改变化学成分, 主要工艺是退火、正火、淬火以及回火。普通的热处理技术在我国机械工业生产中得到广泛的应用, 并且设备, 工艺都得到了良好的发展。二是表面热处理。表面热处理是将金属材料的表面加热冷却而改变力学性能的金属热处理工艺, 主要分为表面淬火和化学热处理。由于这两种方式
4、设备简单, 方法简单, 并不能适应复杂的工艺流程, 而且对能源的消耗比较大, 所以, 新型的热处理方式正在不断地被运用到实际当中。这样才能保证机械制造也得发展, 也推动着国家经济的发展1。2 金属热能源处理新技术2.1 利用化学热处理薄层渗入技术, 保证热处理材料的性能我国的化学热技能渗透技术运用的比较广泛。不仅改变了原来热处理技术加热时间长, 耗电量增加等问题, 还减少了环境污染的情况。我国是钢材消耗大国, 钢材的需求量也是特别的多, 如果与传统的技术相比, 化学热处理渗入技术在同等的情况下可节电 33%, 使用的甲醇和油等能源也能大幅减少。2.2 在加工大量的工具零件的时候可以采用超硬涂层
5、技术为了能够在工具生产的过程中实现节能的目的, 采用超硬涂层技术, 这种技术是在生产过程中通过离子轰击化学热处理的方法对加工工具的表面进行硬化, 再经过溅射处理, 使工具的使用寿命得到延长。并且在一些高设备热处理的应用中, 超硬涂层技术能够实现全程自动电脑监控。2.3 利用 CAD 热处理智能热处理技术减少污染 (CAD 热处理技术) 在热处理的节能方面不得不谈到 CAD 技术, 这种技术运用计算机模拟技术分析设计部分热处理的工艺流程。主要使用喷淋, 喷雾等方法, 也可以正确的选择淬火剂和淬火方法, 加快渗碳过程从而达到减少污染的目的, 实现环保和节能的生产目标, 智能 CAD 技术是绿色生产
6、的重要标志。在此间, 用三维温度场计算法, 把资源重新回收利用也是减少能耗的有效措施2。2.4 利用激光技术处理金属 (激光热处理技术) 激光作为一种穿透能力极强的工具, 被广泛的运用到金属材料热处理当中, 优越特性在于污染小、耗能小, 是既环保又节能的一种处理方式。激光处理主要是通过高功率密度的激光使金属表面硬化, 也可以使金属性能发生改变, 同一种方式就做到了传统方式才能做到的事情, 较大程度的提升了生产效率。再加上, 激光的穿透力极强, 再制造机械工具的时候, 能够很方便的就实现钻孔等工作, 激光还能够使工具整体性和局部性淬火, 两者交叉的使用, 能达到更高的硬化程度。激光技术不仅能节能
7、, 还能提高产品的质量, 可以说是一举多得优越技术。2.5 在真空的环境中进行一系列的热处理工作 (真空环境下热处理技术) 众所周知, 真空中没有空气能有效的阻断氧化过程。真空热处理技术是指将金属材料在真空中进行处理加热, 之后再对工件进行高压气淬以达到金属的硬度和密度都改变的目的。在真空之中金属的处理具有很高的利用率, 大大提高金属材料利用率。真空技术还具备了缩短加工时间和减少环境污染的作用, 因此应该加强该技术的推广和应用。3 其他的节能方式(1) 寻找新的加热能源。金属热处理通常采用的能源有燃料 (煤, 石油, 天然气等) 加热, 电加热以及现在广泛使用的光束加热和电子束加热。这些加热源
8、主要加热方式就是向工件表面施加极高能量密度的加热, 让工件表面迅速升高到达熔融状态, 然后让工件冷却, 最终使其表面特性发生变化, 这些能源加热提高了工件表面的耐磨性和耐腐性, 在提高经济效益方面确实存在不错的效果, 但是这些能源的消耗过多, 排放的垃圾气体过多。要解决这些问题那就必须找到可以替代的清洁的加热能源。我们不能专注于经济效益的增加, 更应该注意环境的保护。科学技术的快速进步对热处理技术的发展奠定了基础, 这就减少了热处理能源发现的进程。比如:安全高效的激光和离子能源, 但是技术应用需求设备都比较昂贵, 目前并没有大量的投入使用。因此, 在寻找新能源的同时, 政府部门也应该适当的扶持
9、这些产业的发展。(2) 提倡新的加热方式。金属的热处理最主要的工序就是加热, 合理的加热方式不仅能减少能源的消耗也能提高金属热处理的质量。在工件生产中, 在加热工件时应当保持加热温度均匀, 尽量避免工件部分氧化, 脱碳等事情出现。还应该控制加热, 保证金属材料进行适当的程序转变。传统的加热方式是使金属材料与加热源直接接触, 这样就使得金属材料在加热时会产生氧化和脱碳, 使材料的使用率降低。既不利于工厂的发展, 也不利于社会的发展。因此, 可以使用电加热或者激光加热等新方式, 又或者是在真空中加热, 避免这种氧化脱碳的情况出现, 同时使用这些能源还能有效的防止污染的产生, 加工的工件也能得到更好
10、的质量。改进加热方式是提升热处理技术的保障, 所以发展新的加热方式也能对机械工业技术做出积极地贡献。4 结语中国现在正在处于高速发展的阶段, 许多人看中的是经济的增长, 从来不会在乎能源的消耗和环境的污染等问题。这就使得, 中国的热处理技术得不到较好的发展, 能源的浪费, 环境的污染正在成为新的问题在困扰这国家, 拉低这国民经济水平, 因此, 建议国家和政府多多重视机械发展制造等重工业发展。不要拿国家的未来开玩笑。参考文献1严小刚.金属材料热处理节能新技术的探讨J.科技创新导报, 2016, 13 (15) :55-56. 2张野.金属材料热处理节能新技术的运用研究J.智能城市, 2016, 2 (05) :67+70.
