金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的應用芻議

神華國華孟津發(fā)電有限責任公司

摘要；隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，我國熱處理技術(shù)水平已經(jīng)有了較大的提高。然而，與國外先進熱處理技術(shù)相比，我國金屬材料熱處理技術(shù)仍存在一些不足，本文就金屬材料熱處理節(jié)能生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題，提出金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的應用

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理；節(jié)能新技術(shù)

前言

隨著現(xiàn)代社會發(fā)展與技術(shù)進步，各種產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。金屬材料作為工業(yè)材料中的重要組成部分，占據(jù)著十分重要的作用。其中關(guān)于金屬材料的熱處理技術(shù)更是直接決定了機械產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)劣。金屬材料加工一直是工業(yè)生產(chǎn)當中的重點，金屬材料進行熱處理，是金屬材料在加工的過程當中最“困難”的環(huán)節(jié)之一，其困難過程并不在本身的處理工藝上，而是在如何做到節(jié)能減排上，現(xiàn)有的金屬材料熱處理工藝不但高耗損、低產(chǎn)出、能源利用率低；金屬熱處理設備陳舊、工藝技術(shù)落后；產(chǎn)品達標率低，需要多次處理，而且還存在著缺乏專業(yè)熱處理人才，缺乏專業(yè)技術(shù)指導的現(xiàn)狀，所以正是針對這一點，筆者通過分析現(xiàn)有的金屬熱處理工藝問題，從而淺析一下節(jié)能新技術(shù)的開發(fā)。

1 金屬材料熱處理節(jié)能生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題

1.1 高耗損，低產(chǎn)出，能源利用率低

早在 20 世紀 70 年代，日本、歐洲等一些發(fā)達國家和地區(qū)在金屬熱處理能耗上已降到 350 kW·h/t 以下，而同時期我國卻是人家的3-4倍。進入 21 世紀以來，才逐漸下降到 600 kW·h/t左右。

1.2 金屬熱處理設備陳舊，工藝技術(shù)落后

在一些比較大型的國有金屬熱處理廠，由于技術(shù)限制，節(jié)能措施不到位，導致能源利用率偏低。而對于一些小型私人企業(yè)，不僅設備陳舊，技術(shù)落后，資金也很難到位，常使用一些淘汰設備，質(zhì)量無法得到保證，對環(huán)境污染也十分嚴重，更談不上節(jié)能。

1.3 產(chǎn)品達標率低，常多次處理

由于各個金屬熱處理廠設備陳舊，技術(shù)落后，這就導致產(chǎn)品達標率很低，一些產(chǎn)品返修率甚至高達 20%，有的要經(jīng)過多次處理才能夠達標。這樣重復處理無疑是對能源的極大浪費，更別說實現(xiàn)節(jié)能。

1.4 專業(yè)熱處理技術(shù)

人才缺乏早在 20 世紀 90 年代，該問題就已十分突出，截止目前還未得到有效解決。而隨著社會進一步發(fā)展，專業(yè)熱處理技術(shù)人員青黃不接，很多高校又紛紛取消該專業(yè)。筆者認為再過幾年該問題將會更加突出。因為隨著國有企業(yè)熱處理技術(shù)人才老化，一些新興私人熱處理企業(yè)的開辦都將直接導致該專業(yè)技術(shù)人才需求的增加。雖然市場上存在很多與熱處理專業(yè)相接近的專業(yè)，但本質(zhì)上來說還是存有一定差別，很難培養(yǎng)出高素質(zhì)、高水平的熱處理專業(yè)人才。再加之人才大量涌向沿海城市，內(nèi)陸一些金屬熱處理廠很難招到合適人才。

2 金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的應用

2.1熱處理真空技術(shù)。真空的熱處理技術(shù)有一個特別明顯的優(yōu)點就是使用了無氧處理的中介媒質(zhì)，所以在真空滲碳的零件不會有內(nèi)氧化的現(xiàn)象發(fā)生。由于真空的熱處理工藝設備可以提高滲碳的溫度，進而使生產(chǎn)周期有效縮短。熱處理工藝可有效降低所用氣體排放量和消耗量，真空熱處理工藝不用安裝點燃器、火簾和用于的排氣裝置，不工作時可以停止運轉(zhuǎn)，明顯縮短降溫時間和加熱時間，充分發(fā)揮了設備的效率。

2.2工具零件超硬涂層技術(shù)

工具零件超硬涂層技術(shù)就是通過離子轟擊化學熱處理，表面沉積硬化在模具和刀具上應用，經(jīng)濺射處理2μmTiN后，大大提高使用壽命。由于高新設備可對熱處理全程自動電腦監(jiān)控，時間縮短，質(zhì)量提高、加熱源發(fā)生根本變化、而有利于高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保生產(chǎn)。

2.3振動時效處理技術(shù)

振動時效處理技術(shù)就是為消除金屬制件殘余應力，使其穩(wěn)定尺寸、防止變形與開裂技術(shù)。傳統(tǒng)的時效工藝一般采用熱處理爐低溫長時間加熱時效，結(jié)果造成成本高、周期長，伴隨著長時間的加熱，不可避免的造成電耗增大。為此利用不同頻率產(chǎn)生的多諧波共振原理制造的多型振動時效系列電腦控制設備，可以大大節(jié)約電能。振動時效處理技術(shù)與熱處理爐相比可節(jié)能40%，金屬韌性可提高35%。

2.4 熱處理CAD技術(shù)

熱處理CAD技術(shù)是應用計算機模擬技術(shù)，在模擬生產(chǎn)環(huán)境下研究和設計熱處理工藝。在開發(fā)智能控制熱處理噴淋、噴霧冷卻技術(shù)、淬火劑和淬火方法的正確選擇、用變傳遞系數(shù)方法加快滲碳過程減少廢氣排放量、熱處理節(jié)能等方面，熱處理智能CAD技術(shù)可發(fā)揮主要作用，是高新技術(shù)在綠色熱處理中應用的重要方面。通過3D技術(shù)，從全方面的還原處理效果在實際過程當中的發(fā)揮作用，從而通過分析統(tǒng)計，找出適合的材料，適合的爐墻結(jié)構(gòu)，從而減少熱處理過程當中的故障，保障施工的穩(wěn)定進行，極大程度的減少了人力、無力的消耗、做到了可預見性。

2.5 激光熱處理技術(shù)

激光熱處理技術(shù)是指通過高利率密度的激光束對金屬表面進行處理的方法，主要通過進行硬化和合金化處理，改變金屬表面的特性，從而改變其性能。通過激光熱處理后的金屬具有組織細密、硬度高、耐磨性等一系列優(yōu)點，故產(chǎn)品性能較好，且特別適合于管控、深溝等局部區(qū)域的硬化，故在熱處理工藝中具有重要作用。

2.6 其他熱處理新技術(shù)

除了上述所提的金屬材料熱處理新技術(shù)之外，還有一些熱處理技術(shù)如復合熱處理技術(shù)，離子滲擴熱處理技術(shù)和新理念熱處理技術(shù)等。其中復合熱處理技術(shù)包括滲氮+滲硫、碳氮共滲+滲硫、氮化+淬火、鍍熱擴散處理、超高頻電脈沖局部微層淬火、電加熱化學熱處理等一系列技術(shù)，而離子滲擴熱處理技術(shù)則含有鋁擠壓模離子氮化、金屬壓鑄模離子氮化、鋁材及鋁合金離子氮化、粉末冶金零件離子氮化、鈦及鈦合金離子氮化、離子滲氮+離子滲硫、離子硫碳氮共滲、軋鋼廠鏈板運輸機滾動軸承離子滲硫、熱帶升降臺傘齒輪離子滲硫、高速鋼離子氮碳共滲+離子滲硫復合處理、鍍鐵+離子氮化等一系列技術(shù)，此外，新理念熱處理技術(shù)包含有T10A冷沖模調(diào)質(zhì)代替球化退火、大結(jié)構(gòu)鋼件正火取代調(diào)質(zhì)工藝、高合金鋼降低淬火溫度提高工件的韌性、高溫滲碳技術(shù)、低碳低合金高強鋼汽車殼體構(gòu)件復相熱處理技術(shù)等。

綜上所述，我們可以在現(xiàn)有的金屬材料熱處理技術(shù)當中找到其未來將要發(fā)展的方向，第一無論是對組織內(nèi)部的改變還是對表面化的處理，可控制是其發(fā)展的第一要素，第二金屬材料通過熱處理成型容易，但是一旦進行深層次加工也就是所謂的“精藝工件”加工，就無法改變其材料本身所帶來的具體特性，所以未來的發(fā)展方向已定要在可調(diào)節(jié)成品工件上下工夫，第三，尺寸以及完善的工藝程度是金屬材料熱處理的最主要追求，所以作為作為現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝來說，一方面要保障精準程度，另一方面要保障經(jīng)濟程度，第四上文所提到的可控氣氛熱處理只是現(xiàn)代金屬材料熱處理的工藝之一，其發(fā)展雖然普及但是卻主要做用于鋼件的熱處理，局限性很大，所以在未來的金屬材料熱處理的發(fā)展過程當中，還應當針對具體材料對熱處理工藝進行改進，爭取將金屬熱處理工藝與技術(shù)普及到全方位的領(lǐng)域當中。

結(jié)束語

金屬材料熱處理節(jié)能的開發(fā)應用是近年來才被提上日程的，通過上文闡述我們一共總結(jié)出了化學熱處理技術(shù)、工具零件超硬涂層技術(shù)、激光熱處理技術(shù)、振動時效處理技術(shù)等多項新型的節(jié)能技術(shù)，但是在此筆者還需強調(diào)一點，那就是在進行熱處理節(jié)能技術(shù)開發(fā)的同時，也應當考慮一下對于機械制造生產(chǎn)設備的利用，如此才能保障從生產(chǎn)到工藝全方面節(jié)能的效果。

參考文獻：

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