金屬材料熱處理技術(shù)的發(fā)展

孫 洋

（佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154007）

雖然金屬作為工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的原材料，但它多以單質(zhì)形式存在，需要經(jīng)過深度加工處理才能切實(shí)滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，熱處理技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，改變金屬材料的基本性質(zhì)。具體來講，金屬熱處理加熱過程中所改變的是金屬的基本外形與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過加工也能提升金屬整體性能，所以在金屬熱加工過程中深度分析其熱處理技術(shù)與金屬材料之間的互動(dòng)關(guān)系是非常有必要的[1]。

1 金屬材料基本性能與熱處理技術(shù)之間的關(guān)系分析

金屬材料基本性能表現(xiàn)復(fù)雜，所以要采用到熱處理技術(shù)進(jìn)行加工處理。而為了保證熱處理工藝實(shí)施到位，還需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)金屬材料的基本性能與熱處理工藝基礎(chǔ)進(jìn)行分析優(yōu)化調(diào)整，確保科學(xué)合理采用熱處理工藝技術(shù)。

就以金屬材料的基本耐久性與熱處理應(yīng)力之間的關(guān)系為例展開分析，如果金屬材料長(zhǎng)時(shí)間遭受外力作用或者長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境下，它的應(yīng)力情況會(huì)發(fā)生一定改變，最終出現(xiàn)比較嚴(yán)重的腐蝕或開裂問題。就這一點(diǎn)來看，需要結(jié)合熱處理應(yīng)力配合金屬材料自身耐久性特征進(jìn)行分析，明確二者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。一般情況下，可考慮針對(duì)金屬材料的熱處理工藝環(huán)節(jié)展開分析，從本質(zhì)上減少熱處理剩余應(yīng)力內(nèi)容，合理控制它對(duì)金屬材料所產(chǎn)生的損壞程度，最大限度提升金屬材料的整體質(zhì)量與耐久性。

再一點(diǎn)還要觀察金屬材料在實(shí)施切割工藝過程中的特性變化，要結(jié)合其特性變化科學(xué)合理選擇相應(yīng)切割工具，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素觀察切割后金屬材料光澤與形狀的變化?；谶@些變化再合理化選擇熱處理技術(shù)。例如預(yù)熱處理可為后續(xù)金屬材料的正常準(zhǔn)確切割創(chuàng)造先決優(yōu)質(zhì)條件與生產(chǎn)安全保障。合理化的熱處理工藝可最大限度降低切割環(huán)節(jié)中可能會(huì)產(chǎn)生的刀具粘連問題，以提升切割效率與精準(zhǔn)性，同時(shí)它對(duì)金屬零部件的主要性能與質(zhì)量提升效果也是相當(dāng)明顯的[2]。

2 金屬材料的熱處理加工工藝應(yīng)用探討

金屬材料的熱處理加工工藝五花八門，基于不同的物理學(xué)、化學(xué)基本原理，可針對(duì)金屬材料本身進(jìn)行熱處理加工工藝優(yōu)化，下文結(jié)合幾點(diǎn)金屬材料的熱處理加工工藝技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單探討分析。

2.1 真空熱處理工藝技術(shù)的應(yīng)用

真空熱處理工藝技術(shù)是低于1個(gè)大氣壓，氣壓范圍在10-1Pa～10-3Pa的環(huán)境加工熱處理工藝技術(shù)，當(dāng)然該技術(shù)在應(yīng)用過程中還存在缺陷，就是它無法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的真空狀態(tài)，一般在10Pa環(huán)境中可實(shí)現(xiàn)真空熱處理過程，但整體看來金屬材料的性能并不會(huì)發(fā)生太大變化，但是它能夠規(guī)避一些加工中可能產(chǎn)生的變形問題，例如對(duì)金屬材料內(nèi)部產(chǎn)生氣孔問題的規(guī)避，確保最終材料處理結(jié)果理想化[3]。

2.2 振動(dòng)時(shí)效熱處理工藝技術(shù)應(yīng)用

振動(dòng)時(shí)效熱處理工藝技術(shù)應(yīng)用主要結(jié)合機(jī)械振動(dòng)過程或超聲波振動(dòng)過程來降低甚至消除存在于均勻工件中的內(nèi)部殘余應(yīng)力，所以它還被稱之為震動(dòng)消除應(yīng)力法。該工藝技術(shù)中主要利用到了常規(guī)振動(dòng)原理，可對(duì)金屬材料進(jìn)行深加工熱處理，例如在針對(duì)振動(dòng)時(shí)效處理方面，它能夠大幅度提高金屬材料的整體穩(wěn)定性，同時(shí)有效控制材料的基本變形情況。目前的振動(dòng)時(shí)效處理方法可被廣泛應(yīng)用于針對(duì)金屬材料加工設(shè)備的有效控制與監(jiān)督過程中，滿足所有的狀態(tài)自動(dòng)化控制要求，為金屬材料生產(chǎn)效率與產(chǎn)品品質(zhì)的提升提供有效參考，同時(shí)降低企業(yè)生產(chǎn)成本，非常易于綠色制造過程優(yōu)化調(diào)整[4]。

2.3 表面滲層處理工藝技術(shù)應(yīng)用

表面滲層處理工藝技術(shù)所追求的是基于化學(xué)元素滲入工件表層的金屬工件性能改善處理工藝技術(shù)。在具體操作實(shí)踐過程中，它會(huì)將工件完全放置于含有氮、碳以及其它合金元素的介質(zhì)中進(jìn)行綜合加熱處理。在處理過程中確保氮元素、碳元素等等能夠有效快速的滲入到工件表層中，這種滲透技術(shù)所追求的是對(duì)工件亮度、光潔度以及耐磨屬性的有效改善。在針對(duì)材料的表面滲層處理過程中，可首先采用到化學(xué)熱處理方法，針對(duì)金屬材料的表面滲層進(jìn)行處理調(diào)整，保證提高金屬材料的整體塑韌性，再通過表面滲層處理過程有效提升金屬材料使用率。整個(gè)過程對(duì)降低材料浪費(fèi)率把握到位，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料生產(chǎn)過程的合理化控制。再者，該工藝所造成生態(tài)污染較少，對(duì)周邊環(huán)境的影響相對(duì)偏小。

2.4 激光熱處理工藝技術(shù)應(yīng)用

激光熱處理工藝技術(shù)在熱處理效果上表現(xiàn)良好，它可全面提升金屬表面硬度，對(duì)金屬整體處理效果更為理想。另外，為了保證激光熱處理工藝技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)程度，還需要在激光熱處理過程中借助計(jì)算機(jī)與相關(guān)輔助設(shè)備對(duì)激光使用情況進(jìn)行科學(xué)化控制。例如在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助作用下，目前該技術(shù)正在朝自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，具有相當(dāng)巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.5 電子束淬火工藝技術(shù)應(yīng)用

電子束淬火工藝技術(shù)主要以電子束作為基礎(chǔ)熱源，它的加熱工件加熱速度極快，具體被稱之為“自冷式淬火”模式。在這其中，電子束的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通激光，且它的能量利用率也相比于激光熱處理更高，利用率可達(dá)到80%以上。在電子束表面淬火應(yīng)用過程中，它所提供的淬火質(zhì)量非常之高，整個(gè)淬火過程都不會(huì)導(dǎo)致工件受到任何影響，所以它被業(yè)界視為是一種非常有前途的熱處理技術(shù)。

2.6 熱處理CAD工藝技術(shù)應(yīng)用

熱處理CAD工藝技術(shù)的應(yīng)用屬于現(xiàn)代金屬熱處理過程中比較領(lǐng)先的技術(shù)之一，因?yàn)樵摷夹g(shù)具有較廣的應(yīng)用范圍，且技術(shù)本身主要基于計(jì)算機(jī)模擬展開，配合智能控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)熱處理操作流程的全方位優(yōu)化。熱處理CAD工藝技術(shù)主要利用到了上文所提到的振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)，它能夠快速實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬材料的熱處理，并保證金屬材料在熱處理過程中具有相對(duì)的安全穩(wěn)定性。熱處理CAD技術(shù)是需要抽取熱處理環(huán)境中的空氣成分的，同時(shí)在該過程中添加一定的惰性氣體，保證降低金屬材料熱處理工藝環(huán)節(jié)中所存在的金屬氧化現(xiàn)象發(fā)生幾率。

3 總結(jié)

金屬材料在實(shí)施熱處理工藝過程中需要考慮到的問題非常之多，它還需要結(jié)合具體問題展開具體分析，確保金屬熱處理工藝環(huán)節(jié)效率提升，并能夠解決諸多問題，全面推動(dòng)熱處理技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效能發(fā)揮，更好服務(wù)于我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程。