淺談金屬材料熱處理工藝與技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探索

姚洪利

（泰山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 泰安 271000）

金屬材料要想得到更好的使用，就必須使用熱處理工藝，熱處理工藝對(duì)金屬材料的使用、防腐、防蝕性能有著重大的影響，因此要加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理工藝技術(shù)的重視，只有加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理工藝的研究，才能促使企業(yè)提高生產(chǎn)率，因此，相關(guān)企業(yè)要積極探究金屬材料熱處理工藝的發(fā)展趨勢(shì)，不斷的優(yōu)化創(chuàng)新金屬材料熱處理工藝技術(shù)，提高金屬材料的應(yīng)用性能及適用范圍，促使金屬材料熱處理企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 金屬材料的相關(guān)概述

1.1 多孔金屬材料

金屬材料的類型有很多，其中多孔金屬材料是使用最為廣泛的，同時(shí)它也是受歡迎程度最高的，主要是因?yàn)槎嗫捉饘俨牧暇哂休^好的滲透性，在生產(chǎn)加工中要是使用多孔金屬材料，不僅可以隨意調(diào)整孔徑，還能打破金屬口徑的束縛性，進(jìn)而更好的滿足各種金屬口徑需求[1,2]。除此之外，多孔金屬材料還具有較強(qiáng)的防腐性、耐溫性及耐強(qiáng)性，這些特征決定了多孔金屬材料的良好性能，尤其是在散熱制造和電磁設(shè)備制造中，多孔金屬材料在這兩方面得到了較好的應(yīng)用效果。

1.2 納米金屬材料

納米金屬材料是一種新型的金屬材料，并且納米金屬還屬于一種催化劑，它會(huì)保證金屬材料的整體性能不會(huì)發(fā)生改變，讓金屬材料的物理性能更具完整性。另外納米金屬的抗防御能力較強(qiáng)，因此納米金屬的有著較高的應(yīng)用價(jià)值。目前，納米金屬材料是鋁基納米材料中最具有代表性的材料。

2 金屬材料熱處理工藝應(yīng)用的必要性

2.1 改變金屬材料性能

雖然企業(yè)在傳統(tǒng)工業(yè)模式下也能對(duì)金屬材料進(jìn)行切削作業(yè)，并且也能在短時(shí)間內(nèi)加工出所需的部件規(guī)格參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品，但卻無(wú)法讓金屬材料的性能質(zhì)量得到保證，進(jìn)而導(dǎo)致加工出的部件規(guī)格參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)缺乏穩(wěn)定性、使用年限短等相關(guān)一系列問(wèn)題，致使部件規(guī)格參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品在使用過(guò)程中很難保持穩(wěn)定的狀態(tài)，但通過(guò)對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理之后，不僅可以提升金屬材料的各項(xiàng)性能屬性，而且能提高部件規(guī)格參數(shù)及工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和使用年限[3]。如：有的金屬材料在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存、放置后，導(dǎo)致金屬材料的應(yīng)力狀況出現(xiàn)裂口、腐蝕等問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)熱處理后，就會(huì)降低應(yīng)力狀況對(duì)金屬材料的影響率，進(jìn)而提高金屬材料的使用性能，不僅如此，金屬材料在經(jīng)過(guò)熱處理工藝后，還要確保金屬材料在后續(xù)使用中不會(huì)出現(xiàn)氧化的現(xiàn)象。

2.2 降低金屬材料的切削難度

傳統(tǒng)的金屬材料零件及工業(yè)產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，都會(huì)因?yàn)榻饘俨牧系挠捕认禂?shù)，導(dǎo)致材料在切削作業(yè)中出現(xiàn)難度系數(shù)大、作業(yè)效率不高、道具磨損等問(wèn)題，出現(xiàn)這些問(wèn)題的主要原因是因?yàn)榻饘俨牧系挠捕认禂?shù)過(guò)高，在經(jīng)過(guò)熱處理工藝后，就會(huì)對(duì)金屬材料的性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以將以上問(wèn)題進(jìn)行有效的解決，不僅可以保障金屬材料的加工質(zhì)量，而且還能提高金屬材料在生產(chǎn)過(guò)程中的切削效率。

3 金屬材料的使用范圍（以多孔金屬材料為例）

3.1 多孔金屬材料的使用范圍

多孔金屬材料是金屬材料中應(yīng)用最為廣泛的一種材料，這是因?yàn)槎嗫捉饘俨牧嫌休^多的優(yōu)勢(shì)和好處，如：具有較好的滲透性、較強(qiáng)的防腐性、耐溫性及耐強(qiáng)性，能夠做成過(guò)濾器、消音器、催化劑等材料，進(jìn)而應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，像：機(jī)械、冶金等行業(yè)。

3.2 滲透性

多孔金屬材料具有最大的特性就是滲透性強(qiáng)，因此被用來(lái)制造各種過(guò)濾器，通過(guò)多孔金屬材料中的孔道將固定粒子進(jìn)行隔離和捕獲，不僅如此，多孔金屬材料還可以將氣體和液體進(jìn)行過(guò)濾和分離，進(jìn)而讓介質(zhì)進(jìn)行分離與凈化。目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的金屬過(guò)濾器有：多孔青銅過(guò)濾器及多孔不銹鋼過(guò)濾器。

3.3 能量吸收

多孔金屬材料還有一個(gè)最為重要的作用就是可以能量吸收，主要是因?yàn)槎嗫捉饘俨牧系木彌_器和吸振器都帶有能量吸收裝置，進(jìn)而致使多孔金屬材料應(yīng)用廣泛，它不僅應(yīng)用在汽車及宇宙飛船中，還應(yīng)用在升降機(jī)、傳送器等產(chǎn)品。

3.4 熱交換

多孔金屬材料本身就具有特殊的性能，因此它是加熱的最好材料。多孔金屬材料中的孔體就是主要的熱功能，尤其是多孔金屬材料的閉孔，屬于一種絕熱材料，由于多孔金屬材料具有較高的滲透性，所以它是滅火器材料中的一種。

3.5 流體分布與控制

多孔金屬材料屬于一種流體分布裝置，因此多孔金屬材料得到廣泛的應(yīng)用，如：多孔不銹鋼、多孔粉末等。另外多孔金屬材料中的布?xì)庠軌驅(qū)怏w分布到液體中，如：多孔鈦管、多孔鈦板等。除此之外，多孔金屬材料還能對(duì)流體進(jìn)行控制，如：計(jì)時(shí)器、計(jì)量器等。

3.6 電磁屏蔽

多孔金屬材料具有電磁吸收性能，因此多孔金屬材料可以制成電磁屏蔽等器件，主要是因?yàn)?，多孔金屬材料中含有三維網(wǎng)狀銅，將其與孔隙之間進(jìn)行有效的連通，就能讓多孔金屬材料散熱性變好、比重變輕。多孔金屬與金屬相比，多孔金屬的屏蔽性能比金屬屏蔽性能要好，它不僅可以對(duì)波導(dǎo)窗進(jìn)行屏蔽，而且還能讓波導(dǎo)窗的體積變小，進(jìn)而讓設(shè)備變得更易攜帶。

4 金屬材料熱處理工藝及其技術(shù)分析

4.1 金屬材料熱處理中的化學(xué)熱處理技術(shù)

金屬材料熱處理中的化學(xué)熱處理技術(shù)，主要利用的是一種化學(xué)薄層滲透技術(shù)，通過(guò)化學(xué)薄層滲透技術(shù)改變金屬材料中金屬性質(zhì)。這種化學(xué)熱處理工藝可以有效的提高金屬材料的強(qiáng)硬度，同時(shí)還能讓金屬材料表面發(fā)生變化的同時(shí)，不會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生任何損失，可以省去加工費(fèi)，提供經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。除此之外，金屬材料化學(xué)熱處理還具有投資使用成本不高的優(yōu)勢(shì)，并且在使用過(guò)程中，還能降低對(duì)環(huán)境的污染，主要是因?yàn)榛瘜W(xué)薄層滲透技術(shù)只是滲透在金屬的表面，不會(huì)直接進(jìn)入到金屬內(nèi)層結(jié)構(gòu)中，因此金屬材料化學(xué)熱處理技術(shù)是一種較為實(shí)用且性價(jià)比較高的金屬熱處理工藝。

4.2 金屬材料熱處理中的激光熱處理技術(shù)

金屬材料熱處理中的激光熱處理技術(shù)，采用的是激光淬火技術(shù)，通過(guò)對(duì)金屬激光的照射增加其表面溫度，要是溫達(dá)到指定數(shù)值后，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉自動(dòng)關(guān)閉。等照射關(guān)閉冷卻后就會(huì)形成一層薄膜，以此來(lái)提升金屬材料的硬度系數(shù)。激光熱處理技術(shù)與傳統(tǒng)的熱處理工藝相比，激光熱處理技術(shù)的使用效果更好，這是因?yàn)榧す鉄崽幚砑夹g(shù)中的激光具有較強(qiáng)的穿透力，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光能夠大大的提高控制性能，進(jìn)而會(huì)讓金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有效的改變，讓金屬材料的性質(zhì)得到進(jìn)一步的提升。

4.3 金屬材料熱處理中的涂層技術(shù)

金屬材料熱處理中的涂層技術(shù)，雖然有多種類型，但可以將其統(tǒng)稱為超硬涂層，主要是對(duì)金屬表面進(jìn)行涂層，提升金屬材料的硬度。一般情況下，常見(jiàn)的金屬材料涂層有兩種，即：納米晶和金屬衍生物，在金屬表面對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行涂層后，經(jīng)過(guò)高科技加工后才能制成涂層。在金屬熱處理工藝中利用涂層技術(shù)，不僅造作簡(jiǎn)便，不會(huì)對(duì)金屬材料結(jié)構(gòu)造成損還，而且還能提高金屬材料的硬度及應(yīng)用效果。

4.4 金屬材料熱處理中的振動(dòng)技術(shù)

金屬材料熱處理中的振動(dòng)技術(shù)，是一種時(shí)效性較強(qiáng)的處理技術(shù)，它主要是通過(guò)振動(dòng)降低金屬的應(yīng)力，讓硬度達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，但是會(huì)讓金屬材料出現(xiàn)略微的變形。金屬材料熱處理中的振動(dòng)技術(shù)，可以確保金屬材料的穩(wěn)定性，還可以通過(guò)利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，嚴(yán)密控制振動(dòng)參數(shù)，這樣不僅可以避免金屬材料遭到損害，而且還能提高金屬材料的利用率，防止金屬材料遭到浪費(fèi)。除此之外，金屬材料熱處理中的振動(dòng)技術(shù)不僅能縮短金屬材料熱處理時(shí)間，提高處理效率，而且還能具有節(jié)排環(huán)保的功能，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大的損害。

4.5 金屬材料熱處理中的CAD 技術(shù)

金屬材料熱處理中的CAD技術(shù)，是一種現(xiàn)代化技術(shù)，它主要是依靠計(jì)算機(jī)信息技術(shù)來(lái)完成的，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的進(jìn)行模擬，進(jìn)而創(chuàng)建智能化模型，防止金屬材料在進(jìn)行熱處理過(guò)程中出現(xiàn)任何問(wèn)題，同時(shí)它還會(huì)不斷的根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整各項(xiàng)操作參數(shù)數(shù)據(jù)，直至其達(dá)到最佳效果。因此CAD技術(shù)，可以優(yōu)化完善熱處理工藝，對(duì)于金屬材料熱處理中的任何風(fēng)險(xiǎn)都能進(jìn)行有效的預(yù)防。

4.6 金屬材料熱處理中的真空熱處理技術(shù)

金屬材料熱處理中的真空熱處理技術(shù)，是指在真空環(huán)境才，對(duì)金屬材料實(shí)施熱處理，真空熱處理技術(shù)不會(huì)產(chǎn)生任何的有害氣體，不僅能降低對(duì)環(huán)境的污染，而且還能提高使用率，節(jié)約加工時(shí)間。隨著科技的發(fā)展，相關(guān)科研人員也對(duì)真空熱處理技術(shù)進(jìn)行了更加深入的研究，促使真空熱處理技術(shù)得到更好的突破和應(yīng)用，進(jìn)而更好的服務(wù)于各個(gè)相關(guān)企業(yè)。

5 金屬材料熱處理工藝技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展

5.1 金屬材料熱處理工藝技術(shù)的創(chuàng)新

金屬材料熱處理工藝技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，也得到了優(yōu)化創(chuàng)新。即：可控氣氛熱處理工藝技術(shù)，它是一種氣體介質(zhì)，可以有效的保護(hù)和控制氣氛，不僅如此，可控氣氛熱處理工藝技術(shù)不僅可以有效的保護(hù)金屬表面的性能，而且還能讓熱處理過(guò)程更具穩(wěn)定性和完整性，尤其是鋼制工制品來(lái)說(shuō)，可控氣氛熱處理工藝技術(shù)可以有效的保護(hù)鋼材料，主要是因?yàn)殇撛诟邷仡A(yù)熱環(huán)境下護(hù)出現(xiàn)氧化，進(jìn)而導(dǎo)致表面遭到破損，但可控氣氛熱處理工藝技術(shù)可以有效的降低鋼的氧化率。除此之外，可控氣氛熱處理工藝技術(shù)還可以應(yīng)用到其他的金屬材料中，不僅可以自行控制尺寸，而且還能讓操作更加靈活。雖然可控氣氛熱處理工藝技術(shù)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用，但在應(yīng)用過(guò)程中也存在有相對(duì)的缺陷，因此相關(guān)科研人員要加強(qiáng)對(duì)可控氣氛熱處理工藝技術(shù)的深入研究，才能讓可控氣氛熱處理工藝技術(shù)得到更好的發(fā)展和應(yīng)用，進(jìn)而為金屬熱處理工藝技術(shù)提供更加寬闊的發(fā)展道路和空間。

5.2 金屬材料熱處理工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

金屬材料熱處理工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：①自動(dòng)化發(fā)展，隨著科技技術(shù)的進(jìn)步，金屬材料熱處理工藝技術(shù)逐漸處于自動(dòng)化發(fā)展中企業(yè)在使用金屬材料熱處理工藝技術(shù)時(shí)，不但需要相應(yīng)的配置，而且還要投入一定的資金和人力，并且在開展金屬熱處理作業(yè)時(shí)，還會(huì)因人為因素導(dǎo)致處理效果不理想，因此相關(guān)科研人員要加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理工藝技術(shù)自動(dòng)化發(fā)展和應(yīng)用的研究，在有效提升金屬熱處理效果的同時(shí)，將傳統(tǒng)熱處理工藝與現(xiàn)代信息技術(shù)相融合，促使金屬材料熱處理效率得到進(jìn)一步的提升；②無(wú)氧化處理，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，無(wú)氧化處理技術(shù)被稱之應(yīng)用價(jià)值最高的一項(xiàng)技術(shù)，可控氣氛技術(shù)就屬于無(wú)氧化處理技術(shù)中的一種，可控氣氛熱處理工藝技術(shù)可以有效的降低鋼的氧化率，讓熱處理過(guò)程更具穩(wěn)定性和完整性，該技術(shù)通常被用來(lái)進(jìn)行鋼制品熱處理，因此，無(wú)氧化處理技術(shù)是金屬材料熱處理工藝技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，所以相關(guān)企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)無(wú)氧化處理工藝技術(shù)的深入研究，為我國(guó)的工業(yè)發(fā)展提供新鮮的血液及廣闊的發(fā)展空間，進(jìn)而促使我國(guó)實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著科技水平不斷提高，金屬材料熱處理工藝技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，讓金屬材料在經(jīng)濟(jì)熱處理工藝技術(shù)處理之后，其柔韌度及防腐、防蝕性能都得到了明顯的增加，因此相關(guān)科研人員要加強(qiáng)對(duì)金屬材料熱處理工藝技術(shù)，讓金屬材料在使用熱處理工藝技術(shù)時(shí)，不僅能確保金屬材料質(zhì)量，提高金屬材料的使用率，而且還要降低金屬材料生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染率，促使金屬材料得到更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而更好的帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。