金屬材料熱處理工藝與技術分析

王志光

針對金屬材料熱處理工藝來講，就是面對目標金屬材料，通過熱處理操作將其作用發(fā)揮到最大化。出于做好金屬材料熱處理工作的基礎上，文章將以金屬材料內(nèi)容出發(fā)，著重闡述了幾點常見技術工藝，希望能夠給相關人士提供些許參考依據(jù)。

1 金屬材料內(nèi)容分析

不管是群眾日常生活還是生產(chǎn)過程中，金屬材料都是不可或缺的部分，面對具有較大強度以及良好塑性的金屬材料，更是受到了各個行業(yè)人士的青睞。通過現(xiàn)實調(diào)查可以看出，當前最常見的金屬材料，第一是多孔金屬材料，第二是納米金屬材料，尤其是前者金屬材料類型，其表現(xiàn)出了滲透性以及耐腐蝕等特性，越發(fā)受到行業(yè)喜愛。但是，針對凸顯出多孔性的多孔類金屬材料，也會因為涉及到較大面積，要想能夠保證材料使用價值充分發(fā)揮，可以將其運用到熱交換器等加工中。最為關鍵的是，像我國移動電磁設備行業(yè)，目前也經(jīng)常使用多孔類金屬材料，就是因為對比普通金屬材料，其體現(xiàn)出良好吸收等特點，能夠提升企業(yè)產(chǎn)品性能與質(zhì)量。經(jīng)過行業(yè)人士多年以來的發(fā)展，又衍生出了一種納米材料，當物質(zhì)的尺寸在納米程度進行改造時，該物質(zhì)的物理性質(zhì)以及化學性質(zhì)都會發(fā)生非常大的變化，因為有著相對較小納米組織以及架構(gòu)的納米類金屬材料，企業(yè)對其進行適當加工，能夠凸顯出材料物理性能等，通過對性能的妥善調(diào)整，制作出企業(yè)所需要的產(chǎn)品。當前來看，像行業(yè)內(nèi)經(jīng)常使用的鋁基納米負荷材料，在其表現(xiàn)出較大強度以及抗疲勞等優(yōu)勢下，企業(yè)已經(jīng)大面積運用到晶體復合材料當中，而且已經(jīng)達到了預期理想使用效果。

2 金屬材料的性能與熱處理工藝的關系分析

2.1 金屬材料的耐久性以及熱處理應力

面對外界不良天氣條件下，像較大濕度以及外力等作用，必然會對金屬材料性能構(gòu)成明顯影響，輕者表面會出現(xiàn)一些細紋，嚴重情況下還會早引發(fā)腐蝕等現(xiàn)象。出于充分發(fā)揮出金屬材料自身作用的目標下，在企業(yè)使用金屬材料過程中，先應該思考其與熱處理兩者關聯(lián)。在實際開展金屬材料熱處理操作期間，分析金屬材料本身的耐久性，會與熱處理應力大小之間有著直接聯(lián)系，處于防止破壞金屬材料基礎上，在企業(yè)實施熱處理過程中，必須要求工作人員控制好熱處理剩余應力，才能夠消除影響金屬材料可靠性的問題，最終保證制成產(chǎn)品更具極高質(zhì)量以及良好性能。

2.2 技術材料切割與熱處理預熱

結(jié)合金屬材料自身使用價值，合理選擇現(xiàn)代化切割工具，才能夠高效完成金屬材料切割任務。伴隨著工作人員長時間切割工作的進行，難免會對金屬材料表面以及內(nèi)在特性構(gòu)成一定威脅，最常見的就是降低金屬材料表面光澤感，甚至還會引發(fā)不同程度的變形隱患。面對這一問題下，金屬材料切割工作的進行，如果工作人員確定了熱處理技術，前提就需要實施必要預熱化操作，確保接下來金屬材料切割等相關流程不會構(gòu)成太大影響。通過工作人員簡單預熱操作，面對金屬材料切割工作的開展，避免刀具出現(xiàn)較大范圍粘連問題，最為關鍵的是，也能夠適當減輕人員操作壓力，在較快切割效率下，提高金屬材料切割精確性，凸顯出金屬材料本身特性的基礎上，自然也能夠維持金屬零部件極高質(zhì)量水平。

2.3 金屬材料的疲勞性與熱處理溫度

要想能夠確保金屬材料所制作完成的產(chǎn)品，更具良好性能以及質(zhì)量，那么伴隨著其熱處理工作的開展，必須要求工作人員整合整體加工流程以及熱處理工藝之間的關系。簡單來講，就是面對所有使用的金屬材料，事先通過高溫化操作，然后實施一定時間的冷卻化處理，此時能夠提高金屬材料承受能力的基礎上，即使后期面對比較嚴峻的環(huán)境，也不會對金屬材料造成巨大影響。但是經(jīng)過以上操作達到了金屬成品，會存在一定斷裂等隱患。針對這一現(xiàn)象，工作人員在實施金屬材料熱處理過程中，不僅需要提高自身專業(yè)能力，而且也應該結(jié)合現(xiàn)場情況，精確把控好處理溫度數(shù)值，伴隨著較長熱處理工作的持續(xù)進行，必須要求在最佳溫度下進行操作，只有這樣，才能夠保證金屬材料抗疲勞特性不斷提高。

3 金屬材料的熱處理工藝與技術

面對當前激烈市場競爭環(huán)境下，企業(yè)要想能夠穩(wěn)步占據(jù)市場重要份額，那么就必須緊跟時代發(fā)展步伐，合理應用現(xiàn)代化金屬材料熱處理工藝。因為當前不斷涌現(xiàn)的先進熱處理技術，也能夠更好支撐企業(yè)處理效率與質(zhì)量提升的同時，也能夠避免過程較大能源消耗現(xiàn)象的出現(xiàn)，與時代發(fā)展要求相一致。在接下來的文章中，將就目前常見熱處理工藝進行簡單論述。

3.1 化學處理薄層滲透技術

所謂化學處理薄層滲透技術，就是在金屬材料熱處理過程中，單純圍繞化學處理為核心，希望能夠完成熱處理相關流程以后，保證金屬材料薄層滲透任務得以完成，達到提高材料堅硬目標。經(jīng)過較長時間觀察可以發(fā)現(xiàn)，因為化學處理薄層滲透技術的應用，一定程度上也能夠提高材料資源利用率，也不會對環(huán)境質(zhì)量構(gòu)成太大影響，因此受到了行業(yè)人士廣泛應用。與此同時，當工作人員開展化學熱處理期間，一系列操作只是能夠達到金屬材料的薄層結(jié)構(gòu)，此時便能夠提高整個材料的質(zhì)量，從中可以看出，因為化學處理薄層滲透技術的應用，能夠確保工作人員在輕松處理任務下，高效完成金屬材料熱處理工作。

3.2 激光熱處理技術

面對當前市場上存在的一些較大硬度的金屬材料，在工作人員進行熱處理過程中，可以選擇激光熱處理工藝。在該項技術表現(xiàn)出良好穿透特性的基礎上，必然能夠快速完成熱處理任務。而且借助此種技術手段，針對金屬材料表面結(jié)構(gòu)，也會確保硬度持續(xù)提升，但是在此過程中需要注意，工作人員要想能夠在最短時間內(nèi)，高質(zhì)量完成金屬材料激光熱處理工作，必須要求人員緊跟時代發(fā)展步伐，適當引進現(xiàn)代化操作設備，同時也應該全程精細化把控好計算機系統(tǒng)，通過先進系統(tǒng)做好全程控制激光熱處理工作方向的目的，最終才能夠自動化、高效性完成金屬材料熱處理任務。

3.3 超硬涂層技術

通過超硬涂層工藝，可以面對材料表面實施妥善處理，不會造成材料內(nèi)部構(gòu)造的變化。從目前情況下進行分析，因為該項技術能夠提高金屬材料表面硬度，這也是深受行業(yè)人士青睞的根源所在。最為重要的是，因為超硬涂層技術的應用，分析制作完成的金屬材料成品，不單單具備極高質(zhì)量與良好性能，甚至還會有著較長使用周期等優(yōu)勢?？傊?，如果企業(yè)要想能夠確保金屬材料自身價值得以凸顯，保證制作完成的產(chǎn)品更具使用優(yōu)勢，那么應用超硬涂層工藝極為關鍵。

3.4 熱處理CAD 技術

處于新時期發(fā)展背景下，作為計算機技術水平提升的衍生物，熱處理CAD 技術的出現(xiàn)，作為一項現(xiàn)代化處理工藝，工作人員能夠通過強大計算機系統(tǒng)，先對現(xiàn)場熱處理流程進行有效模擬，事先找出不合理的操作環(huán)節(jié)，在制定有效應對措施以后在開展熱處理工作。在正式操作中需要注意，為避免熱處理流程對金屬材料性能等造成影響，企業(yè)必須先挑選幾名專業(yè)工作人員，面對計算機系統(tǒng)實施提前模擬演練，然后在此基礎上結(jié)合相應的熱處理過程來進行熱處理測量的針對性制定，從而完善該金屬材料的處理環(huán)節(jié)。從中可以發(fā)現(xiàn)，因為借助計算機系統(tǒng)進行模擬化操作，再加上現(xiàn)代化CAD 技術的融入，工作人員能夠提前分析出金屬材料熱處理效果，先就處理中可能發(fā)生的隱患做出有效處理，然而在接下來正式處理期間，就能夠從根本上減少相關處理隱患發(fā)生幾率，快速完成金屬材料熱處理任務，提升金屬材料性能與質(zhì)量。

3.5 真空熱處理技術

在工作人員應用真空熱處理工藝過程中，就是通過真空作用達到處理效果，因為真空處理工藝的融入，才能夠保證整個處理環(huán)節(jié)更具快速性，而且面對處理期間可能出現(xiàn)的多種有害物質(zhì)，也能夠做到有效減少，因此說真空熱處理基礎其能夠使得金屬熱處理工作的工作效率得到更進一步的提升，而且也是符合當前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的一種處理手段。

3.6 振動時效處理技術

面對金屬材料熱處理工作的進行，當工作人員選擇振動時效處理工藝，全程就是憑借有效振動這一動作，快速完成熱處理任務的基礎上，也能夠保證金屬材料性能有一定提高。經(jīng)過實際應用進行分析，因為振動時效熱處理技術的應用，不會威脅到金屬材料性狀，面對一些特殊性金屬成品的制作任務，企業(yè)完全可以選擇該種技術手段。但是，在正式處理過程中，工作人員必須應用計算機技術加以輔助操作，也就是說，在整個振動時效處理期間，要求通過計算機系統(tǒng)動態(tài)化監(jiān)管好整個處理工序，并借此來實現(xiàn)振動時效熱處理的自動化控制。從中可以看出，要想能夠順利推進振動時效熱處理工作的進行，必須要求企業(yè)準備好性能良好的計算機系統(tǒng)，而且也應該選擇極具操作經(jīng)驗的工作人員，過程嚴格遵循現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范進行處理，由此一來，才能夠穩(wěn)步推進熱處理工作開展的基礎上，才能夠提升金屬制品質(zhì)量，為企業(yè)經(jīng)濟效益提升奠定堅實基礎。

3.7 熱處理的深度工藝

通過現(xiàn)實生產(chǎn)現(xiàn)狀進行調(diào)查，當前行業(yè)內(nèi)所使用的深度熱處理工藝，主要存在六種方式。整合淬火與高溫回火模式，對兩者進行合理調(diào)整應用，確保金屬零件具備較大強度以及良好韌性等條件，支撐工作人員接下來其他處理工作能夠高效開展，此種方式叫做調(diào)質(zhì)熱處理工藝。分析時效處理模式，就是通過淬火后有一些飽和固溶體的形成，最終會產(chǎn)生一些合金材料，將其放置在室內(nèi)或者是較高的溫度下，放置一定的周期，確保金屬零件硬度以及強度等有明顯提升。結(jié)合行業(yè)內(nèi)嚴格的加工規(guī)范，搭配上熱處理方式，借助壓力實施零件加工生產(chǎn)，此種手段稱之為變熱處理模式。處于真空或者是負壓狀態(tài)下，工作人員在進行熱處理操作時，被行業(yè)人士稱之為真空熱處理方式，通過此種手段的應用，能夠保證金屬零件表面更具光滑性等良好性能。面對金屬材料熱處理工作，工作人員通過化學元素保證其內(nèi)部性能有效改變，此種首單叫做化學熱處理模式，將零件放置在含有氮、碳或其他合金元素的介質(zhì)中長期加熱，使氮、碳、鉻、硼等元素能夠滲入到工件表面，致力于金屬零件耐磨性以及亮度等不斷提高。在此方式應用過程中，工作人員也應該適當整合回火、淬火等其他手段，要求做好金屬零件深度加工操作，而此環(huán)節(jié)所使用的深度處理模式，常見的有滲氮法、滲碳法、復合滲碳法等。通過表面熱處理方式，能夠借助能量高度密集熱源，保證零件表面溫度短時間內(nèi)快速上升，確保零件表層力學性能有效提升。伴隨著近年來我國電力等行業(yè)的迅猛發(fā)展，為表面熱處理提供了更多的熱源選擇，傳統(tǒng)的表面熱處理向現(xiàn)代工藝快速轉(zhuǎn)化，更多的使用了感應電流、激光和電子束、有氧乙炔或氧丙烷火焰等加熱熱源，相對應的也出現(xiàn)了激光、電子束、火焰淬火和感應加熱等多種表面熱處理方式。以上就是當前常見的金屬材料熱處理深度工藝模式。

4 金屬材料熱處理常見問題--變形

4.1 時效與冷處理

當前情況下，在企業(yè)開展金屬材料熱處理時，因為低溫回火現(xiàn)象的發(fā)生，會對材料構(gòu)成嚴重影響，伴隨著金屬變形等隱患的出現(xiàn)，不利于接下來其他加工環(huán)節(jié)的進行。分析引發(fā)金屬材料熱處理變形因素，時效作為關鍵部分，簡單來講，就是低溫回火與時效問題，會導致馬氏體分解與碳化物析出的情況出現(xiàn)，造成金屬材料體積減少問題，而無形之中加劇了變形問題嚴重性。與此同時，如果出現(xiàn)應力松弛現(xiàn)象，也會造成金屬材料變形的根本原因。而企業(yè)實施金屬材料冷處理工作，面對材料中存在的一些奧氏體，會邁向馬氏體進行調(diào)整，伴隨著材料體積方面發(fā)生的改變，也會構(gòu)成金屬材料變形現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.2 原始組織與應力狀態(tài)

淬火工作開始之前，因為碳化物數(shù)量以及形態(tài)等關聯(lián)原始組織，或多或少都會對金屬材料造成影響。當工作人員完成調(diào)質(zhì)任務以后，熱處理工作的開展，會減少金屬材料變形面積，而且就算存在變形問題，也會變得更加規(guī)律?；瘜W熱處理方式的應用，能夠?qū)饘俨牧媳韺硬糠中阅芗右愿纳?，比如提升表層抗氧化功能以及耐磨性等?；瘜W熱處理深度應當處于標準范圍內(nèi)，若保證實現(xiàn)滲透層，需要在化學熱處理后進行磨削加工，由于金屬材料性能較差，很難處理化學熱處理過程中的變形問題。

5 金屬材料熱處理變形的控制策略

5.1 合理淬火

淬火作為金屬材料熱處理過程中極為關鍵的一個環(huán)節(jié)，同時也是造成金屬材料變形的根本原因。在日常實施熱處理時需要注意，工作人員不僅應該提升自身專業(yè)能力，而且也應該做到與時俱進，適當革新傳統(tǒng)加工手段，盡可能減少淬火失誤幾率。如果出現(xiàn)了不合理的淬火介質(zhì)，會對金屬材料內(nèi)部應力構(gòu)成嚴重影響，鑒于出現(xiàn)的失衡等問題，構(gòu)成嚴重變形隱患的出現(xiàn)。將重心放在淬火介質(zhì)方面，主要涵蓋水和油，這就要求工作人員務必把控好溫度，以降低熱處理變形幾率。通常條件下，工作人員需要把控水溫與油溫，兩者分別在55℃～65℃、60℃～80℃范圍當中，要淬火速度與行業(yè)要求相一致，致力于提升冷卻水平，才能夠從根本上減少金屬材料熱處理變形幾率。

5.2 科學冷卻

為達到科學冷卻效果，避免金屬材料熱處理變形問題發(fā)生，在日常處理期間，工作人員應該明確選用金屬材料的類型，結(jié)合嚴格冷卻形式實施處理。通過實際調(diào)查可以看出，當前行業(yè)內(nèi)最常見的金屬材料熱處理方式，主要有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級淬火等。其中分析單介質(zhì)淬火，就是處于介質(zhì)狀態(tài)實施淬火零件冷卻，整個過程不需要投入太大成本，而且快速簡單，工作人員也能夠借助現(xiàn)代化設備實施處理。但是，因為淬火速度不能有效把控，引發(fā)金屬材料變形等問題出現(xiàn)。而主要以特殊介質(zhì)為目標實施快速冷卻的雙介質(zhì)淬火方式，因為此種模式的運用，能夠保證淬火零件溫度短時間內(nèi)不斷降低，甚至還會降低300℃以下，然后在兩三分鐘時間內(nèi)保溫處理以后，需要放置于低冷卻速度的介質(zhì)中，實施二次冷卻處理。因為差異性冷卻速度，這就決定了所使用的冷卻介質(zhì)存在較大不同。因此，為減少金屬材料熱處理過程中嚴重變形問題的發(fā)生，工作人員必須合理選擇冷卻處理方案，從而控制好熱處理變形問題。

5.3 有效加工

所謂有效加工，就是在金屬材料熱處理期間，工作人員在實施機械加工工作時，必須提前預留出科學的余量，一方面能夠確保材料變形量得以控制，另一方面也能夠提高金屬材料淬火合格率。在日常加工生產(chǎn)過程中，工作人員使用不同類型的夾裝工具，會導致金屬材料形狀出現(xiàn)相應變化，鑒于實際處理時，工作人員先應該分析零部件性能以及特征，合理選擇夾裝模式，避免不均勻熱應力造成的金屬材料變形隱患。如果加工時工作人員選擇了熱處理模式，那么也應該要求金屬材料有足夠防止變形的性能。要對金屬材料變形規(guī)律形成正確認識，保證淬火變形合格率，切實提升金屬材料質(zhì)量，依據(jù)加工工件技術要求來衡量金屬材料變形值，確保變形處于合理范圍內(nèi)。

6 金屬材料的熱處理工藝與技術展望

伴隨著多年以來的發(fā)展，在我國金屬材料熱處理水平持續(xù)提升的現(xiàn)狀下，更衍生了多樣化熱處理工藝，企業(yè)結(jié)合現(xiàn)實加工情況選擇適合的熱處理手段，保證自身處理工作能夠高質(zhì)量完成。通過以上內(nèi)容分析可以看出，因為真空熱處理、熱處理CAD 技術以及超硬涂層等技術的應用，能夠確保工作人員高效推進熱處理工作的進行，而且也能夠提升產(chǎn)品性能與質(zhì)量。通過現(xiàn)實調(diào)查可以看出，當前行業(yè)內(nèi)最常使用的就是可控氣氛熱處理工藝，經(jīng)過行業(yè)學者長期以來的研究，該項技術已經(jīng)處于比較完善的地步，在該項技術運用過程中，就是要求企業(yè)有效尋找一個氣氛介質(zhì)，要求維持其處于可靠性以及穩(wěn)定性狀態(tài)，先對材料實施預先熱處理，當氣氛介質(zhì)材料整個熱處理流程沒有出現(xiàn)問題以后，然后在正式實施金屬材料熱處理環(huán)節(jié)。從表面上來講，我國各個企業(yè)紛紛開始使用可控氣氛熱處理技術，但是在現(xiàn)實使用過程中，還有著很多需要處理的隱患。因此，作為熱處理行業(yè)人士，必須時刻保持學習熱情，全身心投入到熱處理工藝研究當中，結(jié)合每一種類型金屬制造企業(yè)情況，研發(fā)出最具可行性的熱處理工藝，確保企業(yè)能夠高效實施熱處理工作的基礎上，也是推動行業(yè)盡快實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的重要保證。

7 結(jié)論

簡而言之，在之前很長一段時間內(nèi)，雖然科學技術水平提高帶動了金屬材料熱處理工藝有效提升，但是現(xiàn)實在處理期間還會出現(xiàn)威脅環(huán)境的因素。為致力于我國金屬材料熱處理技術邁向環(huán)保化以及準確性的發(fā)展道路，文章重點分析了幾種常見技術方式，然后對其未來發(fā)展趨勢進行了簡單論述，希望能夠給有關人士提供參考。