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摘要：近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，金屬材料有關(guān)各行各業(yè)迅速發(fā)展。金屬材料發(fā)展，決定著金屬材料有關(guān)各行各業(yè)的未來(lái)發(fā)展。提高金屬材料性能，積極開(kāi)展新技術(shù)新材料創(chuàng)新，能夠提高金屬材料性能，保證質(zhì)量，提高能源利用效率。金屬材料加工及熱處理技術(shù)能夠優(yōu)化金屬材料性能，熱處理新工藝在金屬材料性能提升上有著顯著的作用。本文分析當(dāng)前金屬加工及熱處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析工藝與應(yīng)用，以此為相關(guān)工作者提供參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：金屬材料；熱處理技術(shù)；加工；發(fā)展現(xiàn)狀；工藝

隨著當(dāng)前社會(huì)科技的不斷進(jìn)步與迅速發(fā)展，金屬材料加工及熱處理技術(shù)在不斷地改進(jìn)，也在不斷的創(chuàng)新完善，加工及熱處理新工藝類(lèi)型也越來(lái)越多。這些新工藝的開(kāi)發(fā)，挖掘出了金屬材料的不同性能，激發(fā)了金屬材料的潛能。在熱處理新工藝實(shí)施中，離子束表面改性工藝代表性較強(qiáng)，這些工藝最大的特點(diǎn)在于能夠?qū)⒔饘俦砻娴幕瘜W(xué)成分改善，以此改造金屬表面性能。以此在不改變本質(zhì)、尺寸與體積的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)其目的性性能。這些工藝包含：強(qiáng)烈淬火技術(shù)、環(huán)已烯滲碳技術(shù)、微波滲碳技術(shù)等，這些新工藝在金屬材料性能提升上有著顯著的作用。熱處理新工藝能夠?qū)⒔饘俨牧袭a(chǎn)品的硬度、韌性提升，就耐高溫與抗壓方面有著重要的意義，其強(qiáng)烈淬火技術(shù)能夠?qū)⒔饘俨牧系木C合力學(xué)性能提升，環(huán)已烯滲碳技術(shù)可最大程度地將產(chǎn)品的畸變性減少，而微波滲碳技術(shù)能夠降低金屬材料的損傷，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。

一、金屬材料熱處理工藝概述

熱處理指的是金屬材料通過(guò)一系列的熱處理手段，改變性能與性質(zhì)，以此提高金屬性能，包括：加熱處理方式、保溫處理方式與降溫處理方式。當(dāng)前生活、生產(chǎn)各個(gè)層面均需要熱處理的支持，金屬材料通過(guò)熱處理之后，可將表面的硬度增強(qiáng)。以此同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠提升金屬材料的柔韌性，還能夠增強(qiáng)金屬材料的抗磨損性與抗疲勞性，材料經(jīng)過(guò)熱處理之后，制作成金屬零件，以此將金屬零件的使用壽命延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、綠色環(huán)保的理念。（見(jiàn)圖1）現(xiàn)階段熱處理作用被人們所認(rèn)知，與傳統(tǒng)熱處理不同的是，這一熱處理技術(shù)轉(zhuǎn)變了原本“加熱－保溫－降溫”流程，選擇的是更加先進(jìn)、高級(jí)的技術(shù)實(shí)施金屬材料處理，這類(lèi)處理技術(shù)能夠大幅度地提升金屬材料的硬度，可將材料脆性減少，意義較大。

二、金屬材料熱加工工藝和技術(shù)內(nèi)容

（一）化學(xué)加工方面。這一工藝選擇的是薄層滲透方案，通過(guò)對(duì)金屬材料實(shí)施相應(yīng)的化學(xué)處理，借助化學(xué)方式進(jìn)行加熱處理，促使金屬材料滲透薄層，以此將金屬材料物質(zhì)本身硬度與韌性提升。在化學(xué)處理金屬材料過(guò)程中，這些手段能夠促使金屬材料減少物理加工，以此減少金屬材料的損耗，節(jié)省金屬產(chǎn)品制造階段、加工階段的不必要成本投入，減少一定生產(chǎn)污染。換而言之，通過(guò)對(duì)金屬材料實(shí)施化學(xué)加工薄層滲透處理，不需要深層處理金屬材料，能夠?qū)⒔饘俨牧显镜膬?yōu)質(zhì)特性保存，加工步驟較為簡(jiǎn)單，可將金屬材料的加工效率與質(zhì)量提升?；瘜W(xué)熱處理技術(shù)借助化學(xué)反應(yīng)處理金屬材料，其工藝原理在于將金屬表面性能、成分改變，完善金屬?gòu)?fù)合材料，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，化學(xué)熱處理薄層滲入技術(shù)在金屬材料熱處理內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)能夠?qū)⒔饘俦砻嫘阅芨纳?，不需要深入進(jìn)行金屬表層處理，由于深入過(guò)度，將會(huì)導(dǎo)致金屬性能出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，使得資源浪費(fèi)，導(dǎo)致金屬材料的優(yōu)越性能降低，加重污染，使得生產(chǎn)成本增加?；瘜W(xué)熱處理薄層深入技術(shù)，能夠提升效率，降低能耗，避免污染，以此增加材料的使用壽命。

（二）計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。該技術(shù)在金屬材料加工工藝、加工技術(shù)方面的應(yīng)用，屬于金屬材料加工內(nèi)的重要內(nèi)容。通過(guò)借助CAD軟件能夠進(jìn)行智能管理，實(shí)施智能控制，在3D仿真技術(shù)支持下，能夠模擬實(shí)現(xiàn)新技術(shù)、新工藝，CAD軟件可復(fù)原處理金屬材料，完善熱加工技術(shù)。在電腦軟件上能夠研究、分析熱加工步驟內(nèi)的問(wèn)題，確保實(shí)際加熱工作熱處理措施更加的科學(xué)與合理，見(jiàn)下圖2。以熱加工CAD模擬仿真技術(shù)作為支持，在金屬熱加工中，選擇合適的金屬材料，就可順利開(kāi)展工作，在熱加工內(nèi)能夠優(yōu)化材料，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化使用，展現(xiàn)熱加工節(jié)能理念。除此之外，這類(lèi)CAD軟件技術(shù)，能夠提前預(yù)見(jiàn)熱處理效果、熱處理過(guò)程，能夠分析熱處理中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，促使工作人員結(jié)合出現(xiàn)的問(wèn)題，制定相應(yīng)的解決措施，減少金屬材料內(nèi)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，避免對(duì)金屬產(chǎn)品最終質(zhì)量產(chǎn)生威脅。

（三）激光處理工藝技術(shù)。該技術(shù)近幾年屬于先進(jìn)金屬熱處理技術(shù)，近幾年得到了廣泛應(yīng)用。激光本身的穿透性較強(qiáng)，就金屬材料本身外表堅(jiān)硬、不利于物理加工的情況，借助激光切割方式可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的工作，這類(lèi)激光就金屬材料熱處理應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著。激光熱處理工藝技術(shù)，能夠加強(qiáng)金屬材料的硬度，且工藝與技術(shù)能夠與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)密切結(jié)合，借助完整的編程內(nèi)容可切割，以此精準(zhǔn)控制激光軌道，促使金屬材料熱加工工藝與熱加工技術(shù)能夠得到穩(wěn)定保障，確保質(zhì)量合理，以此智能化加工，提升加工精準(zhǔn)度。

（四）CAD技術(shù)。該技術(shù)要借助計(jì)算機(jī)處理技術(shù)完成熱處理操作，通過(guò)模擬生產(chǎn)環(huán)境，能夠?qū)饘俨牧线M(jìn)行熱處理。這類(lèi)技術(shù)本身是綠色新型的熱處理技術(shù)，就節(jié)能排減效果顯著，這類(lèi)技術(shù)可科學(xué)分析環(huán)境熱處理，借助合理的結(jié)構(gòu)，可完善熱處理技術(shù)，確保正常運(yùn)行，能夠在一定程度上提升效率，降低對(duì)環(huán)境的污染。這類(lèi)技術(shù)的節(jié)能作用較好，可精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)熱處理操作內(nèi)的問(wèn)題，實(shí)施有效的處理措施，將能量損耗減少。

（五）真空處理技術(shù)。該技術(shù)中真空為熱處理環(huán)境，在真空環(huán)境內(nèi)，不少常規(guī)熱處理技術(shù)可順利進(jìn)行，能夠?qū)崽幚硇逝c質(zhì)量提升，促使金屬表面更加的光滑，這類(lèi)技術(shù)的應(yīng)用可節(jié)省時(shí)間，從預(yù)熱到保溫能夠合理控制，縮短反應(yīng)時(shí)間。這類(lèi)技術(shù)運(yùn)行階段，可確保金屬材料性能，避免高溫引發(fā)損壞。這類(lèi)操作能夠節(jié)約時(shí)間，可以避免金屬材料氧化，確保金屬材料性能穩(wěn)定。但是該技術(shù)對(duì)成本支持要求較高，使用需慎重考慮。金屬材料熱處理技術(shù)對(duì)含量要求較為嚴(yán)格，該技術(shù)要求為高標(biāo)準(zhǔn)要求。

（六）振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)。該技術(shù)一般選擇的是振動(dòng)形式，可將材料內(nèi)部應(yīng)力消除，穩(wěn)定材料性能，避免材料出現(xiàn)變形。這類(lèi)技術(shù)通過(guò)借助有關(guān)技術(shù)，可有效控制計(jì)算機(jī)設(shè)備，減少成本、縮短生產(chǎn)周期，還可有效節(jié)約電能，改善傳統(tǒng)技術(shù)缺陷。該技術(shù)要通過(guò)熱處理爐、電腦設(shè)備等，節(jié)能效果較好，材料質(zhì)量對(duì)新型振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)設(shè)備要求高。

（七）超硬涂層技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)⒐ぞ弑砻娴膹?qiáng)度與硬度提升，將工具使用壽命增加。該技術(shù)可確保材料性能最佳，很大程度的提升硬度，與當(dāng)前技術(shù)材料加工硬度要求契合。當(dāng)前，借助設(shè)備、計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠監(jiān)控該技術(shù)，可提升生產(chǎn)效率，以此發(fā)揮節(jié)能減排、綠色環(huán)保的作用。

三、金屬材料熱加工熱處理工藝和技術(shù)的發(fā)展

鋼制部件內(nèi)可控氣氛屬于熱加工工藝技術(shù)內(nèi)的關(guān)鍵內(nèi)容，可控氣氛熱加工技術(shù)的應(yīng)用可更好的保障材料質(zhì)量，在熱加工工作中，鋼材料熱加工伴隨著大量的氧化現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p壞鋼材料表面的氧化，可控氣氛熱加工工藝技術(shù)可有效地解決這一問(wèn)題，能夠避免鋼材料在熱加工內(nèi)遭受氧化損壞。

四、采用節(jié)能的熱處理工藝

熱處理通過(guò)金屬材料加熱、保溫與冷卻過(guò)程，能夠合理地控制材料質(zhì)量，提升材料質(zhì)量。耗能主要集中在加熱保溫階段，近幾年，熱處理工作人員將傳統(tǒng)的思維方式打破，縮短了加熱時(shí)間、保溫時(shí)間，借助余熱具備較好的節(jié)能效果。

（一）縮短熱處理加熱時(shí)間、降低加熱溫度

1、零保溫淬火“零保溫”淬火指的是在工件加熱且達(dá)到淬火溫度之后，不進(jìn)行保溫，立即進(jìn)行冷卻處理。與常規(guī)的熱處理工藝相比，該工藝將奧氏體組織均勻化省去，除去了保溫環(huán)節(jié)，可降低20％～30％的能耗，以此將勞動(dòng)生產(chǎn)率提升。

2、不均勻奧氏體加熱淬火通常在選擇淬火加熱時(shí)，將鋼加熱到奧氏體狀態(tài)就充分保溫，促使碳化物得到有效溶解，均勻化奧氏體。但這一操作所需時(shí)間較長(zhǎng)，若奧氏體達(dá)到均勻化后，施行淬火不會(huì)影響其淬火與回火性能，在某些情況下，性能較好。

（二）縮短化學(xué)熱處理過(guò)程

1、薄層滲入技術(shù)傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，滲透性能與材料厚度成正比。不可否認(rèn)的是，較深的滲層不會(huì)降低制件的韌性，很難將性能提升，會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)，使得成本增加。與此同時(shí)，由于加熱時(shí)間增加，會(huì)導(dǎo)致污染加劇，通過(guò)確定合理的滲層深度，能夠?qū)a(chǎn)品質(zhì)量提升，具備顯著的節(jié)能減排意義。比如：在自行車(chē)鋼球生產(chǎn)階段，選擇薄層滲碳后，可將生產(chǎn)效率提升42.0%，可節(jié)省30.0%的電能，甲醇與煤油的能量消耗可下降52.0%，相比之前壽命提升2倍，節(jié)能環(huán)保效果顯著。

2、低壓真空滲碳滲碳溫度決定著滲碳速度，作用顯著，通過(guò)將滲碳溫度提升，可將工藝時(shí)間縮短。該工藝能夠提升滲碳溫度，屬于可靠的控制技術(shù)，可解決深層滲碳問(wèn)題，優(yōu)越性較大。該技術(shù)多應(yīng)用在大尺寸工件深層與超深層滲碳內(nèi)，可將工藝時(shí)間縮短50％，就能源節(jié)約、生產(chǎn)率提升有著十分重要的意義。

3、稀土催滲技術(shù)該技術(shù)與其他的催滲技術(shù)相比，其差別在于該技術(shù)稀土原子具備特殊的電子結(jié)構(gòu)，其化學(xué)活性較強(qiáng)，能夠?qū)⑻?、氮原子共同滲入到被滲基體內(nèi)。在化學(xué)熱處理中，稀土原子活化催滲作用顯著，能夠提升滲速，可將速度提升20.0%-30.0%，滲氮速度能夠提升40％～50％，節(jié)能效果顯著。與此同時(shí)，稀土元素滲入鋼件表層，可將滲層組織與滲層性能改善與提升。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著金屬材料加工及熱處理工藝的迅速發(fā)展，技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段金屬材料經(jīng)過(guò)加工及熱處理之后，其硬度、柔韌度與延展度增強(qiáng)，選擇不同的加工及熱處理工藝技術(shù)，能夠提高材料性能，確保材料質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。可見(jiàn)，加工及熱處理技術(shù)現(xiàn)實(shí)意義較高，可將金屬材料的浪費(fèi)降低，能夠避免金屬材料生產(chǎn)階段對(duì)環(huán)境造成的污染，可將金屬材料的應(yīng)用范圍擴(kuò)大。

作者：劉斌 單位：河南省冶金規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司