金属材料热处理工艺与技术现状分析

金属材料热处理工艺与技术现状分析

王力永

身份证号码：130228197105271914

摘要：金属材料作为日常生活和工业生产中常见的材料，其微观结构和性能一直是一个重要的研究方向，通过热处理工艺技术，能改变金属内部结构，从而使金属材料的各项性能指标更加完善。

关键词：金属材料；热处理工艺；技术现状

引言

将金属进行热处理锻造有助于扩大其应用范围。特别是在进行工业的过程中，易出现能源利用不合理、热能使用效率低下等问题，而将金属材料热处理技术引入其中，可以通过温度调整改良金属内部组织形态，从而实现对其性能的有效管控。同时，热处理技术还可以通过添加其他元素改变金属表面的化学成分，使其具备更良好的使用性能，可见金属材料热处理在工业中具有很高的应用价值。

1金属材料的主要性能

金属材料因其塑性好、强度高、硬度好、耐腐蚀性强等优异性能而得到广泛应用。金属材料的主要性能主要分为:(1)金属材料的强度性能金属材料在外力作用下具有抵抗断裂或永久变形的能力。不同形式的附加力下具有不同的强度，具体表现为断裂强度、抗拉强度、屈服强度、扭转强度、弯曲强度、抗压强度等。在零件和一些机械设备的设计计算选材过程是重要的依据，一些金属制品的几何外形、表面光洁度和工作的环境也会影响疲劳强度。(2)金属材料的塑性和韧性性能金属材料受到外载荷的力，内部会产生一定的变化，金属材料会发生永久性变形但不会被破坏。不同的材料具有不同的塑性，塑性变形不可恢复，产生塑性变形的原因是金属原子的产生晶粒间滑移和转动。而金属材料在短暂的力的作用下具有抵抗冲击载荷的能力，使其不受到破坏，韧性越好的金属材料越不容易发生脆性断裂。在机械加工过程中一些压力加工成型的零件如冲压用钢板需要用对材料塑性要求较高。(3)金属材料的硬度性能金属材料受到外界较之硬度更高的物体压入时，具有抵抗硬物的能力，硬度是综合指标，是衡量材料的主要性能的一个关键数据。硬度包含了对强度、塑性等性能指标的综合考察，通常分为洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度三种。一般情况下材料的硬度越大，材料的性能越好，在一些工业生产中，设备的抗击能力更强，增加了设备的使用寿命。(4)金属材料的疲劳及耐久性能通常一些零件及机械设备工作时会承受交变载荷，即使载荷作用下产生应力比屈服极限低，但金属材料在受到长时间循环应力的作用下，也会突然发生脆性断裂。在不同的使用环境下，金属材料会受到一定的腐蚀，金属材料在经受环境的作用下保持其性能也就是抗腐蚀性的研究至关重要，在各类工程中都会用到各种金属材料，海边盐雾地带更是加剧钢材的腐蚀，金属的腐蚀主要来源于电化学的作用，金属的耐久性越好，抗腐蚀性能越强[1]。

2金属材料热处理工艺与技术现状

2.1涂层技术

能源浪费是工业中最常见的问题之一，它不仅限制了金属材料的使用，而且降低了电厂的运行效率。针对这种情况，可以通过金属材料热处理技术进行优化和创新，确保可以满足各项金属材料热处理条件，做好工程辅助工作，为热力动能工程的推进奠定基础。涂层技术可以通过离子冲击波对金属材料进行加工处理，起到提升其强度与硬度、优化金属技术性能的作用。与此同时，还可以将涂层技术与plc技术结合起来，在plc系统的支持下对加工操作进行远程调配，确保涂层技术可以发挥出应有成效，实现金属材料处理效果的提升。

2.2CAD热处理工艺技术的使用

该技术属于应用计算机与热处理工艺研发而成的一种先进技术，通过计算机仿真模拟试验待热处理工件的热处理过程，用虚拟的模拟工程对可能存在的问题进行预判，并及时调整热处理工艺参数，使用相应的措施改善工件的性能，减少材料的浪费和失效。计算机CAD模拟技术能直观的体现热处理过程需要注意的方面，模拟多种工艺条件下的形态，为实际操作节约了很多的时间和资源，是一项现代化必不可少的热处理工艺[2]。

2.3振动时效处理技术

在对金属材料进行热处理的过程中，受到机械力的影响，往往会产生较大的振动力。在振动力的影响下，材料切割易出现位移、错位等问题，影响到加工工艺与质量水平。针对这样的情况，需要通过一定途径来缓解材料受振动力的影响，振动时效处理技术的使用可以有效规避材料切割位移、错位的问题，并起到减少能源消耗的作用。与此同时，振动时效处理技术还可以尽可能减少金属材料切割期间所产生的裂缝，保证其加工质量与完整性，进一步为工业的推进提供保障。

2.4新传感技术

新型传感技术将传感器应用于金属材料的热处理中，对各种加工参数进行监测和分析，从而实现对整个加工过程的精确控制，促进金属材料加工质量的提高。结合目前的应用情况，比较常见的传感器设备包括氧探头等，对金属材料加工的各项数据进行收集、整理与分析，保证缩短材料加工时间、提高加工效率。而且，通过传感器对现场数据进行收集，还可以最大限度上规避金属材料受辐射以及温度的影响，促进金属材料基础性能水平的提升。

2.5薄层渗入技术

 随着热处理技术应用的不断深入，技术人员开始加强技术优化和改进的研究。同时，热处理技术的化学特性也受到了更多的关注。其中较为突出的是薄层渗透技术，即在金属加工过程中，将某些化学元素渗透到金属内部，通过调整化学元素的渗入量及渗入深度来改变金属材料性能。值得注意的是，作为一种新兴技术，薄层渗入技术相对复杂，整体过程易受到各类因素的影响。因此仅依靠调整化学元素渗入量及渗入深度并不能完全保证达到预期的金属处理效果，同时也存在因处理不当导致材料损坏的情况。因此，技术人员应加强对技术应用把控，提升化学元素渗入的精确度，避免损坏金属材料性能造成不必要的浪费，从而呈现出良好的薄层渗入效果。

2.6金属材料超硬涂层热处理技术的使用

金属材料在热处理过程中，通过超硬涂层技术使金属表面的特性发生改变，得到较为坚硬的表面形态，对材料表面进行强化，增加了金属工件的耐磨性，提高金属制品的使用寿命。使用物理或者化学方法，在金属的基底表面沉积硬化微米量级厚度的表面涂层，涂层硬度一种是维氏硬度在20～40GPa之间，维氏硬度超40GPa涂层便称之为超硬涂层的。在模具和刀具上应用较多，技术比较成熟[3]。

2.7无氧热处理工艺技术的使用

真空热处理技术是真空常压环境与热处理相结合的一种先进热处理工艺，真空热处理需要满足低于一个常压的环境，有低、中、高和超高真空四种环境。在这种真空或半真空中，实现其他常见热处理所覆盖的工艺技术，不但能大幅提高热处理质量，同时相对于常规热处理而言真空状态下能去掉金属工件表面的磷屑，并能脱脂除气，避免气孔的出现。无氧的环境下低压渗碳金属材料不会与氧结合发生氧化反应，从而达到金属表面光华洁净的目的，经真空热处理的工件质量较高，出现畸变问题较小，可操作性强，具有诸多优点。

结束语

金属材料热处理技术在化工行业中有着很高的应用价值，有效控制能源污染以及使用效率低的问题，促进整体化工原材料质量的提升。在生产实践中，技术人员应对金属材料热处理技术的各项工艺步骤加强把控，同时根据实际情况将涂层技术、真空热处理技术、渗碳技术等引入到工业中，保证为工业的推进提供稳定支持。

参考文献：

[1]姚洪利.浅谈金属材料热处理工艺与技术发展趋势探索[J].中国金属通报,2020(07):1-2.

[2]皮爱民.浅谈金属材料热处理工艺与技术发展趋势探索[J].中国金属通报,2020(02):2-3.

[3]徐坚,李世显.试析金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J].冶金与材料,2019,39(06):65-66.