金属材料热处理工艺及技术

刘道强

身份证号码：5104221979****5618

摘要：进入新时代，在我国科学技术水平不断进步下，带动了我国各行业领域的进步。现阶段，随着中国社会的发展，金属材料使用领域在逐渐拓展，在工业生产中更是有广泛的应用，基于材料的使用寿命及安全性考虑，材料的加工工艺也在不断的优化。文章总结、分析了金属材料的种类、主要性能等，进而研究金属材料热处理与其性能之间的关系。通过金属的热处理工艺及技术在化学薄膜表面渗透、激光热处理、振动热处理、金属材料超硬涂层热处理等领域的应用举例，进一步探究热处理工艺及其应用，从而提升材料的加工质量，延长设备使用寿命。

关键词：金属材料；热处理工艺；热处理技术

引言

将金属进行热处理锻造有助于扩大其应用范围。特别是在进行热能动力工程的过程中，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，可见金属热处理在热能动力工程中具有很高的应用价值。

1定义

金属材料的热处理及采用加热、保温、冷却等一系列工法，使其获得设计所需的组织结构与性能。通过对材料执行热处理工序，能减少或规避加工环节由于材料内部各处组织有差异而带来的不合理问题，进而使材料生产加工效率与质量均能得到更大的保障。对金属材料进行终极热处理时，要全面分析其现实投用期间在力学性能方面提出的需求，为设定适宜度更高的热处理参数创造便利，进而提升材料的综合应用性能。热处理工艺最大的优点体现在其能减少材料网状碳化物及其他类型杂质含量，改善材料的品质与性能指标。

2金属材料的热处理工艺及技术的具体应用

2.1化学薄膜表面渗透技术的使用

将适当化学元素以薄膜形式渗透于金属表层，这种技术对金属的表面性能起到一定的改善作用，使工件的亮度以及光洁度得到明显优化，增强金属材料的耐磨性，同时使金属的韧性与强度性能均得以提升。这项薄膜渗透技术的实际操作时，用多种合金元素组成的化学材料作为介质，将待加工金属工件放置于此介质中并加热处理，多种元素能更快更好地融入金属表层，从而达到改善性能的目的，有效控制材料的加工费用。薄膜渗透技术是一种常见的热处理工艺，具有操作工艺简单、耗费材料成本低、节能环保等优点，实际应用较多。

2.2裂纹自愈合的驱动力

相比于无裂纹的金属材料，裂纹带来的晶格畸变、错位等微观结构上的变化，会使系统的自由能产生一个增量。这样一来，为了保证能量守恒，系统必须要通过其他途径降低自由能，而裂纹愈合则是一种最有效的途径。从这一点来看，裂纹带来的系统自由能的增量，是裂纹自愈合的驱动力。为了让裂纹实现自愈合，需要提供外界能量，并且要求外界能量产生的驱动力大于裂纹愈合的阻力，才能达到愈合的目的。能够提供这种驱动力的外界能量有多种，例如热量、脉冲电流等。以本文研究为例，当加热温度在800℃时，产生的驱动力小于裂纹愈合的阻力，因此裂纹没有愈合；当加热温度升高至1000℃后，热量产生的驱动力大于裂纹愈合的阻力，因此裂纹愈合。需要注意的是，虽然升高温度会加快裂纹自愈合的速度和效率，但在实际处理带有内部裂纹的金属材料时，一味升高加热温度也会导致操作成本的上涨，甚至当温度升高到一定程度后，金属材料还会熔化。因此，在金属材料内部裂纹的自愈合处理中，选择合适的临界温度至关重要。

2.3真空热处理技术。真空热处理技术

的应用实现了热处理技术与真空技术的有机结合。该项技术属于气氛控制热处理范畴，在应用过程中可以营造出低于大气压的真空环境，并根据金属材料加工的实际需求对超真空、低真空等环境进行有效设置。真空热处理技术的应用要求处于完全真空的环境下，真正意义上呈现出无脱碳、无氧化以及无渗碳的效果。采用该技术进行金属材料处理，需要先通过中介煤质进行无氧化处理，避免材料出现氧化；同时提升渗碳材料温度至规定数值，尽可能减少气体排放量，以实现热能动力工程生产效率的提升。正是由于这样的操作要求，真空热处理技术的应用不需要安装点燃器及排气装置等，省去不必要的步骤也可以简化加工过程，起到提升生产效率、减少生产成本投入的作用。

2.4减少残余应力

为了能降低金属热处理后的残余应力，技术人员要持续改进与完善热处理工艺，但事实上残余应力无法彻底消除掉，所以一定会对金属工件的保护膜造成不同程度的破坏，造成加工所得的零部件出现问题。所以，技术人员要依照工件的现实状况，应用相关措施方法将残余应力维持在可控区间内。对于一些零部件因应力集中带来的问题，需要在热处理之前仔细检查材料表面状况，以防因其表面局部有缺陷而致使热处理工序中由于受热膨胀而应力集中，对最后加工所得的工件质量产生较大的影响。

2.5、CAD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。

2.6做好机械化加工工序

金属工件经热处理后就要对其进行相应的机械化加工，技术人员要整体分析材料局部变形问题的发展规律，合理应用反变形、收缩端预胀孔等办法处理，其对变形问题能起到一定缓解或消除功用。进入到金属热处理最后工序时，工作人员要严格控制与调整材料的允许变形量，确保其能满足加工精准要求，适时适度修正材料的尺寸大小。环境、因素、加工技术应用情况均会影响材料最后加工出的质量与精度，刀具本体强度会对金属工件机械加工中的受力变形程度产生直接影响，故而实际中应结合材料属性选用最合适的刀具与加工方法，以减少加工操作对材料形状产生的影响。

结语

随着国家工业的发展，金属材料的应用非常广泛，在化工行业，金属设备的安全性和稳定性更是至关重要，对产品生产效率有直接的影响。为了延长材料使用寿命，在机械加工过程中研究热处理工艺，制定合理的工艺规程，不断完善金属热处理工艺方法。只有不断深入钻研热处理工艺及技术并全面掌握原理，才能充分发挥金属材料的性能，更好地保证材料质量，制造出性能优异的金属材料，延长设备的使用寿命，为企业获得良好的效益和发展，为社会的进步作出更多的贡献。

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