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摘要：隨著我國經濟快速的發展，對于金屬材料的需求也越來越多，金屬行業也在快速的發展。在金屬行業中，對于金屬的處理大多數都應用了熱處理的方法，通過對金屬進行退火、正火等各項加工來獲得所需要的金屬材料性能。雖然對金屬材料進行熱處理有非常多的優勢，但在處理過程中還是存在較多的問題，其中對于電能的消耗就是最突出的。為了解決這個問題，許多熱處理新技能，也相繼推出。本文針對金屬熱處理現狀進行分析，并介紹金屬熱處理節能新技術以及在金屬行業中的應用，希望可以為我國金屬熱處理行業朝著節能環保方向的發展有所幫助。

關鍵詞：金屬材料；熱處理；節能新技術

在金屬材料生產制造過程中，熱處理是最關鍵的一步，約占生產過程的四分之一，這個過程中對于電能的消耗也是非常巨大的，相關數據顯示，在2019年的前八個月中，工業用電量已經超過了三萬億千瓦時，在消耗的大量電能中，金屬熱處理所消耗的電能將近一半，在金屬熱處理過后，還會對環境造成污染。近些年來，我國可持續發展戰略不斷的深入，營造一個和諧、美好的環境已經成為重點。為了響應國家相關政策，金屬材料行業也在不斷的進行技術改進，希望可以在降低能耗的同時減輕對環境的污染，為工業制造的發展、為國家的可持續發展做出貢獻。

1.金屬材料熱處理技術的現狀

(1)工藝落后、設備破舊我國工業生產經過了幾十年的發展，已經具有了一定的規模，并且在國內生產總值中占比越來越高。金屬材料熱處理行業也是如此，經歷了快速發展。雖然我國的金屬熱處理已經有了一定成就，但與國際先進的金屬熱處理行業還是存在一些差距的。我國的金屬熱處理設備都是一些使用年限過久的機械，在對金屬材料進行熱處理時，經常會出現一些故障，并且與現在的節能設備相比，消耗能源太多，不能符合國家對相關行業制定的標準。在一些小型的金屬制造廠，其生產設備更破舊。其中一些企業可能會為了減少成本而選擇購買已經淘汰了的金屬處理設備，不僅造成了巨大污染、資源浪費，最后生產的產品質量都得不到保障。這些已經被淘汰的破舊設備出現故障的可能性非常高，需要經常進行維修，而在維修中消耗的電力資源也是非常巨大的。在這些小型生產廠中，工藝水平也達不到標準，產生的污染也會更多，對環境造成了巨大破壞[1]。

(2)能耗較大且利用率低我國作為一個制造業大國，在工業中的能源消耗是非常多的，其中很大一部分都消耗在金屬材料的熱處理上。金屬材料的熱處理在工業能源消耗中占據很大的比例，這與一些先進國家相比是有較大差距的，大量的消耗使得能源更為緊缺，所以節能已經成為金屬材料熱處理的重要發展方向。在這方面要向一些發達國家學習，將我國金屬熱處理過程中六百千瓦時每噸的能耗降到世界平均水平。現如今要不斷發展新技術，將能源消耗降下來，并且提升利用率，減輕對能源的浪費現象。只有將金屬材料熱處理技術存在的問題解決，才能真正的達到節省能源、提升利用率。

(3)生產廢料過多，對環境造成嚴重污染金屬材料熱處理后產生的廢棄物過多也是存在的問題之一。在對金屬材料熱處理后，會有許多的廢水、廢渣等污染物出現，同時處理設備還會產生較大的噪音，這都給生態環境帶來了很大的污染。如果再將這些廢棄物隨意排放，會造成更大的污染。尤其是產生的廢水中，污染物多達九種之多，其中包括亞硝酸鹽、SS、氯化鋇等都具有較大污染危害。廢氣中也具有較多的污染氣體。金屬材料熱處理過后各種廢氣廢水都會給生態環境帶來不可估量的危害，如果金屬材料生產廠距離城市很近，還可能危害人們的健康。而在金屬生產廠工作的員工在這樣惡劣的條件下，也可能會出現各種疾病。金屬材料熱處理后帶來的諸多影響已經威脅到了人們生存，所以要重視起來[2]。

(4)技術創新型人才匱乏、專業操作人員欠缺我國的金屬材料市場較大，生產廠家也較多，但是專業的技術操作人員卻不夠。我國的一些學校雖然已經設置了金屬材料熱處理的課程，但是設置的時間較短，還不能真正的應用到實踐生產中，并且在這些開設的課程中，對于金屬材料熱處理的教學深度不夠，也致使創新型人才不能夠被培養出來。人才的培養不能滿足發展越來越快的金屬制造行業，人才匱乏反過來又會影響到金屬行業的發展，所以在這個惡性循環中，人才已經成為關鍵。金屬材料制造廠商顧及眼前的利益，也不會對技術人員進行培訓，還是使用傳統的處理熱處理工藝，導致企業能源損耗較大。一些廠商對于創新型技術人才并不重視，認為只要能夠操作設備就行，這也會使金屬材料熱處理的相關人才培養難以進行。

2.金屬材料熱處理節能新技術的應用

金屬材料熱處理的能源消耗多、利用率低、設備陳舊、工藝落后、人才匱乏、污染嚴重等諸多缺點已經引起了許多人的注意，面對這些不得不解決的問題，在科學技術的幫助下，已經出現了多種的熱處理技術。它們的誕生，不僅能夠節省能源、提高利用率、減輕對于環境的污染，還可以生產出具有更高質量的產品。

(1)在熱處理中對CAD技術的應用計算機技術發展迅速，并且已經應用到了各行各業中，金屬材料熱處理也不例外。在金屬材料熱處理中應用計算機中的CAD技術已經成為一種新的趨勢，并且發揮了巨大的作用。CAD技術是一種結合性技術，它通過對計算機進行熱處理前的模擬，分析出操作的缺陷，更改后再進行實際操作。這樣不僅可以避免意外發生，更提高了金屬產品的質量，而高成功率也代表著能耗的降低。CAD技術的模擬并不會消耗太多的能源，還沒有廢物產生，諸多的優點使其成為了大多數金屬材料生產廠的重要模擬技術，而CAD技術的應用也確實帶來了節能的效果[3]。

(2)振動時效處理技術的應用振動時效處理是一種金屬材料生產過程中對金屬進行保護的技術。金屬材料加工過程中，很可能出現殘余應力導致材料變形或者裂開的情況，這樣就導致材料不能使用，并重新進行熱處理加工，不僅浪費了大量的時間，會造成能源的大量消耗。振動時效處理技術的應用，可以將金屬內部殘余應力導出，保證了金屬的正常形態以及質量。振動時效處理技術相較于傳統的低溫加熱技術，有更好的技術效果、更短的處理時間，并且不需要太高的成本支出。振動時效處理技術的應用，也降低了能源的消耗，使熱處理后的產品有更高的性能。見圖1。

(3)真空熱處理技術的應用真空熱處理是一種在真空環境中進行的技術，在這樣的環境中對金屬材料進行熱處理，就可以實現低壓滲碳金屬材料表面工藝，最后高溫滲碳，使得金屬材料所需要的生產周期大大縮減。這種技術對于熱處理技術的要求十分高，并且真空狀態無法實現，所以并不能大規模的應用。我國的金屬材料熱處理中應用真空技術比重非常小，只有百分之五左右，而一些發達國家占比已經達到了百分之二十。由此看來我國的真空熱處理技術還是需要很長的發展時間[4]。

(4)激光熱處理技術的應用激光具有較強的能量，并且穿透力極強，在這兩個特點下，就可以將激光應用到金屬材料的熱處理中。通過使用高能量的激光對金屬材料的性能做出快速改變，增強了金屬材料的各種屬性（如剛度、耐磨度等）。如果要想是某金屬材料有極小的變形程度，就可以使用激光熱處理技術。汽車零件（發動機、輪轂等）需要高強度、高硬度、高耐磨，等屬性，利用激光對金屬材料進行處理過后，就可以運用到汽車上了。激光熱處理技術在進行操作時，只需要一臺電腦就能實現，并且可以選距離控制，在節省了人力資源的同時，也達到了節能的目標，

(5)化學熱處理薄層深入技術的應用化學熱處理薄層深入也是一項能夠節省大量能源的技術，同時它可以提升金屬材料表面的各種屬性。在用氮氣作為滲入原料時，氮的低溫保證了金屬的形狀不會發生變化。滲氮也需要把握滲透深度，過深需要的加熱時間長，能量消耗也就越多，過淺達不到效果[5]。

(6)預先熱處理實驗針對薄壁殼體零件展開處理試驗，正火溫度880-900℃，正火工藝：500℃/30min預熱；保溫時間在計算時，依據1.5-1.8min/mm標準。完全退火工藝：預熱500℃/30min，從680℃降至480℃。得出的實驗結果為，組織對退火和正火的質量起到關鍵作用，熱處理變形越小，越易于控制。

3.結束語

傳統的金屬材料熱處理設備、處理技術已經不能夠符合現代的發展需求，所以新設備、新技術的應用已經不可阻擋。新技術也是未來金屬制造行業以及工業的發展目標。新技術的應用不僅降低了能源的消耗，還減輕了對生態環境的污染，提升了金屬產品的質量，為企業的未來發展打好了基礎。

【參考文獻】

[1]蔣超友.金屬材料熱處理節能新技術的運用研究[J].中國金屬通報,2020(02):67-68.

[2]李世顯,潘衛彬.關于金屬材料熱處理節能新技術的運用[J].中國設備工程,2019(09):86-87.

[3]冷廷梅.金屬材料熱處理節能新技術與實施要點分析[J].智庫時代,2018(24):250+257.

[4]張進,鐘玉龍.當前金屬材料熱處理節能新技術的有效運用[J].冶金與材料,2018,38(02):50+52.

[5]朱奇鋒,鄭爐玉,曹雄偉.金屬材料熱處理節能新技術的運用思考[J].中國金屬通報,2017(11):133-134.

作者：韓方恒 單位：江蘇安全技術職業學院