分析热处理金属材料热处理节能新技术应用研究研究生

论文导读：一些发达国家和地区在金属热处理能耗上已降到350kW·h/t以下，而同时期我国却是人家的3-4倍。进入21世纪以来，才逐渐下降到600kW·h/t左右。1.2金属热处理设备陈旧，工艺技术落后在一些比较大型的国有金属热处理厂，由于技术限制，节能措施不到位，导致能源利用率偏低。而对于一些小型私人企业，不仅设备陈旧，技术落
1007-0745（2013）09-0253-01
摘要：以金属材料热处理中节能新技术运用为讨论核心，分析了当前我国金属材料热处理行业的现状及存在的问题，针对这些问题提出金属材料热处理行业实现节能的关键是要对热处理工艺技术进行革新，并结合相关数据，证实这些方法在热处理节能方面所具有的成效。
关键词：金属材料热处理节能措施
0 引言
当下，为建设资源节约型、环境友好型社会，金属材料热处理工艺必须符合污染小、能耗低等要求，这就使得金属材料热处理行业在保证产品质量的同时要将节能减排作为重点。而笔者认为，新技术革新是实现这一目标最重要的手段。
1 金属材料热处理节能生产现状及问题

1.1 高耗损，低产出，能源利用率低

早在 20 世纪 70 年代，日本、欧洲等一些发达国家和地区在金属热处理能耗上已降到 350 kW·h/t 以下，而同时期我国却是人家的3-4倍。进入 21 世纪以来，才逐渐下降到 600 kW·h/t左右。

1.2 金属热处理设备陈旧，工艺技术落后

在一些比较大型的国有金属热处理厂，由于技术限制，节能措施不到位，导致能源利用率偏低。而对于一些小型私人企业，不仅设备陈旧，技术落后，资金也很难到位，常使用一些淘汰设备，质量无法得到保证，对环境污染也十分严重，更谈不上节能。

1.3 产品达标率低，常多次处理

由于各个金属热处理厂设备陈旧，技术落后，这就导致产品达标率很低，一些产品返修率甚至高达 20%，有的要经过多次处理才能够达标。这样重复处理无疑是对能源的极大浪费，更别说实现节能。

1.4 专业热处理技术

人才缺乏早在 20 世纪 90 年代，该问题就已十分突出，截止目前还未得到有效解决。而随着社会进一步发展，专业热处理技术人员青黄不接，很多高校又纷纷取消该专业。笔者认为再过几年该问题将会更加突出。因为随着国有企业热处理技术人才老化，一些新兴私人热处理企业的开办都将直接导致该专业技术人才需求的增加。虽然市场上存在很多与热处理专业相接近的专业，但本质上来说还是存有一定差源于：论文开题报告www.7ctime.com
别，很难培养出高素质、高水平的热处理专业人才。再加之人才大量涌向沿海城市，内陆一些金属热处理厂很难招到合适人才。
2 金属材料热处理节能新技术的主要应用

2.1 热处理CAD技术应用

热处理CAD技术主要指的是应用电脑模拟技术，在模拟环境下来进行研究和设计热处理工艺。在进行智能控制热处理喷淋、淬火剂和淬火的正确选择、喷雾冷却技术、热处理节能等方面研究时，热处理CAD技术能够发挥重要作用。例如利用三维温度场计算来进行热处理设备的节能设计，选择新型耐火材料，应用新型的炉墙结构，热处理余热的回收和利用等，可以实现大幅度降低热处理的能耗。

2.2 化学热处理薄层渗透技术应用

化学热处理薄层渗透技术主要指的是，打破各种化学元素渗透金属表层能够形成深度和性能上的对比的常规认识。因为在实践和理论的分析中我们看到，过深的渗透，不但会降低金属零件的韧性，而且也不利于产品综合性能的提高，还会造成能源浪费。采用化学热处理薄层渗透技术，如果渗碳层降低30%，那么就可以省电33%。在实际应用中最明显的例子就是，在我国生产自行车钢球中，采用薄层渗碳技术以后，不仅使生产效率提高到42%，而且节省电能33%，整体的使用寿命也提高到了2倍，这样就实现了节能与环保的双重效果。

2.3 激光热处理技术的应用

激光热处理技术主要指的是，利用高功率密度的激光，对金属材料表面进行处理的办法，以此实现对金属材料实现相变硬化以及表面合金化等金属材料表面改性处理，实现其它表面淬火做不到的表面成分以及性能上的改变。因为激光的穿透能力特别强，在金属材料加热过程中，如果加热温度低于熔点的临界点转变温度时，金属表面就会迅速产生奥氏体化，然后进行急速自冷淬火，这样，金属表面就会迅速被激光相变硬化。激光热处理高速加热以及高速冷却所获得的组织密度、硬度、耐磨性能都很好，尤其是激光淬火的金属材料部分能够获得4000kgf/mm2的残余压应力，这就大大提高疲劳性能。此外，激光淬火还可以进行局部选择性淬火，通过对多光斑尺寸上的控制，更加适合其它热处理技术所无法完成的管孔、沟深以及刀具刃口等局部地区的硬化。激光还能够远距离进行传送，可以实现一台激光机器多工作台同时工作，使用电脑编程进行对激光热处理过程的控制和管理能够实现工业生产过程中的自动化，大大提高生产效率。

2.4 真空热处理技术应用

金属材料真空热处理技术最大的优点在于使用无氧处理介质，所以真空渗碳零件不会出现内部氧化现象。因为设备能够提高渗碳温度，所以大大缩短了生产周期。而且真空热处理气体消耗量以及排放量明显减少，不需要火帘和点燃器装置，空载时可以停炉，进行加热和降温时间上更短，大大的提提高了设备的利用率。目前世界先进国家的真空热处理技术的主要发展方向是抽真空后反充惰性气体，然后在炉膛内部配置搅拌风扇，因为使用对流传热方式，所以进行加热时会更加快速而有均匀。此外还可以把流量传感器做为真空淬火专家控制系体的一个输入端，以此用来测量淬火的热传导效率。

2.5 振动时效处理技术应用

振动时效处理技术主要指的是为消除金属制件残余应力，帮助其稳定大小，防止变形和开裂的技术。过去的时效工艺一般都采用的是热处理炉低温长时间加热时效，这样的方式所造成的后果就是成本高、周期长，在长时间加热过程中，不可避免的造成电耗增大。基于传统时效工艺，金属材料热处理新技术主要利用不同频率所产生的多谐波共振原理制造的多型振动时效电脑控制设备，使用此种时效设备，可以大大节约电能。振动时效处理技术较之热处理炉来说，可以节省电能40%，金属材料的韧性可以提高到35%。
3 结语
我国热处理能源结构分析表明,我国节能热处理技术的发展方向是优质、高效、低耗、清洁、灵活。现代机械制造中基于材料的绿色产品设计与管理,要求将机械工业发展与节能和污染防治相结合,减少金属材料及其复合材料在热处理加热过程中的氧化及脱碳,将优化热处理工艺与防止热处理废品综合考虑,实现我国热处理产业走上低能耗、低排放、低污染的可持续发展之路。
参考文献：
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