金屬材料熱處理節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢探析

　　節(jié)能 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的越來越快的發(fā)展，逐漸開始意識到制造業(yè)發(fā)展和環(huán)境的和諧統(tǒng)一，重視制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展以及制造業(yè)和人文科學(xué)之間的融合。而金屬材料熱處理技術(shù)的先進(jìn)程度決定了機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，目前我國熱處理金屬材料占總金屬材料的40％左右，但熱處理不僅耗能高而且污染大，用電量也十分巨大，所以其節(jié)能前景十分廣闊。加強(qiáng)節(jié)能技術(shù)的開發(fā)與實(shí)際應(yīng)用，對于金屬材料熱處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要意義。

　　1、金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的主要應(yīng)用

　　1．1熱處理CAD技術(shù)應(yīng)用

　　熱處理CAD技術(shù)主要指的是應(yīng)用電腦模擬技術(shù)，在模擬環(huán)境下來進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)熱處理工藝。在進(jìn)行智能控制熱處理噴淋、淬火劑和淬火的正確選擇、噴霧冷卻技術(shù)、熱處理節(jié)能等方面研究時，熱處理CAD技術(shù)能夠發(fā)揮重要作用。例如利用三維溫度場計(jì)算來進(jìn)行熱處理設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)，選擇新型耐火材料，應(yīng)用新型的爐墻結(jié)構(gòu)，熱處理余熱的回收和利用等，可以實(shí)現(xiàn)大幅度降低熱處理的能耗。

　　1．2化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)應(yīng)用

　　化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)主要指的是，打破各種化學(xué)元素滲透金屬表層能夠形成深度和性能上的對比的常規(guī)認(rèn)識。因?yàn)樵趯?shí)踐和理論的分析中我們看到，過深的滲透，不但會降低金屬零件的韌性，而且也不利于產(chǎn)品綜合性能的提高，還會造成能源浪費(fèi)。采用化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)，如果滲碳層降低30％，那么就可以省電33％。在實(shí)際應(yīng)用中最明顯的例子就是，在我國生產(chǎn)自行車鋼球中，采用薄層滲碳技術(shù)以后，不僅使生產(chǎn)效率提高到42％，而且節(jié)省電能33％，整體的使用壽命也提高到了2倍，這樣就實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保的雙重效果。

　　1.3激光熱處理技術(shù)的應(yīng)用

　　激光熱處理技術(shù)主要指的是，利用高功率密度的激光，對金屬材料表面進(jìn)行處理的辦法，以此實(shí)現(xiàn)對金屬材料實(shí)現(xiàn)相變硬化以及表面合金化等金屬材料表面改性處理，實(shí)現(xiàn)其它表面淬火做不到的表面成分以及性能上的改變。因?yàn)榧す獾拇┩改芰μ貏e強(qiáng)，在金屬材料加熱過程中，如果加熱溫度低于熔點(diǎn)的臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度時，金屬表面就會迅速產(chǎn)生奧氏體化，然后進(jìn)行急速自冷淬火，這樣，金屬表面就會迅速被激光相變硬化。激光熱處理高速加熱以及高速冷卻所獲得的組織密度、硬度、耐磨性能都很好，尤其是激光淬火的金屬材料部分能夠獲得4000k~mm2的殘余壓應(yīng)力，這就大大提高疲勞性能。此外，激光淬火還可以進(jìn)行局部選擇性淬火，通過對多光斑尺寸上的控制，更加適合其它熱處理技術(shù)所無法完成的管孔、溝深以及刀具刃口等局部地區(qū)的硬化。激光還能夠遠(yuǎn)距離進(jìn)行傳送，可以實(shí)現(xiàn)一臺激光機(jī)器多工作臺同時工作，使用電腦編程進(jìn)行對激光熱處理過程的控制和管理能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動化，大大提高生產(chǎn)效率。

　　1．4真空熱處理技術(shù)應(yīng)用

　　金屬材料真空熱處理技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于使用無氧處理介質(zhì)，所以真空滲碳零件不會出現(xiàn)內(nèi)部氧化現(xiàn)象。因?yàn)樵O(shè)備能夠提高滲碳溫度，所以大大縮短了生產(chǎn)周期。而且真空熱處理氣體消耗量以及排放量明顯減少，不需要火簾和點(diǎn)燃器裝置，空載時可以停爐，進(jìn)行加熱和降溫時間上更短，大大的提提高了設(shè)備的利用率。目前世界先進(jìn)國家的真空熱處理技術(shù)的主要發(fā)展方向是抽真空后反充惰性氣體，然后在爐膛內(nèi)部配置攪拌風(fēng)扇，因?yàn)槭褂脤α鱾鳠岱绞剑赃M(jìn)行加熱時會更加快速而有均勻。此外還可以把流量傳感器做為真空淬火專家控制系體的一個輸入端，以此用來測量淬火的熱傳導(dǎo)效率。

　　1．5振動時效處理技術(shù)應(yīng)用

　　振動時效處理技術(shù)主要指的是為消除金屬制件殘余應(yīng)力，幫助其穩(wěn)定大小，防止變形和開裂的技術(shù)。過去的時效工藝一般都采用的是熱處理爐低溫長時問加熱時效，這樣的方式所造成的后果就是成本高、周期長，在長時間加熱過程中，不可避免的造成電耗增大。基于傳統(tǒng)時效工藝，金屬材料熱處理新技術(shù)主要利用不同頻率所產(chǎn)生的多諧波共振原理制造的多型振動時效電腦控制設(shè)備，使用此種時效設(shè)備，可以大大節(jié)約電能。振動時效處理技術(shù)較之熱處理爐來說，可以節(jié)省電能40％，金屬材料的韌性可以提高到35％。