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金属热处理论文

2017-11-08 15:14:47  字体:   打印 收藏 

摘 要:金属热处理的现状及发展趋势 摘 要:从金属热处理的基础理论研究、多参数热处理和复合热处理工艺、加热源和加热方式、淬火介质和淬火方法、热处理设备、降低能耗、环境保护、质量控制、热处理生产的自动化与专业化等九个方面,较为全面地论述当今热处理技术

关键词:金属热处理论文


  金属热处理的现状及发展趋势

  摘 要:从金属热处理的基础理论研究、多参数热处理和复合热处理工艺、加热源和加热方式、淬火介质和淬火方法、热处理设备、降低能耗、环境保护、质量控制、热处理生产的自动化与专业化等九个方面,较为全面地论述当今热处理技术的现状及发展趋势。

  推荐期刊:《国外金属热处理》

  金属材料的热处理是通过对金属材料部件进行适当的加热、保温与冷却,改变其微观组织,以获得所需要的性能的技术,在工业生产中具有重要价值。我国的金属材料热处理技术虽然经过了较长时间的发展,但技术水平仍相对较低,未来的发展还有很长的路要走。

  一、金属进行热处理所包含的实际意义

  金属在开采过程中由于其内部的杂质较多,其物理化学性质在使用中存在着严重的不稳定性。通过金属热处理加工,能够有效的对其进行提纯,完善其内部的纯度,正确的金属热处理技术还能够强化其质量的提升,优化其实际的使用性能。把金属工件盛放某些介质中进行加热,并达到一定的温度,保持如此温度的情况下放置一定时间后,再运用速度不同的冷却方式进行处理的一种工艺,就是金属热处理技术。作为材料生产过程中最重要的处理工艺之一,金属热处理技术与其他的普通加工技术相比而言,具有极大的优势。首先,热处理只是对工件的内部的显微组织或表面的化学成分进行改变,对工件的使用性能进行改善或者是增强,而一般不会改变工件的整体化学成分和形状。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能观察到的。金属热处理中的“四把火”指退火、正火、淬火(固溶)和回火(时效)。加热工件并达到到一定的温度时,根据工件的大小和材料的不同而使用不同的保温时间,再缓慢的进行冷却,这就是退火。退火的主要目的在于把材料的硬度适当降低,提高材料的可塑性能,方便进行后续的加工,使残余的应力降低,均匀分布材料的成分和组织。根据退火的目的不同,退火的手段可以分为完全退火、去应力退火球化退火、再结晶退火等。加热工件并达到到一定的温度后使材料在空气中进行冷却成为正火,正火与退火所产生的效果相似,但是通过正火手段得到的材料,其组织将会更细,为了改善材料的切削性能通常会使用正火,有时一些要求并不算太高的零件也会使用正火进行最终的热处理。

  二、金属材料热处理的现状分析

  1、金属材料热处理的技术工艺现状。我国目前的金属材料热处理车间有相当一部分并非独立的热处理企业,而是大型生产集团附属的生产车间,热处理工作只是诸多生产环节的一环。这些生产集团对热处理的重视程度不高,因此这些热处理车间的设备和工艺更新换代非常缓慢。这些车间即使想进行热处理的技术改革,其设备也无法支持最新的工艺。举例来说,正火工艺在处理钢铁工件时能得到比退火更细的组织,生产效率和生产质量都比较高,但有些热处理车间连正火炉都没有,自然也谈不上应用正火工艺。

  2、金属材料热处理的能源消耗现状。金属材料的热处理通常对温度有很高的要求,因此其能源消耗比较大。我国的热处理车间由于所用的设备工艺较为落后,能源的利用率低,所以能源消耗量一直很大。进入21世纪初期,我国的热处理车间基本把能耗控制在每吨600千瓦时左右,虽然比之前有了很大进步,但与发达国家相比依然消耗过大。从技术角度来看,这与我国热处理车间所用工艺过于单一有很大关系,相当多热处理车间在进行热处理时不考虑技术适性,用同一种工艺处理全部种类的零件,导致处理效率低下,增添了许多无谓的能源消耗。

  3、金属材料热处理的产品质量现状.我国通过热处理得到的部件成品质量一直堪忧,即使是同一生产线处理完成的产品,质量也往往参差不齐,部分不合格部件甚至要进行3次到4次的返修。目前来看,这些质量不达标产品的问题基本集中在含碳量上,我国目前通用的热处理技术绝大多数对含碳量的控制力不足,尤其是渗碳工艺,不仅产品返修率高,而且即便是合格产品,使用寿命也远低于德国、日本等国的同类热处理成品。

  4、金属材料热处理的专业人才现状。技术的进步需要足够的技术人才加以支撑,但我国目前的金属热处理技术在人才培养上存在一定的偏颇。虽然有许多大学开设了相关专业,但培养方向都倾向于研究型人才,这些学生日后大多走向研究类岗位,最需要热处理人才的各个热处理生产车间反而很难获得技术人才。近两年来,金属材料热处理的研究人员大多把研究方向集中在通过元素掺杂提升最终的材料性能上,对热处理生产工艺的优化反而乏人问津,对国外先进技术的引进也并不积极,这令我国的热处理技术在应用方面进步很慢。不得不说,这种情况与人才和实践的脱节有很大关系。

  三、金属材料热处理的发展

  热处理技术的未来发展可以分为两个方面,一方面是针对最终获得的热处理产品质量,通过改善技术工艺提高热处理产品的最终性能,另一方面是针对处理过程的能效,通过改良处理设备和工艺降低能源消耗,提高处理效率。因此我国未来的金属热处理技术应实现双向发展。

  1、改良设备工艺,提高处理效率。针对目前许多热处理车间的技术工艺落后现状,在没有足够的资金更新的情况下,可以进行适当的技术改良,以暂时性提高热处理的效率。部分仍在进行手动化操作的热处理车间需要进行设备的自动化或半自动化改良;部分过于老旧的热处理炉可以考虑更换部分保温材料,换成新式的材料,以提高热处理炉的保温和升温效果。

  2、增加处理方式,降低能源消耗。多元化热处理工艺在我国是较新的一门技术理论,这一理论提倡在同一热处理车间中设置多种不同工艺类型的热处理生产线,以提高处理能效,降低能源消耗。事实上,我国对各种新式热处理技术都已经有了一定的研究,比如化学热处理法、真空热处理法、激光热处理法、振动热处理法等,但这些技术的应用都还不成熟,所以应用率很低。以激光热处理法为例,该技术不仅处理速度极快,能源消耗小,而且处理后的金属材料不会受到残余应力的影响,非常值得进一步推广。

  3、引进先进技术,保证产品质量。我国想要在短时间内靠自主研究提高渗碳、残余应力消除等热处理技术的水平有一定的困难,因此有引进国外同类先进技术的必要。但在引进时应注意国内的研究现状,避免引入国内研究已经有相当成果的技术工艺,否则只会造成技术浪费。具体来说,我国目前针对金属热处理技术的研究成果主要体现在失效分析、力学性能与马氏体组织上,这些方面的热处理技术引进可以相对放缓,要把目光更多地投注在国内有所需求,但仍呈现空白或研究稀少的技术领域上。

  4、培养技术人才,强化技术实践。为了保证涂层、激光熔覆等新型热处理技术能在实践中得到有效应用,一方面要加强对热处理技术人才的培养,调整技术人才和研究人才的比例,另一方面要增强现有热处理研究人员研究方向与实际需求的联系,真正实现产、学、研的一体化。金属材料热处理技术的研究者应注意与热处理生产人员的交流,了解我国热处理工艺真正需要的技术支持,以此为指导确定研究方向,提高热处理技术的研究能效。

  结束语

  我国的金属材料热处理长期以来都存在着能源消耗大、处理工艺落后、产品质量低等缺陷,近年来虽然这些问题随着技术的进步得到了一定的缓解,但现状依然比较严峻。因此金属材料热处理未来应向技术的节能化、先进化、高质化发展。

  参考文献

  [1]江利,闫非,汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理,2008(6).

  [2]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业,2011(11).

  [3]邹德祥.试论金属材料热处理工艺与技术展望[J].机电信息,2010(4).

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