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[摘 要]金属材料加工一直是工业生产当中的重点，金属材料进行热处理，是金属材料在加工的过程当中最“困难”的环节之一，其困难过程并不在本身的处理工艺上，而是在如何做到节能减排上，现有的金属材料热处理工艺不但高耗损、低产出、能源利用率低；金属热处理设备陈旧、工艺技术落后；产品达标率低，需要多次处理，而且还存在着缺乏专业热处理人才，缺乏专业技术指导的现状，所以正是针对这一点，笔者通过分析现有的金属热处理工艺问题，从而浅析一下节能新技术的开发。
[关键词]金属热处理；热能动力工程；应用
中图分类号：TG15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0042-01
1、金属热处理的实在意义
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理是材料生产中的最重要的工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件的内部的显微组织，或改变工件的表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。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）。
退火是指将工件加热到适当温度，根据材料的和工件的尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后续加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，有时也用于对一些要求不高的零件的最终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液淬冷介质中快速冷却。淬火后材料为不平衡组织，通常很硬很脆，需要在高于室温的某一温度进行长时间的保温，再进行冷 却，这种工艺叫回火（时效）。
2、我国金属材料热处理的生存现状和问题
近年来机械制造业在我国国民生产总值的分量也越来越重。热处理行业也在其发展的大环境下迅猛发展，在全国各地呈现了遍地开花各式各样的热处理厂。根据有关部门的不太完全统计，目前在我国各式各样金属热处理厂有16000多家，工厂工人有400000多。对于金属热处理的高能耗在我国总能耗中约占25%，在我国工业总能耗中却以占到60%。然而，在一些西方发达国家中，在相同的能源损耗下却能产出是我国产品的6倍数量。虽然我国总量多，但是再利用率上却很低，造成这种差距是小作坊式的管理模式。还有就是在科学技术人才的使用中，没有把科学技术转化为先进的生产力。据统计，在我国金属材料热处理行业中设备利用率才到30%多，在其基数越大，在金属材料热处理过程中，浪费数量也是很惊人。因此，没有先进的热处理生产技术作为生产动力，金属材料热处理行业很难长足发展。所以，我国在金属材料热处理上还有很长一段路要走。
3、我国金属材料热处理节能新技术和应用
我国热处理能源利用的现实情况是能量耗费巨大，效率不高且能源浪费和污染极为严重。造成能量耗费高的主因是机械设备的运转效率较低、机械设备装炉量不满、机械设备低利用效率、供加热的机械设备相对落后，无功效消耗的能源多等。当前我国的热处理节能新技术及应用主要要通过革新工艺、改进设备实现。
3.1、化学热处理的薄层渗入技术。化学热处理的薄层渗入技术打破人们认为的，各类化学元素渗入金属表层的深度和性能成正比的错误认识。实践和理论分析，渗层过深不但降低零件韧性且不利于增强产品的综合性能，无端增加成本和污染。为此中国的机械业和制造业使用化学薄层渗入的相关工艺技术，降低渗碳层三成，节约电能也达到三成多。
3.2、超硬的工具零件涂层技术。这个化学技术通过离子对加工的金属工件做轰击，提高工件的的应用期限。高新设备对热处理采用全程电脑监控，缩短了时间，提高了质量，有利于优质、高效、节能生产。
3.3、处理振动时效的技术。振动时效的处理工艺是为了消除金属制件的残余内应力，使金属工件的尺寸不容易变化，防止金属工件受热变形。传统工艺多是加热时效，主要是通过热处理炉的长时间的低温加工，费用大且时间長，很大程度加大了电能耗费。而使用振动时效的工艺的机械能节省电量。二者相比，节约能量四成的同时金属韧性五成
3.4、热处理的CAD技术。热处理的CAD技术应用计算机的模拟技术，模拟生产环境研究、设计热处理的工艺。在开发智能热处理喷淋控制，喷雾冷却，正确选择淬火剂和淬火的方法等方面，热处理智能的CAD技术可以减少能耗，节约电能，是高新技术在热处理中应用的重要表现。
3.5、热处理真空技术。真空的热处理技术有一个特别明显的优点就是使用了无氧处理的中介媒质，所以在真空渗碳的零件不会有内氧化的现象发生。由于真空的热处理工艺设备可以提高渗碳的温度，进而使生产周期有效缩短。热处理工艺可有效降低所用气体排放量和消耗量，真空热处理工艺不用安装点燃器、火帘和用于的排气装置，不工作时可以停止运转，明显缩短降温时间和加热时间，充分发挥了设备的效率。
现在国外这门技术是朝着以下方向有序地发展：在真空以后，把惰性气体反向充进炉内，科学之处是，炉膛的搅拌风扇会自然产生风后对流传热，这样的传热方式使加热更平衡；设计气流活动时事先采用计算机模拟实际情况，使热处理的气淬均匀分布；推广真空气淬技术，强加压使气体的交换能力更强、更高，有效提升冷淬室、喷嘴的冷却速度；研究使用更新型真空气淬炉和高压气淬技术，推进负压渗碳和等离子渗碳的技术更新。
3.6、热处理的激光工艺。使用高功率的激光束照射金属零件的表面，使金属的表面发生改性的合金变硬，这些改性处理在使用其他的方法无法达到金属零件表面变化。
激光超强的穿透能力使加热金属到熔点温度时，待到金属面发生奥氏体化后要立刻自冷淬火，激光淬火的金属部位能够得到最大的压应力，这样经过激光处理过的金属面的疲劳性能可迅速提升。激光热处理工艺使金属零件表面处理的受热和变冷都在很短的时间内完成，，因此金属零件面的成分、耐磨硬度都达到了最佳组合；激光淬火可以控制淬火的范围，可以采用选择性淬火和多光斑尺寸处理一些局部硬化；由于激光的远距离传送性能，可以多个工作台共同使用一台激光器，通过计算机实现激光的热处理工艺的自动化管理。
结束语
金属材料热处理节能的开发应用是近年来才被提上日程的，通过上文阐述我们一共总结出了化学热处理技术、工具零件超硬涂层技术、激光热处理技术、振动时效处理技术等多项新型的节能技术，但是在此笔者还需强调一点，那就是在进行热处理节能技术开发的同时，也应当考虑一下对于机械制造生产设备的利用，如此才能保障从生产到工艺全方面节能的效果。
參考文献
[1] 江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008，23（6）：32-37.
[2] 李春月，解念锁，王艳.SiCp/Cu复合材料的高温抗氧化性能研究[J].陕西理工学院学报（自然科学版），2009，25（4）：1-4 .
[3] 黄春峰.金属热处理节能技术及其研究进展[J].航空制造技术，2008（5）：77～80.
[4] 江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008，23（6）：32～37.
[关键词]金属热处理；热能动力工程；应用
中图分类号：TG15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0042-01
1、金属热处理的实在意义
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。金属热处理是材料生产中的最重要的工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件的内部的显微组织，或改变工件的表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。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）。
退火是指将工件加热到适当温度，根据材料的和工件的尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，其目的主要是降低材料的硬度，提高塑性，以利于后续加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化。退火根据目的不同分为再结晶退火、去应力退火球化退火、完全退火等。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，有时也用于对一些要求不高的零件的最终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液淬冷介质中快速冷却。淬火后材料为不平衡组织，通常很硬很脆，需要在高于室温的某一温度进行长时间的保温，再进行冷 却，这种工艺叫回火（时效）。
2、我国金属材料热处理的生存现状和问题
近年来机械制造业在我国国民生产总值的分量也越来越重。热处理行业也在其发展的大环境下迅猛发展，在全国各地呈现了遍地开花各式各样的热处理厂。根据有关部门的不太完全统计，目前在我国各式各样金属热处理厂有16000多家，工厂工人有400000多。对于金属热处理的高能耗在我国总能耗中约占25%，在我国工业总能耗中却以占到60%。然而，在一些西方发达国家中，在相同的能源损耗下却能产出是我国产品的6倍数量。虽然我国总量多，但是再利用率上却很低，造成这种差距是小作坊式的管理模式。还有就是在科学技术人才的使用中，没有把科学技术转化为先进的生产力。据统计，在我国金属材料热处理行业中设备利用率才到30%多，在其基数越大，在金属材料热处理过程中，浪费数量也是很惊人。因此，没有先进的热处理生产技术作为生产动力，金属材料热处理行业很难长足发展。所以，我国在金属材料热处理上还有很长一段路要走。
3、我国金属材料热处理节能新技术和应用
我国热处理能源利用的现实情况是能量耗费巨大，效率不高且能源浪费和污染极为严重。造成能量耗费高的主因是机械设备的运转效率较低、机械设备装炉量不满、机械设备低利用效率、供加热的机械设备相对落后，无功效消耗的能源多等。当前我国的热处理节能新技术及应用主要要通过革新工艺、改进设备实现。
3.1、化学热处理的薄层渗入技术。化学热处理的薄层渗入技术打破人们认为的，各类化学元素渗入金属表层的深度和性能成正比的错误认识。实践和理论分析，渗层过深不但降低零件韧性且不利于增强产品的综合性能，无端增加成本和污染。为此中国的机械业和制造业使用化学薄层渗入的相关工艺技术，降低渗碳层三成，节约电能也达到三成多。
3.2、超硬的工具零件涂层技术。这个化学技术通过离子对加工的金属工件做轰击，提高工件的的应用期限。高新设备对热处理采用全程电脑监控，缩短了时间，提高了质量，有利于优质、高效、节能生产。
3.3、处理振动时效的技术。振动时效的处理工艺是为了消除金属制件的残余内应力，使金属工件的尺寸不容易变化，防止金属工件受热变形。传统工艺多是加热时效，主要是通过热处理炉的长时间的低温加工，费用大且时间長，很大程度加大了电能耗费。而使用振动时效的工艺的机械能节省电量。二者相比，节约能量四成的同时金属韧性五成
3.4、热处理的CAD技术。热处理的CAD技术应用计算机的模拟技术，模拟生产环境研究、设计热处理的工艺。在开发智能热处理喷淋控制，喷雾冷却，正确选择淬火剂和淬火的方法等方面，热处理智能的CAD技术可以减少能耗，节约电能，是高新技术在热处理中应用的重要表现。
3.5、热处理真空技术。真空的热处理技术有一个特别明显的优点就是使用了无氧处理的中介媒质，所以在真空渗碳的零件不会有内氧化的现象发生。由于真空的热处理工艺设备可以提高渗碳的温度，进而使生产周期有效缩短。热处理工艺可有效降低所用气体排放量和消耗量，真空热处理工艺不用安装点燃器、火帘和用于的排气装置，不工作时可以停止运转，明显缩短降温时间和加热时间，充分发挥了设备的效率。
现在国外这门技术是朝着以下方向有序地发展：在真空以后，把惰性气体反向充进炉内，科学之处是，炉膛的搅拌风扇会自然产生风后对流传热，这样的传热方式使加热更平衡；设计气流活动时事先采用计算机模拟实际情况，使热处理的气淬均匀分布；推广真空气淬技术，强加压使气体的交换能力更强、更高，有效提升冷淬室、喷嘴的冷却速度；研究使用更新型真空气淬炉和高压气淬技术，推进负压渗碳和等离子渗碳的技术更新。
3.6、热处理的激光工艺。使用高功率的激光束照射金属零件的表面，使金属的表面发生改性的合金变硬，这些改性处理在使用其他的方法无法达到金属零件表面变化。
激光超强的穿透能力使加热金属到熔点温度时，待到金属面发生奥氏体化后要立刻自冷淬火，激光淬火的金属部位能够得到最大的压应力，这样经过激光处理过的金属面的疲劳性能可迅速提升。激光热处理工艺使金属零件表面处理的受热和变冷都在很短的时间内完成，，因此金属零件面的成分、耐磨硬度都达到了最佳组合；激光淬火可以控制淬火的范围，可以采用选择性淬火和多光斑尺寸处理一些局部硬化；由于激光的远距离传送性能，可以多个工作台共同使用一台激光器，通过计算机实现激光的热处理工艺的自动化管理。
结束语
金属材料热处理节能的开发应用是近年来才被提上日程的，通过上文阐述我们一共总结出了化学热处理技术、工具零件超硬涂层技术、激光热处理技术、振动时效处理技术等多项新型的节能技术，但是在此笔者还需强调一点，那就是在进行热处理节能技术开发的同时，也应当考虑一下对于机械制造生产设备的利用，如此才能保障从生产到工艺全方面节能的效果。
參考文献
[1] 江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008，23（6）：32-37.
[2] 李春月，解念锁，王艳.SiCp/Cu复合材料的高温抗氧化性能研究[J].陕西理工学院学报（自然科学版），2009，25（4）：1-4 .
[3] 黄春峰.金属热处理节能技术及其研究进展[J].航空制造技术，2008（5）：77～80.
[4] 江利，闫非，汪剑.我国热处理能源结构分析[J].热处理，2008，23（6）：32～37.