天津冶金集团轧三钢铁公司 天津市 301606
摘要：金属热处理节能技术是指将金属材料放在一定介质中进行加热、保温、冷却，并在这过程中尽可能的节约能源、降低成本。随着科技的发展，热处理方式已多样化，但经过热处理节能技术优化后的工艺，能够尽可能的节约能源，降低企业的生产成本，并将对环境的影响降到最低。本文通过研究金属材料热处理的现状和应用进行分析，发现其存在的问题，并提出相应的发展对策，以促进金属材料热处理节能新技术得到更好的发展。
关键词：金属材料；热处理；节能技术
1.金属材料热处理技术的发展趋势
20世纪以来，国内外金属热处理技术得到了快速的发展，成为了机械制造技术中的重要组成部分，尽管热处理生产技术和质量因科技发展已经取得了可观的效果，但是仍然十分的耗能，而节能减排，实现低碳发展已经成为了各国公认的生态文明建设重要内容。因此金属材料热处理节能化、高质化是保证和提高生产效率的关键，能够最大程度的发挥金属材料的潜力，节约成本，保护环境，这也是金属材料热处理技术的发展趋势。
2.金属材料热处理生产中存在的问题
2.1能源耗能依旧较大
在20世纪中期，欧日等发达国家在金属热处理的能量消耗上已经下降到350KW.h/t，我国能源消耗比这些国家多三四倍，虽然21世纪金属材料热处理已经取得了显著的成果，下降到了600KW.h/t，但是与其他国家相比仍然存在很大的差距。金属材料热处理技术对温度的要求比较高，消耗的能源比较大，热处理的用电量是制造业总用电量的25%-30%，与欧美日的能源消耗相比，多2-3倍，而且目前我国的车间设备和技术都比较落后，这就导致能源的利用效率普遍较低，增加了能源成本。
2.2对环境的污染严重
热处理对温度的要求较高，在生产过程中产生的废水、废气等都会对环境造成影响。据统计，全国每年消耗回火油淬火25000t，其中有三分之一转化为CmHm、烟尘以及挥发物等，导致严重污染工作场地和周围环境。金属材料在进行热处理过程中，加热或导致金属零件严重氧化或者脱碳，一般来说，金属在空气中加热的氧化烧损是金属自身重量的百分之三，加上切削加工的方法，导致损耗会达到3%-5%。每年在金属材料热处理中损耗和浪费掉百万吨以上的优质钢材，造成能源资源方面的巨大浪费。
2.3专业人才短缺
各行业的发展都离不开专业人才的支持，但目前我国金属材料热处理方面的人才比较紧缺，加上应试教育的影响，现在大学培养的大多数是研究型人员，技术人才比较少，呈现人才青黄不接的状态，缺乏高素质、高水平的金属材料热处理人才，这也直接导致了我国金属材料热处理技术比较落后。
3.金属材料热处理节能新技术的应用
3.1化学热处理技术
化学热处理技术，顾名思义，就是利用化学反应对金属材料进行处理，其原理是改变金属表面的成分和性能，从而得到更加完善的金属复合材料。随着技术的不断进步，化学热处理薄层渗入技术开始逐步应用于金属材料热处理之中。此项技术可以更加有效改变金属表面性能，不必深入到金属表层深处。因为过分深入到金属深处，不仅会改变金属性能，还会造成能源的浪费，降低金属材料的优越性能，造成很大的污染，加重了生产成本。而化学热处理薄层渗入技术可以提高效率，减少污染和能源浪费，延长材料使用寿命。
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3.2超硬涂层技术
超硬涂层技术是提高工具表面硬度和强度的新型节能技术，可以大大延长工具的使用寿命。超硬涂层技术可以使材料具备更加优异的性能，硬度得到很大提高，符合现代金属材料加工的硬度要求。目前，利用计算机技术和设备监控此项技术，既可以提高生产效率，还起到了充分的节能效果。
3.3振动时效处理技术
振动时效处理技术以振动为主要方式，使材料内部参与的内应力得以消除，稳定材料性能，避免材料变形。现代振动时效处理技术依靠计算机设备和技术进行控制，降低了成本，缩短了生产周期，也节省了电能，减少了传统技术带来的弊端。传统振动时效处理技术主要依靠热处理炉，与电脑设备相比，并不能很好的起到节能效果，生产材料的质量也逊于新型振动时效处理技术。
3.4CAD技术
CAD技术在热处理中的应用离不开计算机模拟技术，通过模拟生产环境进行金属材料热处理。CAD技术是一种新型绿色热处理技术，在节能减排上起到了重要的作用。CAD技术可以对实际热处理进行科学的还原和分析，采用合适的材料和结构完善热处理技术，使其可以顺利完成，提高效率，减少环境污染。CAD技术不仅可以起到良好的节能效果，还能够准确预测热处理过程中可能存在的问题，并针对问题提出解决方案，减少了能源损耗。
3.5真空热处理技术
真空热处理技术，其热处理的环境就是真空。在真空状态下，许多常规热处理技术都可以实现，还能够提高热处理的质量和效率，使金属表面更加光滑，性能提高。真空热处理技术可以大大节省时间，从预热时间到保温时间，都可以得到有效的缩短与合理的控制。在真空热处理技术的高效运作下，金属材料的性能可以得到充分保障，防止高温对其造成损伤。除了节省时间以外，真空热处理技术还能够防止金属材料被氧化，使材料性能更加稳定。不过，真空热处理技术所需成本较高，需慎重使用。金属材料的热处理需要极高的技术含量，真空热处理就是高技术含量的处理技术之一，为了发挥材料最大的潜力，提高使用性能，真空热处理技术能够充分满足对材料的高标准要求。
3.6激光热处理技术
激光热处理技术主要是采用激光加热进行金属材料热处理的方法。金属材料表面经过激光加热后，会加强硬度，更加耐磨，抗腐蚀，还可以增加使用寿命。激光热处理技术与其他热处理技术相比有很多优势，不会破坏金属内部结构，仅对表面进行合理处理，并改善金属材料性能，极少变形。这是因为激光的功率高，处理具备很高的精度，因此，十分适合放在材料处理的最后环节中使用。激光热处理适用范围很广泛，解决了许多热处理技术难以解决的问题，受到了高度重视。
4.金属材料热处理节能生产的发展对策
随着金属材料热处理节能技术的广泛应用，我国热处理节能技术还有很大的进步和成长空间，是市场经济的重要组成部分之一。
4.1增加金属材料热处理节能处理方式，降低能源消耗
我国现在实行多元化技术理论，可以在同一个金属材料热处理车间设置不同的多种工艺类型，有效处理，提高金属材料的利用效率，降低对金属能源的消耗。
4.2改进设备工艺，提高效率
目前，众多生产车间的技术相对还是比较落后，在今后的改进道路上，增加资金投入，适当对技术进行改良，使热处理的效率在一定程度上得到提高。
4.3培养人才，引进技术，保证质量
在今后的热处理生产中，应重视培养专业的人才，促进产学研的真正结合，并引进先进技术工艺，提高热处理技术的研究能效。
5.结语
自我国十一五规划的提出，我国贯彻落实科学发展观，建设资源节约型和环境友好型社会，金属材料热处理的节能生产是转变产能模式的必由之路，也是节能减排的必然之路，但是金属材料热处理节能之路还有很长的一段路要走，仍需努力改进节能产出模式，走低能耗、低污染、低排放的节能减排和可持续发展道路，提高工业生产效率和提高经济效益。
参考文献：
[1]冯小波、刘小丽，金属材料热处理节能新技术及应用，科技创新导报，2010年第14期
论文作者:尹杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/14
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