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科學技術論文

金屬材料熱處理節能工藝優化分析

時間:2020年06月13日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

摘要:隨著我國工業化進程的飛速發展,對金屬材料的需求和要求也越來越高?v觀我國當前的制造業,大部分都在使用金屬制材的熱處理技術,特別在一些特大型的金屬加工企業中體現的尤為明顯?茖W技術的不斷發展,金屬熱處理工藝水平不斷提升,使金屬材料的處

  摘要:隨著我國工業化進程的飛速發展,對金屬材料的需求和要求也越來越高?v觀我國當前的制造業,大部分都在使用金屬制材的熱處理技術,特別在一些特大型的金屬加工企業中體現的尤為明顯?茖W技術的不斷發展,金屬熱處理工藝水平不斷提升,使金屬材料的處理也更加理想。鑒于此,文章就金屬材料熱處理節能工藝優化措施進行了分析。

  關鍵詞:金屬材料;熱處理;技術

金屬熱處理

  一、金屬材料的類型及處理工藝

  1.多孔金屬材料。金屬材料包括多種類型,其中多孔金屬是使用較為廣泛的一種,它在日常使用過程中比較受歡迎。多孔金屬材料的應用廣泛主要原因在于該材料具有優質的滲透性,若在加工零器件的過程中應用多孔金屬材料,能夠根據需求隨意調整零器件的孔徑大小,滿足不同的使用需求條件。多孔金屬材料具有耐腐蝕性,且能夠在一定條件下抵抗高溫的侵蝕,這些優勢特點決定了多孔金屬材料的廣泛應用。實際上,多孔金屬材料大部分應用于能量吸收型設備,如散熱器等。

  金屬材料論文投稿刊物:金屬熱處理(月刊)創刊于1958年,由北京機電研究所、中國機械工程學會熱處理學會、中國熱處理行業協會主辦。

  2.納米金屬材料。隨著我國納米技術的不斷發展,使得納米金屬材料的研究得到了實質性的提高,當物質的尺寸在納米程度進行改造時,該物質的物理性質以及化學性質都會發生非常大的變化,而納米金屬材料屬于新型的材料,它在實際應用過程中起到催化劑的作用,確保材料的性能不會發生實質性的改變,能夠在一定程度上有效的保護其自身的物理性質。納米金屬材料在特定的應用環境下通過自己的特質可以抵抗“惡意”的破壞,具有良好的強度,因此其具有一定的使用價值,代表為鋁基納米材料。

  3.金屬材料熱處理工藝。金屬材料在應用過程中需要通過熱處理工藝來進行合理的加工操作,當金屬材料經過熱處理操作之后,其自身的強度、塑韌度及抗磨損能力等得到大幅度的增強,使金屬材料在實際利用率等方面得到一定的提升,F代的熱處理工藝在改變原有的“加熱一保溫一降溫”工藝技術過程中,通過現代熱處理工藝,如化學薄層滲透技術、激光熱處理技術、熱處理CAD技術等,能夠在一定程度上達到對金屬材料的在其應用領域范圍內高校的應用率,降低相應程度對環境的勿擾,具有較高的現實意義。

  4.激光熱處理工藝。該技術也叫激光淬火,通過激光照射金屬表面,令其快速升溫后閉合激光,在熱傳導的影響下,金屬可以快速降溫,并在表面產生一層薄薄的組織,和常規淬火方法比較,激光熱處理技術處理后的金屬表面,硬度更高。至今為止,激光熱處理技術已經成為金屬材料的主要工藝之一。例如在工業生產中的鎖把猝火工藝的使用,就使用激光熱處理工藝。激光對金屬材料的處理,具有很強的穿透性特征,并且處理后的材料質量更高,通過產生的外層令金屬硬度更高,優化金屬結構。隨著技術的進步,現在利用自動化和智能化的激光處理技術,減少人工處理中出現的錯誤,利用信息技術,處理的效果更佳,提升工作效率,可以用于金屬產品的批量生產中。

  5.超硬涂層技術。超硬涂層技術主要應用于金屬材料的表面,針對金屬材料的表面進行操作處理,在實際應用過程中并不能夠改變金屬材料的內部結構,而在現有的金屬材料熱處理加工過程中,超硬涂層技術是目前應用最為廣泛的一種金屬材料熱處理工藝模式。采用超硬涂層技術能夠在完成金屬材料熱處理過程中強化其表面的堅硬程度,使得應用該金屬材料制成的物品變得更加的耐用,在此基礎上超硬涂層技術還能夠使得金屬材料的應用性能得到大幅度的增強,提高使用效率。

  二、金屬材料熱處理節能工藝優化措施

  1.保溫步驟中的節能熱處理。采用高能密度加熱和表面熱處理時,加熱速度極快,一般就沒有保溫時間,而化學熱處理的保溫時間往往較長。為了更好的實現節能效果需要在保溫處理中補充一些材料以達到更好的保溫效果,對各種材料的加入質量需要精確,各類原材料配比方案。按照數據配比進行原材料的投放,在保證配比的情況下盡量避免原材料無用消耗。在保溫過程中更加精確的原料配比能夠靠原料自身的化學反應產生部分熱量,化學反應產生的熱量會根據反應物的數量而發生變化,在原料充分滿足制作工藝的同時還能夠通過自身的反應熱量提供保溫的效果,節省了工作中外界熱能的消耗。

  2.冷卻步驟中的節能熱處理。冷卻也是熱處理工藝過程中不可或缺的一步,冷卻方法主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢,正火的冷卻速度較快,淬火的冷卻速度更快。冷卻的速度決定了產品的硬度和質量,在冷卻過程中介入外界熱量干預即可控制工作中產品的冷卻速度,冷卻速度控制不當可能會引起產品質量不合格也就導致二次加工,二次加工不僅會消耗大量的原材料還要重新進行生產流程消耗大量的熱能。所以在冷卻過程中除了要加入冷卻劑外還需要監控設備的溫度變化,維持正常的冷卻速度達到最佳的冷卻效果。經過處理即可得出半成品毛坯,即可進行切削加工,預先熱處理主要是應用于各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及熱加工過程產生的缺陷,并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態,保證材料的切削性能和加工精度并減少變形。

  3.加熱步驟中的節能熱處理。常用金屬材料的熱處理將固態金屬或者合金材料借助適當的方法進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結構與性能的工藝,創新的熱處理技術在實現上更加注重節能功效。從流程中能夠看出熱處理節能創新技術的整個操作步驟,在整個過程中主要秉承節能思想,在技術實施之前對金屬的外形結構進行設計,畫出設計圖在工作過程中按照設計圖來進行;設計好后在處理設備中加入各種原材料進行鑄造、鍛造、焊接等熱加工處理。熱加工處理有其固定的工作模式:主要是加熱、保溫、冷卻、超硬涂層、熱化學以及形變等熱處理,在操作過程中可以保持著真空環境還可以利用激光技術,不同的金屬熱處理技術主要是處理設備的參數設置不同,設備工藝的參數設置可以利用計算機自動化來實現。

  加熱步驟是熱處理的工作進行的第一步,金屬加熱時,原材料暴露在空氣中,常常發生氧化和脫碳現象,這對于熱處理后零件的表面性能有著很不利的影響,因而金屬通常在可控氣體或保護氣體中、熔融鹽中和真空設備中進行加熱,也可用涂料或包裝方法進行保護加熱,選擇和控制加熱溫度是保證熱處理質量的關鍵問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而進行不同的處理操作,但一般都是加熱到相應的溫度以上,以獲得高溫組織。溫度的轉變需要一定的時間來維持,因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時,需要維持一段時間的溫度穩定,保證內外溫度一致,讓顯微組織轉變完全,這段時間為保溫時間,整個處理過程對溫度的設定要十分精準,保證精確的溫度就可以快速成形且能夠保證產品的質量。

  結語:綜上所述,金屬熱處理工藝,隨著我國技術的發展,至今已經獲得很好的進步,現在金屬材料經過熱處理后,表面的硬度和延展性獲得很好的提升,并通過多種工藝的使用,減少生產成本。綜合的來說熱處理工藝有很強的現實意義,減少金屬資源的浪費,還降低生產過程中對生態環境帶來的污染,擴展了金屬材料的使用范圍。

  參考文獻:

  [1]彭天成,金屬材料熱處理變形的影響因素與控制策略[J],冶金與材料,2018,38(01)

  [2]李立堯.金屬材料熱處理工藝與技術分析[J].工業設計,2017(08)

  [3]付哲.淺談金屬材料熱處理工藝及技術發展趨勢[J].世界有色金屬,2017(18)

  作者:劉奎新盛紹頂王璐張喜軍陳國瑞

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