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城镇建设【2020年第07期】

  • ID:271743
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  • 学科:市政工程
  • 更新时间:2020-05-25 09:06:51
  • 期刊: 城镇建设
内容简介
《城镇建设》是由中国出版传媒股份有限公司主管、中国大百科全书出版社有限公司主办,国际标准连续出版物号ISSN 2096-6539,国内统一连续出版物号CN10-1589/TU。本刊是面向国内外公开发行的国家级综合性工程学术期刊,以服务于广大工程建设科技人员、管理者,促进国内外工程建设学术交流与发展为宗旨。

金属材料热处理节能工艺优化分析

2019/8/9 15:17:00 市政工程 刘奎新,盛绍顶,王璐
资料简介

摘要:随着我国工业化进程的飞速发展,对金属材料的需求和要求也越来越高。纵观我国当前的制造业,大部分都在使用金属制材的热处理技术,特别在一些特大型的金属加工企业中体现的尤为明显。科学技术的不断发展,金属热处理工艺水平不断提升,使金属材料的处理也更加理想。鉴于此,文章就金属材料热处理节能工艺优化措施进行了分析。

金属材料热处理节能工艺优化分析

刘奎新 盛绍顶 王璐 张喜军 陈国瑞

安徽鑫宏机械有限公司 安徽淮南 232001

摘要:随着我国工业化进程的飞速发展,对金属材料的需求和要求也越来越高。纵观我国当前的制造业,大部分都在使用金属制材的热处理技术,特别在一些特大型的金属加工企业中体现的尤为明显。科学技术的不断发展,金属热处理工艺水平不断提升,使金属材料的处理也更加理想。鉴于此,文章就金属材料热处理节能工艺优化措施进行了分析。

关键词金属材料热处理技术

一、金属材料的类型及处理工艺

1.多孔金属材料。金属材料包括多种类型,其中多孔金属是使用较为广泛的一种,它在日常使用过程中比较受欢迎。多孔金属材料的应用广泛主要原因在于该材料具有优质的渗透性,若在加工零器件的过程中应用多孔金属材料,能够根据需求随意调整零器件的孔径大小,满足不同的使用需求条件。多孔金属材料具有耐腐蚀性,且能够在一定条件下抵抗高温的侵蚀,这些优势特点决定了多孔金属材料的广泛应用。实际上,多孔金属材料大部分应用于能量吸收型设备,如散热器等。

2.纳米金属材料。随着我国纳米技术的不断发展,使得纳米金属材料的研究得到了实质性的提高,当物质的尺寸在纳米程度进行改造时,该物质的物理性质以及化学性质都会发生非常大的变化,而纳米金属材料属于新型的材料,它在实际应用过程中起到催化剂的作用,确保材料的性能不会发生实质性的改变,能够在一定程度上有效的保护其自身的物理性质。纳米金属材料在特定的应用环境下通过自己的特质可以抵抗“恶意”的破坏,具有良好的强度,因此其具有一定的使用价值,代表为铝基纳米材料。

3.金属材料热处理工艺。金属材料在应用过程中需要通过热处理工艺来进行合理的加工操作,当金属材料经过热处理操作之后,其自身的强度、塑韧度及抗磨损能力等得到大幅度的增强,使金属材料在实际利用率等方面得到一定的提升。现代的热处理工艺在改变原有的“加热一保温一降温”工艺技术过程中,通过现代热处理工艺,如化学薄层渗透技术、激光热处理技术、热处理CAD技术等,能够在一定程度上达到对金属材料的在其应用领域范围内高校的应用率,降低相应程度对环境的勿扰,具有较高的现实意义。

4.激光热处理工艺。该技术也叫激光淬火,通过激光照射金属表面,令其快速升温后闭合激光,在热传导的影响下,金属可以快速降温,并在表面产生一层薄薄的组织,和常规淬火方法比较,激光热处理技术处理后的金属表面,硬度更高。至今为止,激光热处理技术已经成为金属材料的主要工艺之一。例如在工业生产中的锁把猝火工艺的使用,就使用激光热处理工艺。激光对金属材料的处理,具有很强的穿透性特征,并且处理后的材料质量更高,通过产生的外层令金属硬度更高,优化金属结构。随着技术的进步,现在利用自动化和智能化的激光处理技术,减少人工处理中出现的错误,利用信息技术,处理的效果更佳,提升工作效率,可以用于金属产品的批量生产中。

5.超硬涂层技术。超硬涂层技术主要应用于金属材料的表面,针对金属材料的表面进行操作处理,在实际应用过程中并不能够改变金属材料的内部结构,而在现有的金属材料热处理加工过程中,超硬涂层技术是目前应用最为广泛的一种金属材料热处理工艺模式。采用超硬涂层技术能够在完成金属材料热处理过程中强化其表面的坚硬程度,使得应用该金属材料制成的物品变得更加的耐用,在此基础上超硬涂层技术还能够使得金属材料的应用性能得到大幅度的增强,提高使用效率。

二、金属材料热处理节能工艺优化措施

1.保温步骤中的节能热处理。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。为了更好的实现节能效果需要在保温处理中补充一些材料以达到更好的保温效果,对各种材料的加入质量需要精确,各类原材料配比方案。按照数据配比进行原材料的投放,在保证配比的情况下尽量避免原材料无用消耗。在保温过程中更加精确的原料配比能够靠原料自身的化学反应产生部分热量,化学反应产生的热量会根据反应物的数量而发生变化,在原料充分满足制作工艺的同时还能够通过自身的反应热量提供保温的效果,节省了工作中外界热能的消耗。

2.冷却步骤中的节能热处理。冷却也是热处理工艺过程中不可或缺的一步,冷却方法主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。冷却的速度决定了产品的硬度和质量,在冷却过程中介入外界热量干预即可控制工作中产品的冷却速度,冷却速度控制不当可能会引起产品质量不合格也就导致二次加工,二次加工不仅会消耗大量的原材料还要重新进行生产流程消耗大量的热能。所以在冷却过程中除了要加入冷却剂外还需要监控设备的温度变化,维持正常的冷却速度达到最佳的冷却效果。经过处理即可得出半成品毛坯,即可进行切削加工,预先热处理主要是应用于各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品消除冶金及热加工过程产生的缺陷,并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态,保证材料的切削性能和加工精度并减少变形。

3.加热步骤中的节能热处理。常用金属材料的热处理将固态金属或者合金材料借助适当的方法进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺,创新的热处理技术在实现上更加注重节能功效。从流程中能够看出热处理节能创新技术的整个操作步骤,在整个过程中主要秉承节能思想,在技术实施之前对金属的外形结构进行设计,画出设计图在工作过程中按照设计图来进行;设计好后在处理设备中加入各种原材料进行铸造、锻造、焊接等热加工处理。热加工处理有其固定的工作模式:主要是加热、保温、冷却、超硬涂层、热化学以及形变等热处理,在操作过程中可以保持着真空环境还可以利用激光技术,不同的金属热处理技术主要是处理设备的参数设置不同,设备工艺的参数设置可以利用计算机自动化来实现。加热步骤是热处理的工作进行的第一步,金属加热时,原材料暴露在空气中,常常发生氧化和脱碳现象,这对于热处理后零件的表面性能有着很不利的影响,因而金属通常在可控气体或保护气体中、熔融盐中和真空设备中进行加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热,选择和控制加热温度是保证热处理质量的关键问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而进行不同的处理操作,但一般都是加热到相应的温度以上,以获得高温组织。温度的转变需要一定的时间来维持,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,需要维持一段时间的温度稳定,保证内外温度一致,让显微组织转变完全,这段时间为保温时间,整个处理过程对温度的设定要十分精准,保证精确的温度就可以快速成形且能够保证产品的质量。

结语:综上所述,金属热处理工艺,随着我国技术的发展,至今已经获得很好的进步,现在金属材料经过热处理后,表面的硬度和延展性获得很好的提升,并通过多种工艺的使用,减少生产成本。综合的来说热处理工艺有很强的现实意义,减少金属资源的浪费,还降低生产过程中对生态环境带来的污染,扩展了金属材料的使用范围。

参考文献

[1]彭天成,金属材料热处理变形的影响因素与控制策略[J],冶金与材料,2018,38(01)

[2]李立尧.金属材料热处理工艺与技术分析[J].工业设计,2017(08)

[3]付哲.浅谈金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J].世界有色金属,2017(18)

基金项目:安徽省重点研究与开发计划——对外科技合作(1804b06020362