基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究李琦

基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究李琦

李琦

南京钢铁股份有限公司江苏南京210035

摘要：利用金属材料热处理理论基础，根据不同矿石成分进行金属液相线计算，实现冶金控制温度的优化；控制金属材料自由能变化，改善冶金凝固顺序，优化冶金控制过程，完成了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究，实验数据表明，提出的冶金技术控制有效性较常规冶金技术提高13.34%，适合不同冶金企业的冶金技术控制。

关键词：金属材料；热处理；冶金控制；冶金性能

引言

常规冶金技术控制方法采用多个指标不同评价体系进行对冶金技术的控制，技术控制灵活，适用于小型冶金企业的技术控制，但由于不同体系执行不同标准，不同标准间评价指标不同，当常规冶金技术控制应用于大型冶金企业时，存在冶金技术控制有效性较低的不足，不适合大型冶金企业的冶金技术控制。为此提出了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究。利用金属材料热处理理论基础，根据不同矿石成分进行金属液相线计算，实现冶金控制温度的优化，控制金属材料自由能变化，改善冶金凝固顺序，优化冶金控制过程，完成了基于金属材料热处理的冶金技术控制性能研究，实验数据表明，提出的冶金技术具有较高的控制有效性。

1金属材料热处理的新工艺简介

目前出现的两种新型的金属材料热处理技术主要是形变的热处理以及真空状态热处理。形变下的热处理主要是把塑性的变形以及热处理进行有机结合而诞生新型热处理工艺，这种金属材料的热处理方式能够在同一时间内获取到形变上的强化以及相变上的强化的综合效果。真空状态的热处理就是把需要进行处理的部件放置于存在一定真空程度的加热炉中开展的热处理工作，包含真空退火、淬火等环节。

2金属材料热处理的主要发展方向

就当前的金属材料热处理的使用情况以及目的来看，金属材料的热处理方式今后的发展趋势就是将加热以及冷却进行不断的革新，然后不断发展真空状态热处理以及一些其他形式的热处理工艺，并且不断创造出一些全新的金属材料表面热处理的工艺，但无论热处理技术怎样发展，都需要保证达成以下的目标：第一点就是提升零件处理之后的强度、柔韧程度、抗疲劳以及抗磨损等能力。第二点就是使处理过程中的加热环节的氧化以及脱碳得以减轻。第三点就是要减少热处理过程中的零件变形情况发生。第四点就是能源的节约、成本的降低以及经济效益的提升。

3目前主流的金属材料热处理新工艺简析

3.1气氛可控热处理

这种热处理方式主要是将处理零件放置在炉气成分可以控制的加热炉内进行的热处理，其中的炉气按照性质的不同可以分为渗碳、还原以及中性等三种性质，对于仅仅是为防止零件表面发生氧化反应的气氛就是单纯的保护性气氛。在这种热处理方式下，主要分为以下的三种气氛：第一种气氛就是吸热式的气氛，主要是将包括天然气、煤气等在内的燃料气与空气按照一定比例的进行你混合之后，再通入道加热器中，在各种触媒的相互作用下，需要通过吸热的方式才能制造的气体就是吸热式气氛，目前主要用于渗碳以及高碳钢的保护气氛之中。第二种就是放热式的气氛，同样的也是将燃料气与空气按照一定的比例进行混合，但是接下是需要将其进行燃烧产生的气氛就是放热式气氛，目前看来它是所有的制备气氛之中成本最低的一种，主要用于防止加热时产生氧化，比如低碳钢的退火光亮等等方面。第三种就是二者的结合产物，即放热—吸热式的气氛。也是需要先把燃料气体与空气进行一定比例上的混合，进行放热式的燃烧。随后将燃烧之后的产物与燃料再次按照一定比例进行混合，在填充催化剂的反应罐体之内进行吸热式的反应，这样产生的气体就是放热—吸热式气氛，兼具吸热式以及放热式的气氛使用用途这种气氛自身有着比较低的含氮量，能够明显地减轻零件处理之后的氢脆情况。这种气氛可控的金属材料热处理的使用具有以下的优点：对零件在实际加热中的氧化以及脱碳等情况能够明显减轻；做到钢材方面的节约；提升处理之后的零件质量；能够在经过处理之后保证零件的尺寸精细程度等等。

3.2真空状态热处理

这种热处理技术的诞生还是得益于真空技术的出现以及发展，再加上对于部分重要零件的性能以及可靠程度提出了更高的要求。其中的真空退火拥有避免出现氧化以及脱碳等情况的作用，目前除了用于钢、铜以及合金金属之外，也开始应用于处理一些与气体亲和力相对较强的金属，诸如钛等金属。此外，真空淬火也已经广泛应用于渗碳钢铁、不锈钢等材料的淬火和多种时效合金的溶固等等处理，处理设施的工作方式也已经周期式作业的密闭作业转变为一种大型连续式的作业方式。近年来在高温渗碳以及真空淬火的基础上又诞生了一种全新的技术，名为真空渗碳这种方式有着如下的特点：渗碳的工作周期得以明显缩短，渗碳气体的消耗量明显降低，零件表面的碳元素浓度等方面能够做到精准控制，对环境几乎是零污染等等。真空状态的热处理有着如下的优点：真空中的加热，升温的速度比较均衡以及缓慢，能够有效地减少零件处理过程中的形变程度。此外，真空状态下的热处理中，空气含量很少，能够有效地减少零件的氧化程度。真空状态下的热处理能够让零件表面的氧化物得以分解，有助于光滑零件表面，并且能够有效地提升零件的抗磨损能力。除此之外，真空状态下的热处理能够将本来存在于金属中的气体进行排除，能够有效地改善金属的韧性，对提升零件的使用寿命有着重要作用。

4金属材料热处理变形影响因素的控制措施

4.1注重预处理变形控制

针对材料预处理的开展，要想降低材料变形的几率，可以结合情况选择等温正火进行材料的处理。相关实践研究表明，正火处理过程的有效开展之后，在经过等温淬火进行材料的有效处理，可以确保材料结构的均匀性不会发生不均匀的现象，以此降低材料发生变形的几率。在热处理工艺实施过程中，材料的结构特点存在差异，所以处理工序环节需要依托于材料的实际结构特点，选用合适的处理工序，进而提升热处理效果，降低变形几率。当然，此预处理方式的开展具备较高的成效性，但是其成本较高，并且处理时间相对较长，所以需要结合实际需求合理选择。该预处理方式适用于精细金属材料加工之中。

4.2注重对机械加工的强化

热处理工艺在金属材料加工过程中其工序并不是固定不变的，而是根据材料的不同，其工艺实施工序也存在差异。部分材料的加工，热处理工艺在最后环节，而有些材料的加工，工艺在中间环节。由于机械加工处理过程中，针对余量的情况可以更为简答的确定，所以需要在实际机械加工过程中进行加工余量的预留，可以将多出的部分当作材料加工过程中出现变形的被允许范围。如若材料实施热处理工艺完毕，需要进行二次加工，可以在实际加工处理过程中，基于对材料变形规律，结合反变形等方式，来提升材料的合格率，实现对材料变形的有效控制，降低提升材料质量。

结语

社会的发展对于机械制造业的发展提出了新的要求，原因就在于机械制造业与其他行业的发展息息相关，目前我国的金属材料热处理工艺也得到了全新的发展。本文从目前新型的热处理技术简介出发，对金属材料热处理工艺的发展方向进行了分析，并对其中几种比较热门的热处理技术进行剖析，希望对今后的金属材料热处理方式的使用以及创新有所启迪。

参考文献

[1]吴江涛，王云龙，杨学山.金属材料热处理工艺与技术分析[J].世界有色金属，2017(17)：247-248.

[2]刘爽庆，赵洪，李洪彬.金属材料热处理工艺与技术分析[J].南方农机，2017，48(01)：120+126.