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摘要：伴随着我国科学技术水平的不断提高，促进了我国金属行业的快速发展。在金属行业的发展过程中，节能新技术在金属材料的热处理中得到了比较广泛的运用。节能新技术具有的科技含量高、消耗能源低、经济效益高以及环境污染少等优点，能够满足我国和谐社会发展的需求。
关键词：金属材料；热处理；节能；新技术；应用
中图分类号： TE08 文献标识码： A
引言
在我国的制造行业中，越来越重视制造和环境的有机、和谐统一，为了促进制造业的可持续快速发展，需要实现制造技术、人文科学以及环境科学之间的有机统一。目前，在我国的钢铁材料中，热处理约占据整体钢材产量的四分之一，其具有高污染、能量消耗大的缺点。因此，需要在我国的金属材料热处理技术中发展节能新技术，进而达到降低能源消耗、保护生态环境以及促进制造业与机械业金属材料热处理工作的又好又快发展的最终目的。
一、金属材料热处理节能技术现存在的问题
我国机械制造行业的迅速发展充分带动了国内生产总值的增长。金属材料热处理行业也在此带动下呈现井喷式发展，各省份都涌现出一大批各种各样的热处理厂。据有关部门不完全统计，在我国各类金属热处理厂就有16 000多家，从业人员近400 000之众。金属热处理是一项耗能十分严重的工艺，约占我国整个能耗的25%，同时也占我国工业总能耗的60%。然而在相同的能耗下，国外一些发达国家的产量却是我国的6倍左右。而就目前情况来看，约有超过70%的金屬热处理厂家没有应用合理的节能技术，管理混乱无序，技术改造落后。我国金属材料热处理行业主要存在以下问题：
1、高耗损，低产出，能源利用率低
早在20世纪70年代，日本、欧洲等一些发达国家和地区在金属热处理能耗上已降到350 kW·h/t以下，而同时期我国却是人家的3～4倍。进入21世纪以来，才逐渐下降到600 kW·h/t左右。
2、金属热处理设备陈旧，工艺技术落后
在一些比较大型的国有金属热处理厂，由于技术限制，节能措施不到位，导致能源利用率偏低。而对于一些小型私人企业，不仅设备陈旧，技术落后，资金也很难到位，常使用一些淘汰设备，质量无法得到保证，对环境污染也十分严重，更谈不上节能。
3、产品达标率低，常多次处理
由于各个金属热处理厂设备陈旧，技术落后，这就导致产品达标率很低，一些产品返修率甚至高达20%，有的要经过多次处理才能够达标。这样重复处理无疑是对能源的极大浪费，更别说实现节能。
4、专业热处理技术人才缺乏
早在20世纪90年代，该问题就已十分突出，截止目前还未得到有效解决。而随着社会进一步发展，专业热处理技术人员青黄不接，很多高校又纷纷取消该专业。笔者认为再过几年该问题将会更加突出。因为随着国有企业热处理技术人才老化，一些新兴私人热处理企业的开办都将直接导致该专业技术人才需求的增加。虽然市场上存在很多与热处理专业相接近的专业，但本质上来说还是存有一定差别，很难培养出高素质、高水平的热处理专业人才。再加之人才大量涌向沿海城市，内陆一些金属热处理厂很难招到合适人才。
二、金属材料人处理节能新技术的应用
1、化学热处理薄层渗入技术。化学热处理薄层渗入技术就是打破人们常认为各种化学元素渗入金属表层深度与性能成正比的认识。实践与理论分析认为，过深的渗层，不但降零件的韧性，且不利于产品综合性能的提高，还浪费能源，增加成本。由于加热时间的增长而使能耗增大，污染上升。为此我国已经采用化学热处理薄层渗入技术，若渗碳层减少30%，则可节电33%。我国用量巨大的自行车钢球生产中，采用薄层渗碳后，不但使生产效率提高42%，节电30%，也使甲醇和煤油的消耗下降52%，寿命提高2倍，取得节能环保双丰收。
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、处理振动时效的技术。在金属制件方面，振动时效处理技术是现在被普遍运用的一种节能技术，主要是为了除去金属制件的多余应力，使产品的外形尺寸和稳定性得到保证。它改变了传统的工艺性质，其加热时间缩短了，成本和能耗也有所下降，而且一定程度上还减少了污染。当前国内制造业的特点就是粗放型的经济增长方式，例如多谐波共振原理，这种技术能大幅降低电能的损耗，与传统技术比较，这种技术能节约2/5的能源，而且能提高约1/3的金属韧性，无论是企业的收益还是产品的质量都有很大程度的提升。
4、热处理的CAD技术。总的来说，热处理是一个资源消费密集的行业，CAD技术在节能技术中也是被广泛应用。它的原理是通过计算机模拟技术，对热处理的工艺流程进行研究和分析。此技术主要是用在喷淋（雾）冷却等环节，另外一个重要的方法是正确选择淬火剂和淬火方法，使渗碳过程加快，控制废气排放量，从而在节能环保的基础上进行生产。这就是为什么热处理CAD技术被广泛运用的原因。在这个过程当中，节能设计中用到的三维温度场计算方法，回收和利用热处理余热方法，对于有效减少能耗有很大的帮助。
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。
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
我国的金属材料节能的热处理产业朝着灵活、低能耗、轻排放、环保的方向发展,金属材料的节能热处理技术要想进一步提升,还需要和防止污染、减少能量排放相结合,才能更好地实现我国金属材料热处理新技术的健康发展。
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[J].科技创新导报，2010,14（11）：25-26.
[2]廖波,肖福仁.热处理节能与环保技术进展[J].金属热处理，2012,01（31）：14-15.
[3]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011,33（03）：6-7.
关键词：金属材料；热处理；节能；新技术；应用
中图分类号： TE08 文献标识码： A
引言
在我国的制造行业中，越来越重视制造和环境的有机、和谐统一，为了促进制造业的可持续快速发展，需要实现制造技术、人文科学以及环境科学之间的有机统一。目前，在我国的钢铁材料中，热处理约占据整体钢材产量的四分之一，其具有高污染、能量消耗大的缺点。因此，需要在我国的金属材料热处理技术中发展节能新技术，进而达到降低能源消耗、保护生态环境以及促进制造业与机械业金属材料热处理工作的又好又快发展的最终目的。
一、金属材料热处理节能技术现存在的问题
我国机械制造行业的迅速发展充分带动了国内生产总值的增长。金属材料热处理行业也在此带动下呈现井喷式发展，各省份都涌现出一大批各种各样的热处理厂。据有关部门不完全统计，在我国各类金属热处理厂就有16 000多家，从业人员近400 000之众。金属热处理是一项耗能十分严重的工艺，约占我国整个能耗的25%，同时也占我国工业总能耗的60%。然而在相同的能耗下，国外一些发达国家的产量却是我国的6倍左右。而就目前情况来看，约有超过70%的金屬热处理厂家没有应用合理的节能技术，管理混乱无序，技术改造落后。我国金属材料热处理行业主要存在以下问题：
1、高耗损，低产出，能源利用率低
早在20世纪70年代，日本、欧洲等一些发达国家和地区在金属热处理能耗上已降到350 kW·h/t以下，而同时期我国却是人家的3～4倍。进入21世纪以来，才逐渐下降到600 kW·h/t左右。
2、金属热处理设备陈旧，工艺技术落后
在一些比较大型的国有金属热处理厂，由于技术限制，节能措施不到位，导致能源利用率偏低。而对于一些小型私人企业，不仅设备陈旧，技术落后，资金也很难到位，常使用一些淘汰设备，质量无法得到保证，对环境污染也十分严重，更谈不上节能。
3、产品达标率低，常多次处理
由于各个金属热处理厂设备陈旧，技术落后，这就导致产品达标率很低，一些产品返修率甚至高达20%，有的要经过多次处理才能够达标。这样重复处理无疑是对能源的极大浪费，更别说实现节能。
4、专业热处理技术人才缺乏
早在20世纪90年代，该问题就已十分突出，截止目前还未得到有效解决。而随着社会进一步发展，专业热处理技术人员青黄不接，很多高校又纷纷取消该专业。笔者认为再过几年该问题将会更加突出。因为随着国有企业热处理技术人才老化，一些新兴私人热处理企业的开办都将直接导致该专业技术人才需求的增加。虽然市场上存在很多与热处理专业相接近的专业，但本质上来说还是存有一定差别，很难培养出高素质、高水平的热处理专业人才。再加之人才大量涌向沿海城市，内陆一些金属热处理厂很难招到合适人才。
二、金属材料人处理节能新技术的应用
1、化学热处理薄层渗入技术。化学热处理薄层渗入技术就是打破人们常认为各种化学元素渗入金属表层深度与性能成正比的认识。实践与理论分析认为，过深的渗层，不但降零件的韧性，且不利于产品综合性能的提高，还浪费能源，增加成本。由于加热时间的增长而使能耗增大，污染上升。为此我国已经采用化学热处理薄层渗入技术，若渗碳层减少30%，则可节电33%。我国用量巨大的自行车钢球生产中，采用薄层渗碳后，不但使生产效率提高42%，节电30%，也使甲醇和煤油的消耗下降52%，寿命提高2倍，取得节能环保双丰收。
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、处理振动时效的技术。在金属制件方面，振动时效处理技术是现在被普遍运用的一种节能技术，主要是为了除去金属制件的多余应力，使产品的外形尺寸和稳定性得到保证。它改变了传统的工艺性质，其加热时间缩短了，成本和能耗也有所下降，而且一定程度上还减少了污染。当前国内制造业的特点就是粗放型的经济增长方式，例如多谐波共振原理，这种技术能大幅降低电能的损耗，与传统技术比较，这种技术能节约2/5的能源，而且能提高约1/3的金属韧性，无论是企业的收益还是产品的质量都有很大程度的提升。
4、热处理的CAD技术。总的来说，热处理是一个资源消费密集的行业，CAD技术在节能技术中也是被广泛应用。它的原理是通过计算机模拟技术，对热处理的工艺流程进行研究和分析。此技术主要是用在喷淋（雾）冷却等环节，另外一个重要的方法是正确选择淬火剂和淬火方法，使渗碳过程加快，控制废气排放量，从而在节能环保的基础上进行生产。这就是为什么热处理CAD技术被广泛运用的原因。在这个过程当中，节能设计中用到的三维温度场计算方法，回收和利用热处理余热方法，对于有效减少能耗有很大的帮助。
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。
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
我国的金属材料节能的热处理产业朝着灵活、低能耗、轻排放、环保的方向发展,金属材料的节能热处理技术要想进一步提升,还需要和防止污染、减少能量排放相结合,才能更好地实现我国金属材料热处理新技术的健康发展。
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[J].科技创新导报，2010,14（11）：25-26.
[2]廖波,肖福仁.热处理节能与环保技术进展[J].金属热处理，2012,01（31）：14-15.
[3]葛欣.金属材料热处理节能新技术的应用[J].中国高新技术企业，2011,33（03）：6-7.