张大为

（福州大学至诚学院，福建 福州 350000）

1 金属材料热处理工艺概述

热处理是金属材料通过一系列手段改变其性质及性能的处理过程，主要包括加热、保温及降温等处理方式。当前在生产生活中各个层面均离不开热处理。通过热处理后的金属材料，其表面的硬度得以增强，同时，采用热处理能够极大提高金属材料的柔韧性，使金属材料的抗磨损及抗疲劳能力得以增强，将热处理后的材料制成金属零件，延长了金属零件的使用时间，在一定程度上实现了节能减排的目的[1]。因此，现阶段热处理的作用被人们多广泛认知，与传统热处理不同的是，现代热处理技术转变了加热-保温-降温的简单流程，而是采用更为高级与先进的技术对金属材料进行处理，这种热处理技术能够更为大幅度提升金属材料的硬度，并降低金属材料脆性，其现实意义较高。

2 金属材料与热处理之间的关系

其一，热处理与金属材料削切关系。金属材料在热处理后，材料的性质得以转变，包括材料的硬度、延展度及柔韧度，因此，热处理能够改变金属材料削切性能。另外，部分金属材料在经过热处理后，其材料稳定性得以改善，在削切过程中能够更好的控制削切角度与力度，进而提升金属处理效果。其二，热处理与金属材料切边关系。金属材料在经过热处理后，其切边将会受到一定的影响，尤其是在改变金属材料硬度、状态及性能后，其切边难度有所提升或下降。其三，热处理与金属材料柔韧性关系。不同的金属数形具有差异性，其硬度、延展度与柔韧度各不相同。金属材料在经过热处理后，其柔韧度得以改变，从而提升金属材料的使用范围，并加强金属材料的稳定性，使金属材料在应用中不会出现氧化问题，延长了金属材料的使用寿命。

3 金属材料热处理工艺技术

（1）化学薄层渗透技术。化学热处理的主要方式是将化学成分薄层渗透到金属材料之上，从而改善金属实际柔韧性和硬度，这种薄层渗透的方式能够改变金属表面形态，从而减低金属材料在生产加工过程中出现浪费。另外，采用化学薄层渗透的金属物质在加工过程中能够降低生产成本，并避免金属加工对环境造成的影响。同时，与传统化学处理模式相比，薄层渗透仅作用于金属表面，无需渗入到金属的内部结构，其处理方法较为简单，所产生的效果较好，具有极高的性价比，能够提升技术材料热处理效率。

（2）激光热处理技术。激光热处理也被称之为激光淬火，是采用激光束照射金属表面，当金属表面的温度快速升高后关闭激光束，在热传导作用下，金属迅速自然冷却，在金属表面形成一层较薄的组织，与常规淬火模式相比，这一方式所处理后的金属表面硬度更高，成为当前常见的金属材料热处理工艺之一[2]。激光作用于金属材料之上具有穿透性强的特征，因此，使用激光进行金属材料热处理，其效果较好，激光能够促进金属表面形成硬度较大的外层，从而提高金属材料硬度，改善金属现有结构。同时，当前多采用计算机系统控制激光进行热处理，这种模式下处理方法与处理技术均采用计算机予以控制，能够进行自动化的激光热处理，显著提升其工作效率，从而进行批量化生产。

（3）超硬涂层技术。超硬涂层并不是一种技术，而是多种涂层技术的合称，其本质是采用多种技术在金属表面制备涂层，该涂层硬度较高，从而实现金属表面硬度的提升。一般用于超硬涂层的物质包括氮化金属、碳化金属、硼化金属及氧化金属等金属衍生物，也包括金刚石、氮化硼、氮化碳、纳米结构及纳米晶等等。将上述物质涂抹于金属表面，采用蒸镀、溅射、沉积、离子镀等高科技形式完成涂层的制备。超硬涂层技术的优势在于方便快捷，对金属材质内部的影响较小，因此，超硬涂层技术是金属热处理中应用最广泛的技术之一，也是当前提高金属表面硬度的主要方式。目前金属热处理涂层技术不断发展，采用更为先进的方式进行金属材料涂层处理，可以更为简单快捷的提升金属材料表面硬度，具有极高的应用效果。

（4）振动处理技术。振动处理也称振动时效处理，是通过振动来消除金属内应力，使常规金属参与内应力逐渐消失，从而实现材料达到屈服强度的目标，最终导致金属材料出现微量变形情况。通过上述方式能够提升金属材料的稳定性，并逐步降低金属材料内部残余内应力。当前实施振动处理金属材料一般通过计算机系统进行控制，使金属在振动中各项参数得以有效控制，在极大程度上提升了材料处理效果，降低材料处理时间，进而提升金属材料振动处理效率。因此，这项技术近年来发展速度较快，众多企业采用此种形式进行金属热处理，能够极大降低了生产成本，同时这项处理模式对生态环境造成的影响极小，达成了节能减排的最终目的。

（5）热处理CAD技术。CAD（Computer Aided Design）也就是计算机辅助设计，CAD技术通过计算机进行智能化模拟，将金属材料热处理的全过程进行建模，从而了解该金属材料热处理过程中可能会出现的各种问题，进行智能化调整后，再应用于实际生产操作之中。这种方式能够不断完善金属热处理效果，采用模拟-分析-研究这一结构对金属材料热处理工艺加以完善，实施预见性、全面性的金属热处理模式。同时，通过CAD技术进行金属材料热处理，能够重点加强金属材料处理前后各项参数的对比，进而掌握金属热处理前后参数变化情况与处理方式、处理时间等变量之间的关系，从而保障热处理效果，根据实际需要制定相应的处理模式，有助于提升金属材料热处理效果。

4 金属材料热处理技术发展趋势

当前科学技术高速发展下，各种金属材料热处理技术均得以全面提升，尤其是近年来各种先进的金属材料热处理技术层出不穷，极大发展和拓展了我国金属制造行业发展。笔者就当前金属热处理相关文献及学术成果加以研究，认为未来金属材料热处理的技术发展应以可控气氛技术为主，所谓可控气氛（Controlled Atmosphere）是指采用控制气体模式加热金属，从而使金属与气体之间形成化学反应，从而导致金属表面形成一层保护层，这层保护层硬度与柔韧度与所用气体及金属材质具有密切关系。一般而言，多采用氢气、氩气、氮气作为可控气氛，使金属表面氧化、脱碳、增碳。能够有效提升金属材料的硬度，生产中多使用2种及2种以上的气体进行热处理，以达成保护金属表面、提升金属表面硬度的目标。在未来对金属热处理技术认识更为深入之后，笔者相信可控气氛热处理技术必然随之显著发展，这项技术操作难度低、生产效率较高，十分适用于生产之中。

5 结语

综上所述，金属材料热处理工艺随着科学技术的发展而进步，现阶段金属材料在经过热处理之后，其硬度、延展度及柔韧度得以增强，采用不同方式的热处理技术，能够保证金属材料质量，并降低生产企业加工成本。因此，研究热处理技术具有较高的现实意义，不仅降低了金属材料的浪费，同时也避免了金属材料生产过程中对生态环境的污染，有效扩大了金属材料的应用范围。

[1]刘磊,白涛．浅谈金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J]．科技视界,2016(5)：115-115．

[2]邓韜．浅谈金属材料热处理工艺及技术发展趋势[J]．城市建设理论研究：电子版,2016(12)．