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金属材料热处理新技术研究

发布时间：2021-10-13T08:57:18.109Z来源：《科学与技术》2021年16期作者：方锐许伟李瑞凯

[导读]本文介绍了金属材料的三种类别、两种特性以及金属材料热处理的三个环节和六个新技术

方锐许伟李瑞凯

齐齐哈尔和平重工集团有限公司热表处理分厂黑龙江齐齐哈尔161000

摘要：本文介绍了金属材料的三种类别、两种特性以及金属材料热处理的三个环节和六个新技术。金属材料包含黑色金属、有色金

属、特种金属，具有耐久性和疲劳性，在热处理中需要依次进行加热、保温和冷却，热处理的新技术有激光热处理技术、CAD技术、化学

薄层渗透热处理技术、振动时效处理技术、真空热处理技术和超硬土层处理技术。

关键词：金属材料；热处理；新技术

前言：金属材料的特性主要包括耐久性和疲劳性。对于金属的耐久性来说，金属材料的耐久性决定了金属抗击打、抗腐蚀、抗变形、

抗磨损的能力，由此可见，金属材料的耐久性实质上就是金属材料的强度、刚度、韧性等综合性能。对于金属的疲劳性来说，在金属加工

环节使用恰当的热处理技术可以让金属材料具有更强大的性能。

1金属材料的类别、特性、热处理流程

1.1金属材料的类别

第一，黑色金属材料是一种比较常见的钢铁材料，例如，碳元素成分在0.218%-2.11%范围内的钢、碳元素成分超过2.11%的铸铁、工业

生产的纯铁，这些金属材料都属于黑色金属，如果从更广泛的层面来看，锰和锘也属于黑色金属材料的范畴。第二，有色金属材料范围较

广，不包含铁、锰、锘的其他金属和对应的合金都可以算作有色金，较高的强度和硬度是有色金属最大的优点。有色金属还可以进一步细

分成不同的金属类别，如重金属等。第三，特种金属材料有着固定的功能和特别的使用方向，特种金属可以根据功能和结构进行划分，特

种金属材料主要运用了纳米技术，该技术的应用可以全面增强金属材料的各方面性能，性能更强大的金属材料可以满足不同行业的需要。

1.2金属材料的特性

对于金属的耐久性来说，金属材料一直受到腐蚀或撞击会让材料表面出现裂缝，金属材料的耐久性决定着金属对环境影响的抵抗能

力，如抗腐蚀能力和抗氧化能力等，金属材料的耐久性决定着金属材料的抗击打能力和其他的物理性能，金属材料的综合性取决于热处理

技术的应用效果，也就是热处理应力，所以要对热处理应力进行控制，避免热处理剩余应力影响耐久性。

金属材料的疲劳性具体是说金属材料持续受到不同强度荷载的影响，表面未发现变形问题却突然间裂开的情况，突然裂开的情况与金

属材料实际的强度和刚度无关，而是受到疲劳性的影响[1]。有很多金属材料的零件或轴承在长时间的运转和使用中突然出现故障，无法继

续使用，基本都与金属材料的疲劳性有关，这也是很多机械设备老化需要及时更换的原因。如果金属材料的温度在加工期间迅速降低，金

属材料将会在温度应力的作用下形成裂缝，所以要在加工中控制好热处理的温度，避免温度骤升骤降，要让金属材料在合适的温度环境下

进行加工，通过增强金属材料的疲劳性减少金属在加工和热处理中的损坏。

1.3金属材料的热处理流程

金属材料热处理需要经过加热环节、保温环节、冷却环节。加热环节是热处理整体工序中最基础的过程，现阶段的金属热处理往往会

用真空热处理来代替传统热处理中燃烧加热的方法。热处理人员要密切注意保温环节的保温时间，恰当的保温时间能够让金属持续发生反

应。金属热处理的冷却环节是加热、保温后的重要环节，不同的冷却时间和冷却速度会形成不同质量和性能的金属材料。

2金属材料热处理的新技术

2.1激光热处理

金属材料热处理的方法包含激光热处理技术，激光热处理技术主要运用了高能量激光束，这种激光束有着相当高的热量和非常强大的

穿透能力，如果将激光照射在金属的表面，金属材料就会在高热量的作用下迅速升温，当金属达到相变点的时候，就完成了金属的热处

理。这种热处理技术有着激光束较密集的特点，使用时需要较大的功率。经过激光热处理的金属材料具有更高的强度和硬度，能够有效避

免金属表面受到磨损，激光热处理技术在重工行业的金属热处理中有着较为广泛的应用。

2.2CAD热处理

CAD热处理技术主要使用了计算机来构建金属热处理的模拟系统，通过模拟系统对金属热处理过程进行模拟，能够让工作人员更好地

掌握金属的热处理过程和分析金属的变化情况，还能帮助工作人员快速找出金属热处理中的不足之处，避免实际处理时发生其他问题。

CAD热处理技术可以结合信息技术更快速地对热处理过程中的数据进行计算，并且能够精准地将仿真模拟中金属材料的形状和性能呈现出

来，有效防止金属在热处理