宫莹莹
沈阳宇杰建设工程有限公司，辽宁 沈阳 110000
摘要：近年来，金属工程建设的发展迅速，热处理是机械制造过程中最重要的环节之一，对金属进行热处理可以使得其性能得到有效提升。在机械工业中，钢铁具有相对较多的实际应用，并且其微观结构相比于其他金属材料更加的复杂，因此必须对金属进行热处理使得其性能得到进一步优化。文章选取了有代表性的钢铁材料，对其进行热处理并进行具体的分析和研究。
关键词：热处理工艺；金属材料抗疲劳；性能影响分析
引言
在金属材料生产制造过程中，热处理是最关键的一步，约占生产过程的四分之一，这个过程中对于电能的消耗也是非常巨大的，相关数据显示，在2019年的前八个月中，工业用电量已经超过了三万亿千瓦时，在消耗的大量电能中，金属热处理所消耗的电能将近一半，在金属热处理过后，还会对环境造成污染。近些年来，我国可持续发展战略不断的深入，营造一个和谐、美好的环境已经成为重点。为了响应国家相关政策，金属材料行业也在不断的进行技术改进，希望可以在降低能耗的同时减轻对环境的污染，为工业制造的发展、为国家的可持续发展做出贡献。
1金属材料热处理变形的影响因素
在金属材料的热处理过程中，影响金属材料变形的主要因素有：（1）温度的影响，金属材料具有其自身的临界加热温度点，并且在金属材料进行热处理之后，随着热处理温度的降低，耐高温性逐渐降低。在某个临界温度点，金属材料的热应力及结构的张力不断变化导致金属材料的性能受到严重影响，温度是热处理过程中金属材料变形的重要因素。（2）冷却介质的影响，金属材料的大多数热处理过程中重要的一环就是淬火介质的使用，但搅拌方法和高速冷却介质的速率等因素也会影响材料的变形，最终由于材料组织的改变导致金属材料本身的变化。在进行大量有关实验后，可以得到冷却剂对金属材料的稳定性会产生重要的作用。（3）预处理的间接作用，进行具体的加工步骤之前，某些材料需要经过预处理，以消除金属材料的原始内部张力。通常，预处理的工艺技术是一种标准化方法。由于其要求的空间规模较大，标准化过程中的冷却环节都堆叠冷却的可能。在此过程中，金属材料未充分冷却，这些问题会直接对金属材料的性能造成严重的影响。
2金属材料热处理技术的现状
2.1工艺落后、设备破旧
我国工业生产经过了几十年的发展，已经具有了一定的规模，并且在国内生产总值中占比越来越高。金属材料热处理行业也是如此，经历了快速发展。虽然我国的金属热处理已经有了一定成就，但与国际先进的金属热处理行业还是存在一些差距的。我国的金属热处理设备都是一些使用年限过久的机械，在对金属材料进行热处理时，经常会出现一些故障，并且与现在的节能设备相比，消耗能源太多，不能符合国家对相关行业制定的标准。在一些小型的金属制造厂，其生产设备更破旧。其中一些企业可能会为了减少成本而选择购买已经淘汰了的金属处理设备，不仅造成了巨大污染、资源浪费，最后生产的产品质量都得不到保障。这些已经被淘汰的破旧设备出现故障的可能性非常高，需要经常进行维修，而在维修中消耗的电力资源也是非常巨大的。在这些小型生产厂中，工艺水平也达不到标准，产生的污染也会更多，对环境造成了巨大破坏。
2.2能耗较大且利用率低
我国作为一个制造业大国，在工业中的能源消耗是非常多的，其中很大一部分都消耗在金属材料的热处理上。金属材料的热处理在工业能源消耗中占据很大的比例，这与一些先进国家相比是有较大差距的，大量的消耗使得能源更为紧缺，所以节能已经成为金属材料热处理的重要发展方向。在这方面要向一些发达国家学习，将我国金属热处理过程中六百千瓦时每吨的能耗降到世界平均水平。现如今要不断发展新技术，将能源消耗降下来，并且提升利用率，减轻对能源的浪费现象。只有将金属材料热处理技术存在的问题解决，才能真正的达到节省能源、提升利用率。
3热处理工艺对金属材料抗疲劳性能影响分析
3.1金属材料热处理技术的节能方面的运用
表面淬火热处理技术对金属性能的影响，从根本上改善了金属表面组织和性能，消除了金属材料直接淬火降低产量的传统高温热处理技术，过程中的材料消耗减少。此外，表面淬火加工技术可以使用数字机床直接在流体生产线上工作，节省生产时间，提高机器利用率。如钢铁生产使用传统过程来注意机械功率密度、硬度、速度等与钢铁损耗量的关系。但使用表面淬火技术可以直接改变钢的表面结构，在热处理后使钢表面硬化。表面淬火热处理时间缩短优于常规热处理，过程得到改善，也需要注意开发过程中存在的问题。金属热处理过程中，某些合金元素易于蒸发，并非所有的金属热处理过程都可实现节能和减排。
3.2真空热处理技术的应用
真空热处理是一种在真空环境中进行的技术，在这样的环境中对金属材料进行热处理，就可以实现低压渗碳金属材料表面工艺，最后高温渗碳，使得金属材料所需要的生产周期大大缩减。这种技术对于热处理技术的要求十分高，并且真空状态无法实现，所以并不能大规模的应用。我国的金属材料热处理中应用真空技术比重非常小，只有百分之五左右，而一些发达国家占比已经达到了百分之二十。由此看来我国的真空热处理技术还是需要很长的发展时间。
3.3激光热处理技术的应用
激光具有较强的能量，并且穿透力极强，在这两个特点下，就可以将激光应用到金属材料的热处理中。通过使用高能量的激光对金属材料的性能做出快速改变，增强了金属材料的各种属性（如刚度、耐磨度等）。如果要想是某金属材料有极小的变形程度，就可以使用激光热处理技术。汽车零件（发动机、轮毂等）需要高强度、高硬度、高耐磨，等属性，利用激光对金属材料进行处理过后，就可以运用到汽车上了。激光热处理技术在进行操作时，只需要一台电脑就能实现，并且可以选距离控制，在节省了人力资源的同时，也达到了节能的目标.
3.4不同热处理状态下的微观组织演化
Fe-12Cr马氏体钢包壳管材冷轧及在不同温度下保温30min和15min后的微观组织。可以看出，在未经正火处理的冷轧态下，合金中存在大量的碳化物粒子；当在980～1050℃下保温30min后，大量析出的碳化物粒子可以重新固溶于奥氏体中，经水淬后，形成马氏体组织。随正火温度的升高，碳化物粒子的残存量越来越少，至1050℃下，只存在极少量碳化物粒子。另外，对形成马氏体的原奥氏体晶粒尺寸进行了统计，原奥氏体晶粒尺寸会随正火温度升高而增加，在980℃×30min时，原奥氏体晶粒尺寸约为9μm，在1050℃×30min时，晶粒尺寸增加至12μm。研究表明，原奥氏体晶粒尺寸会对马氏体钢的力学性能产生影响，尺寸越大，强度和塑性均越低。此外，在抑制奥氏体晶粒过大的同时，需要让粗大碳化物粒子回溶至奥氏体中，以此保证马氏体钢获得最优的力学性能。对不同正火温度处理的马氏体钢中碳化物粒子的体积分数进行了统计，结果表明随温度的升高，碳化物粒子体积分数逐渐下降，说明碳化物逐渐重溶至奥氏体中，在1050℃下保温15～30min时，碳化物粒子体积分数仅为0.15%左右。
结语
传统的金属材料热处理设备、处理技术已经不能够符合现代的发展需求，所以新设备、新技术的应用已经不可阻挡。新技术也是未来金属制造行业以及工业的发展目标。新技术的应用不仅降低了能源的消耗，还减轻了对生态环境的污染，提升了金属产品的质量，为企业的未来发展打好了基础。
参考文献
［1］陈鑫卉.电化学噪声技术原位监检测缓蚀剂对金属材料的保护性能研究［D］.杭州：浙江大学，2017.
［2］吴晶.耐铝液腐蚀—磨损金属材料的筛选及其试验设备的研制［D］.广州：华南理工大学，2016.