徐海英
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摘要：金属材料与各种科学活动以及经济社会有着密切的联系，人类社会发展到今天。随着时代的进步和科技的发展，金属的替代品不断地被研发出来，金属材料热处理技术也得到了前所未有的提高，下文将对其发展现状及未来发展方向进行简要的叙述和分析。
关键词：金属材料热处理技术；现状；发展方向
前言
金属材料是人类发展的最重要材料之一，无论哪个时代，金属材料都在人们的生活中发挥着巨大的作用。金属材料根据其特点具有韧度高、硬度强度大等特点，而且金属材料容易获得，且不少金属制作简易。随着现代金属工艺的发展和推广、科学技术的发展壮大，金属材料在机械制作、国防领域、工业、农业、电子信息等行业，都有明显的性价比优势和广阔的发展前景市场。
1.金属热处理技术的现状
1.1普通热处理
普通热处理的目的在于改善金属组织结构、调整强度、硬度、韧性，改善金属的加工性能，不改变金属的化学成分。主要工艺为退火、正火、淬火及回火。
退火是将钢加热到工艺要求值，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得平衡状态的热处理工艺。退火的目的主要有降低硬度，以利于金属机工性能；细化晶粒，提高塑性及韧性；消除内应力。
正火是将钢加热到Ac3以上30-50℃或Acm以上30-50℃，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用是将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，从而解决钢的晶粒粗大和组织不均匀问题。
淬火是将钢加热到Ac3或Ac1以上30-50℃，保温后在淬火介质中快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。由于淬火时工件容易产生裂纹或形变，在工艺上还要严格控制淬火加热温度、合理选择淬火介质、正确选择淬火方法，以获得更好的淬火效果。
回火是将淬火钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却使其转变为稳定的回火组织。回火的主要目的是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时使钢获得所需的力学性能。
普通热处理技术在我国机械工业生产中得到广泛应用，并在设备、工艺方面取得良好的发展。如高压气瓶生产中，经钢板多次冲拔形成的杯形体，每次冲拔后均需进行退火，以细化晶粒、消除内应力，防止后续冲拔作业中产生断裂、变形。
1.2表面热处理
表面热处理是对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。主要工艺为：表面淬火和化学热处理。
表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法。表面淬火的主要目的是获得高硬度、高耐磨性的表层，而心部仍保持良好的韧性，常用于机床主轴、齿轮、发动机曲轴等。
化学热处理是将工件置于一定的化学介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变工件表层的化学成分和组织，获得所需的力学性能和理化性能。依据所渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、渗硼、渗铝等。如果同时渗入两种以上元素，则称之为共渗，如碳氮共渗、铬铝硅共渗等。
表面热处理技术在机械工业中得到良好的应用，如电感应加热表面淬火法，由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度，随即向工件喷水，将工件表层淬硬。由于加热设备及淬火设备简单、生产效率高、成本低，在工业生产中应用广泛。
2.金属热处理技术的发展方向
2.1发展新的加热源
金属热处理传统的加热源主要有燃料加热源、电加热源，近年来新诞生了一种高能率加热源，如激光束加热源和电子束加热源等；它主要用于定向地对工件表面施加极高能量密度的加热，利用这种方法可以使工件表面温度快速升高，从而在极短的时间内，将工件欲处理区表层的温度上升到相变温度以上或熔融状态，然后再让工件自身冷却直至其表面硬化或凝固，最终使得其表面某些特性发生改变。这种高能率热处理可以减小工件的变形，使工件获得特殊的组织性能和表面状态，提高了工件表面的耐磨性和耐蚀性，延长了工件的使用寿命，在提高经济效益方面具有很大的优越性。
科学技术的快速进步对热处理技术的发展奠定基础，先进科技产物的新的加热源的产生带动了热处理技术的发展，发展新的加热源是现代热处理技术中的重大研究课题。新的加热源衍生的高能率热处理近年来发展迅速，国内外已将激光热处理和离子注入表面改性技术投入生产，但由于高能率热处理的设备费用昂贵等原因，目前国内外尚未大量应用，但其具有广阔的发展前景。
2.2发展新的加热方式
加热是金属热处理主要工序之一。选用合理的加热方式可以保证和提高金属热处理的质量。加热时，应保持温度适当而均匀以避免或减少金属表面氧化、脱碳，保证工件表面质量：同时还应控制加热速度，保证金属材料进行适当的相序转变。
传统的加热方式是燃料加热，工件与热源直接接触加热；为了改变热源直接接触工件而引起的表面氧化、脱碳，发展为间接加热方法，如将工件埋在熔融盐液等介质中加热，可以基本上避免氧化，减少脱碳。电加热法的发展应用，使金属热处理的加热方法更趋完善，加热温度更易于控制，同时避免了环境污染。可控气氛加热和真空加热的发展，实现无氧化加热，使金属表面化学成分能够稳定、合理地调整到预定要求，可控气氛加热和真空加热的发展是工业加热和热处理技术的一次重要变革。
3.促进金属材料热处理技术快速发展的措施
3.1改良设备工艺，提高处理效率
针对目前许多热处理车间的技术工艺落后现状，在没有足够的资金更新的情况下，可以进行适当的技术改良，以暂时性提高热处理的效率。部分仍在进行手动化操作的热处理车间需要进行设备的自动化或半自动化改良；部分过于老旧的热处理炉可以考虑更换部分保温材料，换成新式的材料，以提高热处理炉的保温和升温效果。
3.2引进先进技术，保证产品质量
我国想要在短时间内靠自主研究提高渗碳、残余应力消除等热处理技术的水平有一定的困难，因此有引进国外同类先进技术的必要。但在引进时应注意国内的研究现状，避免引入国内研究已经有相当成果的技术工艺，否则只会造成技术浪费。具体来说，我国目前针对金属热处理技术的研究成果主要体现在失效分析、力学性能与马氏体组织上，这些方面的热处理技术引进可以相对放缓，要把目光更多地投注在国内有所需求，但仍呈现空白或研究稀少的技术领域上。
3.3培养技术人才，强化技术实践
为了保证涂层、激光熔覆等新型热处理技术能在实践中得到有效应用，一方面要加强对热处理技术人才的培养，调整技术人才和研究人才的比例，另一方面要增强现有热处理研究人员研究方向与实际需求的联系，真正实现产、学、研的一体化。金属材料热处理技术的研究者应注意与热处理生产人员的交流，了解我国热处理工艺真正需要的技术支持，以此为指导确定研究方向，提高热处理技术的研究能效。
4.总结语
随着未来金属材料需求的增大，金属材料的发展将会面向微型化、高性能、低成本等方向发展。并随着这类的发展影响下，整个金属材料也将会发展出更好更快的生命力。我们可以相信，在科技工作者和政府的共同努力下，金属材料行业将会出现更加繁荣的未来。
参考文献：
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