金属材料应用及热处理技术研究

来源:金属热处理300问作者:郭海祥

  摘要:在自然界中,金属材料是资源比较丰富的材料之一。由于它自身良好的物理、化学性质,至今已被广泛应用于工农业生产和日常生活之中,其中在机械领域的应用最为广泛,据有关资料统计,金属材料在机械领域的应用量占到了八成。金属材料不仅具有丰富的资源,而且种类多样,在经过冶炼、轧制之后得以使用的较为多见。下面就金属材料的应用和金属的热处理技术加以探讨和分析。
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  关键词:金属材料;应用;热处理技术
  金属材料本身具有良好的物化性质和优秀的力学性能,在工业领域得到了广泛的应用。在金属材料的处理技术中,热处理技术最为常见,这种技术不仅能够把金属材料本身的性能潜力充分发挥出来,还能提高产品质量,减少资源的浪费,节约材料,进一步增强产品的使用功能,增加经济效益。在最早使用热处理技术的国家中,我们国家也在其列,早在汉朝时就有了一些关于热处理技术的记载,如“水与火合为淬”就是对这种技术的概括。时至今日,我国在热处理方面更是取得了很大的进步和突破。
  1.金属材料的应用
  1.1.纳米金属材料的应用
  纳米作为一种新型的技术被应用在了金属材料中,纳米金属材料具有很好的功能特性和优秀的力学性能,目前已被应用于很多领域中。
  1.1.1.纳米结构的WC―Co硬度和耐磨性
  在工业中,纳米结构具有WC―Co强硬度和耐磨性,使用量是非常大的。目前主要在保护涂层以及制造切削工具中,因为纳米结构的WC―Co的硬度和耐磨性要明显优越于一些粗晶材料,在这过程中,力学性能还能提高一个等级,并且还有继续提高的可能。
  1.1.2.铝基纳米复合材料的高强度
  铝基纳米复合材料的最明显的性质就是高强度,它的结构是非晶基体上的α―A1粒子,这些α―A1都是有着纳米尺度的,而且是在非晶机体上呈弥散状分布。另外,铝基纳米复合材料还具有良好的抗疲劳性,其他程序中雾化的粉末还可以做成棒材,用于加工一些具有高强度性质的小部件,是高强度小部件的首选材料。
  1.1.3.电沉积的纳米晶体――镍
  电沉积薄膜上的柱状晶结构,可以被脉冲电流破碎掉,再经过温度的控制、PH值的控制以及镀液成分的有效控制,就可以使电沉积的镍晶粒尺寸达到10nm,甚至小于10nm。镍晶粒在350K的情况下能够发生反常长大,再将其偏析在晶界之上,也就可以实现结构稳定了。这在蒸汽发电机叶轮的修复方面有着广泛的运用。
  1.2.多孔金属材料的应用
  多孔金属材料也是一种功能性很好的材料,在当前社会有较快的发展。由于其具有良好的渗透性和耐腐蚀性,以及高强度、耐高温的良好性能,主要用于制作过滤器、电池的电极、消音器等一些材料,广泛应用在了冶金、医药、原子能等行业中。
  多孔金属材料的良好渗透性,可以用于制作过滤器,主要利用孔道对流体中粒子的阻留将液体或者是气体进行过滤或分离,达到分离的效果,进而起到净化的作用。多孔金属材料的良好的耐高温性能,可以用于热交换和加热的程序中,另外通孔体还可做成加热器或者是散热器。多孔金属的阻火能力与高渗透性能还可以使之做成灭火器,在日常生活中或消防事业中都有广泛的使用。
  多孔金属材料具有良好的吸收电磁波的性能,这种性能可以用于电磁的屏蔽,也可以做电磁性质的兼容器件。并且具有良好的散热性,要比其他金属网的屏蔽效果更好一些,适用于一些比较轻便、体积比较小的移动设备。
  2.热处理技术的研究
  2.1.传统的热处理技术
  传统热处理技术的热原理是对工件进行加热而改善其整体性能,一般的热处理包括表面热处理和化学热处理,其过程要经过退火正火淬火以及回火这么四个步骤。退火,先将金属加热,一段时间之后再将其冷却,这种热处理的环节就是退火。正火,先将金属加热,温度要达到Ac3(Acm)以上,然后进行保温,取出之后再在空气中冷却的过程就是正火。淬火,所谓淬火,也是先将金属加热,温度要达到Ac3或Acl以上,保温之后,冷却时要以大于临界冷却的速度进行,从而获得马氏体组织,这种过程叫淬火。淬火之后一定要加以回火才能达到最佳效果,回火能够决定工艺的完善程度。
  2.2.新型的热处理技术
  2.2.1.热处理的新材料和新设备
  随着社会的发展,技术的进步,热处理技术也得到了新的发展,其材料和设备也得以更新。在新材料方面,生态淬火剂的发明和使用发挥了着很大的作用,能够使热处理的工艺发挥到最佳状态,常见的的生态淬火剂有熔盐、冷热矿物油、NiAl金属化合物等等,在工业领域和日常生活都有广泛的应用。在新设备方面,如:真空加热高压气淬设备的发明和使用,在热处理技术领域有着重要的地位和作用,标志着这一技术的跨越性进步。另外还有密封渗碳高压气淬炉和低压渗碳双室高压气淬炉的使用,也大大提高了热处理技术的效率和质量。
  2.2.2.真空热处理和感应热处理
  真空热处理顾名思义就是将热处理技术与真空技术的结合,有一部分是在真空的状态下完成的,一部分的工艺也是在真空的状态下解决的,真空热处理的优势在于它可以使金属材料更加干净明亮,在外观得到改善的前提下还能使金属材料的性能得到更好地提高。感应热处理主要是利用的电磁感应对工件进行加热的技术,在加热的过程中,具有速度快、效率高的优点,而且能够提高产品的质量。总体来说,新型的技术具有高质、低耗、高效等特点,是以后发展的目标和方向,并且这些特点也是传统的热处理技术很难达到的。
  3.结束语
  在当今社会,国际竞争比较激烈,能否在技术领域有所开拓是衡量一个国家综合国力的一大方面。我国作为最早使用热处理技术的国家之一,在金属材料和热处理技术领域取得了很大的成就,当然在以后的竞争中还面临着许多挑战。随着一些新材料、新设备的发明和使用,期待着我国在热处理技术方面有更大的突破和发展。
  参考文献:
  [1]陈晓洪.金属材料及热处理技术[J].工业技术,2012(9)
  [2]樊东黎.热处理技术进展[J].金属热处理,2007,32(4).