中外熱處理工藝現(xiàn)狀和趨勢
中國熱處理工藝現(xiàn)狀簡介
熱處理是機械工業(yè)中的一項十分重要的基礎(chǔ)工藝，對提高機械零件內(nèi)在質(zhì)量和使用壽命，加強產(chǎn)品在國內(nèi)外市場競爭能力具有舉足輕重的作用。但是人們認(rèn)識到這一點卻花了相當(dāng)長的時間和很大的代價。由于熱處理影響的是產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，它一般不會改變制品的形狀，不會使人直觀地感到它的必要性，弄不好還會嚴(yán)重畸變和開裂；破壞制品的表面質(zhì)量和尺寸精度，致使制造過程前功盡棄。所以在我國的制造業(yè)中長期存在著“重冷（冷加工）輕熱（熱加工）”現(xiàn)象，以致這個行業(yè)很長時間處于落后狀態(tài)。而機械工業(yè)發(fā)達(dá)國家特別注重?zé)崽幚砉に嚰夹g(shù)的研究和發(fā)展。
建國以來特別是20世紀(jì)80年代以來，我國的熱處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)企業(yè)、從業(yè)人數(shù)、設(shè)備數(shù)量和能力都有大大增長。目前來說，我國在熱處理的基礎(chǔ)理論研究和某些熱處理新工藝、新技術(shù)研究方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距不大，但在熱處理生產(chǎn)工藝水平和熱處理設(shè)備方面卻存在著較大的差距，還沒有完全扭轉(zhuǎn)熱處理生產(chǎn)工藝和熱處理設(shè)備落后、工件氧化脫碳嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、能耗大、成本高、污染嚴(yán)重的局面。
目前在我國工業(yè)生產(chǎn)上大量應(yīng)用的還是常規(guī)熱處理工藝，今后仍將占有重要的地位和相當(dāng)大的比重，但正在日益改進和不斷完善。要以少無氧化加熱、節(jié)能、無污染和微電子技術(shù)在熱處理中的應(yīng)用為重點，大力發(fā)展先進的熱處理成套技術(shù)，利用現(xiàn)代高新技術(shù)對常規(guī)熱處理進行技術(shù)改造，實現(xiàn)熱處理設(shè)備的更新?lián)Q代，全面提高熱處理的工藝水平、裝備水平、管理水平和產(chǎn)品水平，這對于改變我國熱處理技術(shù)的落后面貌，趕上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的先進水平，將起到積極的促進作用
中國熱處理工藝技術(shù)應(yīng)用還不十分廣泛，對熱處理工藝的重視程度還需要提高，特別從事熱處理工藝的人才的培養(yǎng)需要加大，現(xiàn)今熱處理專業(yè)比較冷淡，這些都需要做出大大的改善。另一方面，熱處理環(huán)境給人感覺臟亂差，熱處理工藝控制不夠嚴(yán)格，這些都阻礙了熱處理工藝的發(fā)展，同時阻礙了中國機械制造工藝的發(fā)展。
中國熱處理工藝行業(yè)、學(xué)術(shù)團體
中國全國性的熱處理行業(yè)、學(xué)術(shù)團體是中國機械工程學(xué)會熱處理學(xué)會和中國熱處理行業(yè)協(xié)會。
1.中國機械工程學(xué)會熱處理學(xué)會
英文名稱是CHINESE HEAT TREATMENT SOCIETY ，簡稱CHTS。中國機械工程學(xué)會成立于1936年，下設(shè)29個專業(yè)學(xué)會和30個地方省市學(xué)會，是全國最大的學(xué)術(shù)團體。熱處理學(xué)會成立于1963年，第一任理事長是原上海交通大學(xué)副校長、中科院院士、已故的周志宏教授。當(dāng)前是第八屆理事會。學(xué)會的宗旨是致力于學(xué)科發(fā)展和行業(yè)技術(shù)進步。學(xué)會下設(shè)學(xué)術(shù)，編輯出版、咨詢與培訓(xùn)，青年，周志宏獎勵基金5個工作委員，物理冶金、化學(xué)熱處理、冷卻技術(shù)、可控氣氛熱處理、真空熱處理、典型零件熱處理，感應(yīng)熱處理、計算機應(yīng)用、高能密度熱處理、表面技術(shù)等11個技術(shù)委員會，學(xué)會的常設(shè)機構(gòu)是秘書處，掛靠在原機械工業(yè)部北京機電研究所。學(xué)會的主要任務(wù)是開展國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流、編輯出版《金屬熱處理》、《金屬材料熱處理學(xué)報》、《中國熱處理技術(shù)通訊》等刊物，定期組織、編輯、出版《熱處理手冊》等專業(yè)工具書，教學(xué)用書、技術(shù)叢書、會議文集、定期舉辦國際展覽，組織繼續(xù)教育和培訓(xùn)，承擔(dān)工程項目的論證，評估、咨詢、科技成果鑒定，組織技術(shù)難題攻關(guān)、科技成果的宣傳推廣等。學(xué)會于1981年成為國際熱處理與表面工程聯(lián)合會（IFHTSE）成員，成功地舉辦了1983年IFHTSE的第三次國際大會（上海）、2004年第14次大會（上海）、1993年的第4屆國際熱處理討論會（北京）、2003年的國際淬火冷卻與畸變會議（北京）。學(xué)會的第三屆理事長雷廷權(quán)院士曾被選擔(dān)任IFHTSE的第11屆執(zhí)委會（1994~1995）主席。
2.中國熱處理行業(yè)協(xié)會
中國熱處理行業(yè)協(xié)會的前身是中國機械工業(yè)工藝協(xié)會熱處理專業(yè)協(xié)會，成立于1986年7月。該協(xié)會成立的背景是政府主管部門為在政府和企業(yè)間架設(shè)橋梁，鞏固和發(fā)展專業(yè)化協(xié)作成果，改善企業(yè)的經(jīng)營管理，提高企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，并為今后政府實行宏觀調(diào)控，協(xié)會（同業(yè)會）實行行業(yè)管理打基礎(chǔ)。因此，協(xié)會的會員是企業(yè)。
為了精簡機構(gòu)和減少層次，機械部于1989年決定撤消工藝協(xié)會，建議原下屬的專業(yè)協(xié)會升格為一級協(xié)會。為此，經(jīng)民政部批準(zhǔn)，于1991年成立中國熱處理行業(yè)協(xié)會。理事會是熱協(xié)的權(quán)力機構(gòu)，由會員代表大會選舉產(chǎn)生，秘書處是辦事機構(gòu)，設(shè)在北京機電研究所，協(xié)會的第一任理事長是原機械工業(yè)部陸燕蓀副部長。
熱協(xié)的主要任務(wù)是開展對企業(yè)基本情況的調(diào)查分析，制訂行業(yè)發(fā)展規(guī)劃，為政府部門的決策提供建議。推動行業(yè)間的橫向聯(lián)合和專業(yè)協(xié)作，為企業(yè)提供咨詢服務(wù)，提供技術(shù)經(jīng)濟情報和市場信息，組織企業(yè)間的經(jīng)營管理和生產(chǎn)技術(shù)改造的經(jīng)驗交流，維護會員合法權(quán)益，排解和仲裁會員之間的經(jīng)濟糾紛、組織工人和技術(shù)人員培訓(xùn)，在會員單位中宣傳貫徹?zé)崽幚硇聵?biāo)準(zhǔn)，開展國際間信息交流和合作。
中國熱協(xié)下設(shè)經(jīng)營管理、工藝裝備、工藝材料、教育培訓(xùn)、咨詢服務(wù)、對外聯(lián)絡(luò)6個工作委員會，按照理事會決議和秘書處的計劃開展各項活動。
中國熱協(xié)編輯出版了《中國熱處理年鑒》多期《熱處理工作者通訊》和系列手冊、工具書等，和江西省科院物理所聯(lián)合舉辦《國外金屬熱處理》雜志、和熱處理學(xué)會、北京機電所、熱標(biāo)委會聯(lián)合舉辦《金屬熱處理》、《熱處理技術(shù)通訊》，組織制定“八五”、“九五”、“十五”、“十一五”行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、和學(xué)會聯(lián)合組織二年一次的北京熱處理國際展覽、多次組織會員單位和企業(yè)負(fù)責(zé)人赴歐、美、日本等熱處理技術(shù)先進的國家考察，每次都有很大收獲。
國外熱處理工藝現(xiàn)狀
（1）推廣應(yīng)用高壓氣冷淬火
國外的熱處理廠家非常重視熱處理過程中的冷卻。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)和工藝要求，可進行慢速卻、油淬冷卻、一次性氣淬冷卻等。快速氣氛循環(huán)冷卻采用向冷卻室噴射高壓氣體，由計算機控制流速和流量的變化，以達(dá)到在特定時間內(nèi)冷卻速度，從而實現(xiàn)熱處理過程中所要求的冷卻曲線，確保零件的熱處理質(zhì)量。以前采用氣淬方式冷卻的淬火氣體有氮氣、氦氣等，現(xiàn)在用空氣強烈噴射，使工件在極快速度下冷卻，淬火后表面僅有極薄的氧化色膜，呈灰白色，零件色彩依然美觀，而節(jié)約大量氮氣和惰性氣體，使熱處理成本進一步下降。
真空低壓滲碳與高壓氣淬相結(jié)合是當(dāng)今一種先進的滲碳淬火工藝，它具有滲碳速度快、碳化物組織優(yōu)良、淬火開裂和變形小、節(jié)約能源和滲碳劑原料、滲碳零件表面質(zhì)量好、并有利于環(huán)保等特點。
（2）熱處理設(shè)備采用油冷
風(fēng)機冷卻、熱交換器冷卻、淬火油槽冷卻等所有需冷卻的裝置，全部采用油封式自冷，全面取代水冷循環(huán)系統(tǒng)，整個熱處理爐不用任何冷卻水。例如，熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機冷卻：將原水冷套進出水管改用油管引出，接近風(fēng)機處放一個直徑為102mm的小油箱，油冷卻系統(tǒng)全封閉，當(dāng)風(fēng)機軸承有熱量增加時，被加熱的油比重小，自然向上浮起，引起油自然循環(huán)。在小油箱存油量和自然散熱的情況下，熱油被冷卻后又加入循環(huán)，達(dá)到在不耗油又不需要動力的條件下完全取代水冷。淬火油槽板式換熱器中的水換成冷卻油，冷卻油受到熱油的熱交換而被升溫，油比重的變化引起冷卻油的自身循環(huán)，在爐頂?shù)挠拖渫饧由仙崞浜巷L(fēng)扇的作用，達(dá)到全油冷的效果，節(jié)約大量的冷卻水。
（3）滲氮爐上采用氫探頭
德國的Ipsen公司已應(yīng)用氫探頭和相應(yīng)的技術(shù)測控滲氮爐內(nèi)的氮勢，以對滲氮的爐氣氛進行調(diào)節(jié)和控制，實現(xiàn)滲氮爐的現(xiàn)代化。
（4）燃?xì)廨椛涔?/span>
目前，歐洲的熱處理設(shè)備已大部分采用燃?xì)廨椛涔埽褂锰烊粴饧訜帷?/span>燃?xì)饧訜峒夹g(shù)和裝備在歐洲已十分成熟，天然氣燒嘴已有標(biāo)準(zhǔn)系列，由專業(yè)燒嘴廠制造供應(yīng)，并將燃?xì)廨椛涔艿膬?nèi)管由不銹鋼換成陶瓷，延長使用壽命并提高功率。天然氣加熱提高能源利用率，降低生產(chǎn)成本。
熱處理工藝趨勢
為促進我國熱處理技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)全面了解熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀和水平，掌握其發(fā)展趨勢，大力發(fā)展先進的熱處理新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)，實現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn)”，主要趨勢如下。
新的加熱源
在新的加熱源中，以高能率熱源最為引人注目。高能率熱處理在減小工件變形、獲得特殊組織性能和表面狀態(tài)方面具有很大的優(yōu)越性，可以提高工件表面的耐磨性、耐蝕性，延長其使用壽命。高能率熱處理近年來發(fā)展很快，是金屬材料表面改性技術(shù)最活躍的領(lǐng)域之一，其中激光熱處理和離子注入表面改性技術(shù)在國外已進入生產(chǎn)階段。我國一汽、二汽、西安內(nèi)燃機配件廠等單位，都已建立了汽車發(fā)動機缸套的激光表面淬火生產(chǎn)線，但由于高能率熱處理的設(shè)備費用昂貴等原因，目前我國尚未大量應(yīng)用，但其發(fā)展前景廣闊，今后將會成為很有前途的熱處理工藝。
新的加熱方式
在熱處理時實現(xiàn)少無氧化加熱，是減少金屬氧化損耗、保證工件表面質(zhì)量的必備條件，而采用真空和可控氣氛則是實現(xiàn)少無氧化加熱的主要途徑。在表面加熱方面，感應(yīng)加熱具有加熱速度快、工件表面氧化脫碳少、變形小、節(jié)能、公害小、生產(chǎn)率高、易實現(xiàn)機械化和自動化等優(yōu)點，是一種經(jīng)濟節(jié)能的表面加熱手段，主要用于工件的表面加熱淬火。高能率加熱具有加熱速度快、表面質(zhì)量好、變形小、能耗低、無污
改進原有的淬火介質(zhì)，采用新型淬火介質(zhì)
淬火介質(zhì)是實施淬火工藝過程的重要保證，對熱處理后工件的質(zhì)量影響很大。正確選擇和合理使用淬火介質(zhì)，可以減小工件變形，防止開裂，保證達(dá)到所要求的組織和性能。
在熱處理生產(chǎn)中，常用的淬火介質(zhì)有水、油、鹽類等，它們各有優(yōu)缺點。如用油淬火，雖然對減小工件變形和開裂很有利，但對淬透性較差或尺寸較大的工件淬不硬，且油易老化，對周圍環(huán)境的污染大，有發(fā)生火災(zāi)的危險。為此，要對原有淬火介質(zhì)的性能進行改進，并積極開發(fā)應(yīng)用冷卻速度介于水和油之間、并可根據(jù)需要調(diào)整冷卻速度，同時又經(jīng)濟、安全、無污染的新型淬火介質(zhì)。
無機物水溶液淬火劑和有機聚合物淬火劑是新型淬火介質(zhì)的發(fā)展重點，特別是有機聚合物淬火劑的研究和應(yīng)用尤為引人注目，其優(yōu)點是無毒、無煙、無臭、無腐蝕、不燃燒、抗老化、使用安全可靠、且冷卻性能好、冷卻速度可調(diào)、適用范圍廣、工件淬硬均勻、可明顯減少淬火變形和開裂傾向。從提高工件質(zhì)量、改善勞動條件、避免火災(zāi)和節(jié)能的角度考慮，有機聚合物淬火劑有逐步取代淬火油的趨勢，是淬火介質(zhì)的主要發(fā)展方向，尤其是對于水淬開裂、變形大，油淬不硬的工件，采用有機聚合物淬火劑更是成功的選擇。目前，世界上應(yīng)用最多的是聚烷撐乙二醇(PAG類)淬火劑，它具有逆溶性，冷卻速度在鹽水和冷油之間，適用的淬火鋼種范圍廣，使用壽命長。還有聚丙烯酸鹽(ACR類)淬火劑、聚氧化吡咯烷酮(PVP類)淬火劑和聚乙基惡唑啉(PEO類)淬火劑等，也獲得一定程度的應(yīng)用。
多年來，我國在淬火介質(zhì)的研究和應(yīng)用方面，做了大量的工作，取得了一定的成績，基本上滿足了熱處理生產(chǎn)的需要，但與國外的先進水平相比差距很大，并落后于熱處理其它技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，是熱處理行業(yè)中的一個薄弱環(huán)節(jié)，今后應(yīng)當(dāng)給予重視和加強。
改進老的淬火方法，采用新的淬火方法
為了使工件實現(xiàn)理想的冷卻，獲得最佳的淬火效果，除根據(jù)工件所用的材料、技術(shù)要求、服役條件等，來合理選用淬火介質(zhì)外，還需不斷改進現(xiàn)有的淬火方法，并采用新的淬火方法。如采用高壓氣冷淬火法、強烈淬火法、流態(tài)床冷卻淬火法、水空氣混合劑冷卻法、沸騰水淬火法、熱油淬火法、深冷處理法等，均能改善淬火介質(zhì)的冷卻性能，使工件冷卻均勻，獲得很好的淬硬效果，有效地減少工件的變形和開裂。
新材料與熱處理工藝的緊密結(jié)合
低碳馬氏體是低碳低合金鋼經(jīng)強烈淬火急冷后得到的一種顯微組織結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的綜合機械性能以及良好的冷加工性和可焊性。近二十年來，我國開展了低碳馬氏體及其應(yīng)用研究工作，取得了很大的成績。例如，低碳馬氏體的強度比中碳調(diào)質(zhì)鋼高1/3以上，且綜合性能良好，用來代替某些中碳調(diào)質(zhì)鋼(如高強度螺栓等)，可使構(gòu)件重量成倍減輕；低碳馬氏體還具有很高的耐磨性能，可用來制造某些要求耐磨性好的零件(如拖拉機履帶板等)。總之，低碳馬氏體在石油、煤炭、鐵道、汽車、拖拉機等部門應(yīng)用廣泛，收到了提高性能、減輕重量、延長使用壽命、簡化工藝、節(jié)約能源、節(jié)約合金元素、降低成本等技術(shù)經(jīng)濟效果。
貝氏體鋼能夠空冷自硬，并將冶金熱加工工序與產(chǎn)品成型制造工序相連接，具有良好的強韌性配合、生產(chǎn)工序簡單、節(jié)約能源、污染少、成本低等優(yōu)點，因而引起廣泛的重視。至今國際上空冷貝氏體鋼系列有兩類：一類是以英國P.B.Pickering為首于50年代發(fā)明的MO-B系貝氏體鋼，但因鉬的價格昂貴而使其發(fā)展受到限制；另一類是以我國清華大學(xué)方鴻生教授為首于70年代初期發(fā)明的MN-B系貝氏體鋼，現(xiàn)己發(fā)展有低碳、中低碳、中碳、中高碳系列十多個鋼種，應(yīng)用到耐磨鋼球、襯板、齒板、沖擊錘、刮板、截齒、離心鑄管、汽車前軸、連桿、液壓支架等，取得了很好的技術(shù)效果和顯著的經(jīng)濟效益，成為貝氏體鋼發(fā)展的重要方向。目前我國MN-B系貝氏體鋼己達(dá)到年產(chǎn)15萬噸的規(guī)模，在“九五”末期將達(dá)到70萬噸/年，占到全國特殊鋼產(chǎn)量的5%～10%。
大連鐵道學(xué)院戚正風(fēng)教授等研制成功無萊氏體高速鋼，其合金元素與一般高速鋼相同，碳含量則降低到鋼水凝固時不形成共晶碳化物(萊氏體)、而又能在淬火回火后整體具有足夠的強度、韌性與硬度的水平。這種鋼加工成刀具后，通過滲碳，使表層得到≥70HRC的高硬度和600℃4次回火后仍能保持 67HRC的紅硬性，同時得到55HRC高強韌性的心部，可使刀具使用壽命提高幾倍。
70年代我國與美國、芬蘭等國家同時研制成功A-B球鐵，并獲得了實際應(yīng)用，由于A-B球鐵既具有較高的強度和硬度，又具有良好的塑性和韌性，因而被廣泛用于汽車、拖拉機、內(nèi)燃機的齒輪、連桿、軸類等結(jié)構(gòu)件以及礦山磨球、錘頭等耐磨零件。80年代以后，國內(nèi)外又從A-B球鐵化學(xué)成分與熱處理工藝兩個方面深入進行研究。前者通過提高合金成份來得到鑄態(tài)A-B球鐵，以期取消成本高、工效低的等溫淬火工藝；后者則努力完善熱處理工藝，提高機械化和自動化水平，以提高生產(chǎn)效率。
熱處理的節(jié)能和環(huán)保
熱處理是機械制造業(yè)中耗能最多的工藝之一，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，熱處理生產(chǎn)成本的25%～40%是能源成本。
據(jù)統(tǒng)計，我國的熱處理設(shè)備中，電爐約占90%，裝機總?cè)萘考s為600萬KW，熱處理的年用電量近90億KW.H。由于我國的熱處理工藝和設(shè)備比較落后，能源利用率低，熱處理能耗水平為500～1000KW.H/T，比工業(yè)發(fā)達(dá)國家多2～3倍，因此節(jié)能的潛力很大。熱處理節(jié)能的途徑主要有：(1) 在熱處理工藝方面，改進老工藝，推廣應(yīng)用先進的節(jié)能新工藝；(2)在熱處理設(shè)備方面，改造或淘汰耗能高的落后設(shè)備，發(fā)展新型高效節(jié)能的新設(shè)備；(3)在生產(chǎn)組織管理方面，合理組織熱處理的批量生產(chǎn)，力求集中和連續(xù)性生產(chǎn)，不斷提高熱處理的專業(yè)化生產(chǎn)水平。而搞好熱處理，努力提高熱處理質(zhì)量，延長工件的使用壽命，則是最大的節(jié)能。
開發(fā)和推廣應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼，是80年代熱處理節(jié)能技術(shù)的一項重大進展。應(yīng)用非調(diào)質(zhì)鋼，不僅能顯著節(jié)能，而且減少了生產(chǎn)工序，節(jié)省了材料消耗，降低了成本，還可避免淬火時帶來的變形和開裂，提高了工件的質(zhì)量和使用壽命。目前，非調(diào)質(zhì)鋼多用于取代調(diào)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，今后的發(fā)展趨勢是用非調(diào)質(zhì)強韌鋼來取代調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼，進一步擴大非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用范圍。
熱處理生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染很大，包括排出的廢氣、廢水、廢液、廢渣、粉塵、噪聲、電磁輻射等，且隨著生產(chǎn)的發(fā)展，其危害也日益嚴(yán)重。研究和采用無污染、無公害的熱處理技術(shù)，并對排放的有害物質(zhì)進行有效控制和綜合治理，是消除熱處理污染的主要措施。
1989年聯(lián)合國環(huán)境署決定在全世界推行清潔生產(chǎn)技術(shù)。所謂清潔生產(chǎn)技術(shù)，就是通過對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的綜合防治，減少廢棄物產(chǎn)生，最大限度地保護自然環(huán)境和利用自然資源，即選取清潔的原料，采用清潔的工藝，實現(xiàn)清潔的生產(chǎn)過程，制造出清潔的產(chǎn)品。日本東京金屬技術(shù)研究所金武典夫博士通過分析引起全球性的溫室效應(yīng)、空氣污染、酸雨等對環(huán)境造成的影響，提出了一種“節(jié)能-高效-環(huán)保型熱處理”的綜合體系，它包括了預(yù)處理、熱處理、后處理、技術(shù)保證體系和環(huán)境管理體系，而其關(guān)鍵是將高新技術(shù)應(yīng)用于熱處理生產(chǎn)中。我國已把環(huán)境保護作為一項基本國策，并從1992年開始推進清潔生產(chǎn)技術(shù)。根據(jù)清潔生產(chǎn)技術(shù)的要求，我國現(xiàn)階段熱處理生產(chǎn)的主要控制目標(biāo)應(yīng)是少無污染、少無氧化和節(jié)能，并應(yīng)把真空熱處理和可控氣氛熱處理作為熱處理行業(yè)“九五”期間重點推廣應(yīng)用的清潔生產(chǎn)技術(shù)。
多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝
傳統(tǒng)的熱處理，就主要控制的參數(shù)而言，多為常壓下的溫度時間兩個參數(shù)的熱處理；就工藝方式而言，多為單一的熱處理。這樣熱處理的效果也只能是單一化。為此，要大力發(fā)展多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝。
1多參數(shù)熱處理
1.1真空熱處理
這是一種附加壓力的多參數(shù)熱處理。它具有無氧化、無脫碳、工件表面光亮、變形小、無污染、節(jié)能、自動化程度高、適用范圍廣等優(yōu)點，是近年來發(fā)展最快的熱處理新技術(shù)之一，特別是在進行材料表面改性方面獲得了很大的進展，許多新近開發(fā)的先進熱處理技術(shù)，如真空高壓氣淬、真空化學(xué)熱處理等，也需在真空下方能實施。采用真空熱處理技術(shù)可使結(jié)構(gòu)材料、工模具的質(zhì)量和使用壽命得到大幅度的提高，尤其適合于一些精密零件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，真空熱處理的比例已達(dá)到20%左右，而我國目前約有真空熱處理爐1200臺，占熱處理爐總數(shù)的1%左右，與國外的差距很大。預(yù)計今后隨著熱處理行業(yè)的技術(shù)進步和對熱處理工件質(zhì)量要求的越來越高，真空熱處理將會有較大的發(fā)展。
1.2化學(xué)熱處理
這是一種附加成分的多參數(shù)熱處理。普通化學(xué)熱處理，如滲碳、碳氮共滲、碳氮硼共滲等，分別屬于附加單成分、雙成分和三成分的多參數(shù)熱處理。近年來，又發(fā)展了許多利用新技術(shù)的新型化學(xué)熱處理，如真空化學(xué)熱處理，流態(tài)床化學(xué)熱處理、離子滲金屬、離子注入、激光表面合金化等，均可提高工件的耐磨損及耐腐蝕等使用性能。稀土在化學(xué)熱處理中的應(yīng)用(即與稀土共滲)，能顯著提高滲速，縮短處理周期，并可提高滲層的耐磨性和耐腐蝕性，這是我國的一大特色。此外，固溶化學(xué)熱處理也是一個值得注意的動向，內(nèi)蒙農(nóng)機研究所黃建洪等人開發(fā)了含氮馬氏體化處理(N*M處理)工藝，這是第一個以獲得固溶N的含氮馬氏體為目的的滲氮工藝，已成功地應(yīng)用于剪毛機刀片生產(chǎn)。
1.3.形變熱處理
這是一種附加應(yīng)力的多參數(shù)熱處理。采用壓力加工和熱處理相結(jié)合的工藝，把形變強化和相變強化結(jié)合起來，使材料達(dá)到成型與復(fù)合強化的雙重目的。形變熱處理能提高材料的綜合力學(xué)性能，并可以簡化工序，利用余熱，節(jié)約能源及材料消耗，經(jīng)濟效益顯著。形變熱處理的應(yīng)用廣泛，從結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼到高速鋼都適用。目前工業(yè)上應(yīng)用最多的是鍛造余熱淬火和控制軋制。美國采用控制軋制來生產(chǎn)高硬度裝甲鋼板，可提高抗彈性能。我國兵器工業(yè)系統(tǒng)開展了火炮、炮彈零件熱模鍛余熱淬火、炮管旋轉(zhuǎn)精鍛形變熱處理、槍彈鋼芯斜軋余熱淬火等試驗研究，取得了很好的效果。
2復(fù)合熱處理
復(fù)合熱處理是將兩種或兩種以上的熱處理工藝復(fù)合，或?qū)崽幚砼c其它加工工藝復(fù)合，這樣就能得到參與組合的幾種工藝的綜合效果，使工件獲得優(yōu)良的性能，并節(jié)約能源，降低成本，提高生產(chǎn)效率。如滲氮與高頻淬火的復(fù)合、淬火與滲硫的復(fù)合、滲硼與粉末冶金燒結(jié)工藝的復(fù)合等。前述的鍛造余熱淬火和控制軋制也屬于復(fù)合熱處理，它們分別是鍛造與熱處理的復(fù)合、軋制與熱處理的復(fù)合。還有一些新的復(fù)合表面處理技術(shù)，如激光加熱與化學(xué)氣相沉積(CVD)、離子注入與物理氣相沉積(PVD)、物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)等，均具有顯著的表面改性效果，在國內(nèi)外的應(yīng)用也日益增多。
需要指出的是，復(fù)合熱處理并不是幾種單一熱處理工藝的簡單疊加，而是要根據(jù)工件使用性能的要求和每一種熱處理工藝的特點將它們有機地組合在一起，以達(dá)到取長補短、相得益彰的目的。例如，由于各種熱處理工藝的處理溫度不同，就需要考慮參加組合的熱處理工藝的先后順序，避免后道工序?qū)η暗拦ば虻牡窒饔谩?/span>
熱處理生產(chǎn)的自動化和專業(yè)化
電子計算機在熱處理中的應(yīng)用，包括計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助生產(chǎn)(CAM)、計算機輔助選材(CAMS)、熱處理事務(wù)辦公自動化(OA)、熱處理數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)等，它為熱處理工藝的優(yōu)化設(shè)計、工藝過程的自動控制、質(zhì)量檢測與統(tǒng)計分析等，提供了先進的工具和手段。計算機在熱處理中的應(yīng)用，最初主要用于熱處理工藝程序和工藝參數(shù)(溫度、時間、氣氛、壓力、流量等)的控制，現(xiàn)在也用于熱處理設(shè)備、生產(chǎn)線和熱處理車間的自動控制和生產(chǎn)管理，還有的用計算機進行熱處理工藝、熱處理設(shè)備、熱處理車間設(shè)計中的各種計算和優(yōu)化設(shè)計。
在熱處理中引入計算機，可實現(xiàn)熱處理生產(chǎn)的自動化，保證熱處理工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的再現(xiàn)性，并使熱處理設(shè)備向高效、低成本、柔性化和智能化的方向發(fā)展。計算機在熱處理中的應(yīng)用國外已十分普遍，例如，日本一家摩托車廠的熱處理車間，有連續(xù)式滲碳爐、周期式滲碳爐、連續(xù)軟氮化爐等共37臺設(shè)備，從開始送料，到最終產(chǎn)品檢驗，全部由計算機控制，每班只需要三個人操作，一人在計算機室內(nèi)負(fù)責(zé)全部生產(chǎn)、技術(shù)和質(zhì)量管理，一人在現(xiàn)場巡回檢查，一人負(fù)責(zé)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗，生產(chǎn)效率極高。我國在熱處理行業(yè)中應(yīng)用計算機還是近十多年的事情，目前國內(nèi)研制生產(chǎn)的熱處設(shè)備已越來越多地引入了微機控制，極大地提高了設(shè)備的自動化水平和生產(chǎn)效率。在熱處理工藝過程的實時控制、計算機輔助設(shè)計、計算機模擬和數(shù)學(xué)模型的開發(fā)應(yīng)用等方面，也取得了一定的成績。
機器人在熱處理中的應(yīng)用，可以有效地改善工人的勞動條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。目前主要是用來進行自動裝卸料。由于熱處理的生產(chǎn)環(huán)境差、勞動強度較大，也由于熱處理生產(chǎn)向自動化、集成化、柔性化的方向發(fā)展，因此，今后機器人在熱處理生產(chǎn)中的應(yīng)用將日趨增多。
專業(yè)化生產(chǎn)是現(xiàn)代工業(yè)的基本特征之一，也是促進熱處理行業(yè)技術(shù)進步的一種重要手段。目前工業(yè)發(fā)達(dá)國家的熱處理專業(yè)化程度已達(dá)到80%以上，而且工業(yè)越是發(fā)達(dá)的國家，其專業(yè)化水平也越高，而我國只有20%左右。即使這些為數(shù)不多的熱處理專業(yè)廠，也由于組織管理不善，設(shè)備利用率較低，新技術(shù)、新工藝采用不多，熱處理標(biāo)準(zhǔn)貫徹執(zhí)行不夠，能耗較高，產(chǎn)品質(zhì)量較差。
因此，今后要有目的、有重點地扶持一批有條件的熱處理廠和車間，使其成為熱處理專業(yè)廠和協(xié)作點。對熱處理專業(yè)廠要進一步加強管理，積極采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化組織生產(chǎn)，形成技術(shù)、經(jīng)濟和服務(wù)上的優(yōu)勢，充分發(fā)揮專業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)越性。此外，熱處理工藝材料，如各種淬火介質(zhì)、滲劑、保護涂料、清洗劑、加熱鹽、保護氣氛和可控氣氛的氣源等，也要固定生產(chǎn)單位，進行專業(yè)化生產(chǎn)，不斷提高質(zhì)量和擴大品種，并盡可能實現(xiàn)規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。
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