我國熱處理的現(xiàn)狀及發(fā)展方向

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1、第22卷第2期兵器材料科學(xué)與工程Vol.22No.21999年3月ORDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERINGMar.1999我國熱處理的現(xiàn)狀及發(fā)展方向李茂山趙寶榮吳光英張克儉(兵器工業(yè)第五二研究所)(江蘇光英爐業(yè)有限公司)(北京華立精細化工公司)摘要從多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝、加熱源和加熱方式、淬火介質(zhì)和淬火方法、熱處理設(shè)備、新材料與熱處理工藝相結(jié)合、節(jié)能和環(huán)境保護、熱處理生產(chǎn)的自動化和專業(yè)化等七個方面,較為全面地論述了我國熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向。關(guān)鍵詞金屬熱加工工藝熱處理材料工程熱處理是機械

2、工業(yè)的一項重要基礎(chǔ)技術(shù),通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機械零件和工模具都是要經(jīng)過熱處理的,而且,只要選材合適,熱處理得當(dāng),就能使機械零件和工模具的使用壽命成倍、甚至十幾倍的提高,實現(xiàn)“搞好熱處理,零件一頂幾”的目標,收到事半功倍的效果。熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力,提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量,節(jié)約材料,減少能耗,延長產(chǎn)品的使用壽命,提高經(jīng)濟效益都具有十分重要的意義。建國以來,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)廠點一萬余家,職工15萬人,專業(yè)科技人員約1000余人,熱處理加熱設(shè)備11萬臺,年生產(chǎn)能力660萬噸鋼件,年產(chǎn)

3、值約50億元,全員勞動生產(chǎn)率約3萬元/人·年。目前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、工件氧化脫碳嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、能耗大、成本高、污染嚴重的局面。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)

4、”,力爭到2000年時達到工業(yè)發(fā)達國家八十年代中期的水平。1大力發(fā)展多參數(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[1]大力發(fā)展多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝。1.1多參數(shù)熱處理(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

5、發(fā)的1997年9月15日收到稿件,1998年9月3日收到修改稿李茂山高級工程師包頭市四號信箱014034第2期李茂山等:我國熱處理的現(xiàn)狀及發(fā)展方向49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)達國家,真空熱處理的比例已達到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

6、有較大的發(fā)展。(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

7、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[2]產(chǎn)。(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、

8、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。1.2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