热处理技术发展和前景发展趋势

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1、在整个国民经济中凡涉及机械制造的任何领域中，热处理是一项广泛应用的一项重要的基础工艺之一。它是金属材料在严格控制的加热和冷却条件下进行处理，通过改变材料内部的显微组织来达到人们所要求的使用性能或服役寿命。热处理技术作为机械制造业中十分重要的基础工艺技术之一，在整个工业领域中，应用十分广泛。在充分发挥材料潜能，节约能源，进行清洁生产和人类社会可持续发展上，热处理技术的拓展是绝不能忽视的。世界上工业发达国家都投入很多资金来发展这门技术。自1996年以来，美国、日本的欧洲的许多发达国家都先后制定21世纪热处理技术发展规划和目标。美国热处理工业20

2、20年远景把目前和将来国外热处理先进技术与装备水平的目标和主要标志阐述得十分明确。对气体渗碳和用渗碳气氛加氨的气体碳氮共渗和氮碳共渗后排出的废气应经点燃后才可无害排放;离子渗硼中不可使用剧毒的B2H6(乙硼烷);对盐浴中不可使用受热要分解产生氰根的黄血盐和赤血盐;对含碳酸盐的盐浴不可使用尿素或缩二脲，因为它会反应生成氰酸盐，后分解为氰盐。对含S和Li的氰酸盐—碳酸盐盐浴可使氰化物保持在0.1～0.8%的低水平，处理零件的渗氮后性能良好，且处理周期缩短，这工艺在美、欧和日本应用相当多，法国HEF公司的SURSULF工艺及处理后进入氧化盐浴属于

3、这种技术，(我国的LT硫氮碳共渗法也是)。在氰酸盐浴中添加有机聚合物melon也可将氰盐含量降到2%～3%，其余大部分是无毒的氰酸盐，法国HEF公司的德国Durferrit子公司(原属Degussa公司)的Tufftride/Melonite/Tenifer/QPQ处理盐浴属于此类技术，(我国成都工具研究所的QPQ复合盐浴处理也是)。清洗水中的氰含量已经稀释可无害排放。尽管如此，法、德和日本对这些工艺的无公害处理十分严格，并研究废盐的再生。对高速钢刃具淬火仍采用的BaCl2盐浴和含BaCl2废水须经无害化处理达标后才允许排放，德国已采用专门

4、技术和装置来解决。对有些应采用的非清洁工艺和非清洁材料，在整个处理过程中要进行全封闭，并在密闭系统中进行处理，实现无公害排放。处理的渣物要研究予以再生或作特殊处理。2.1.2.2精确生产和零畸变：热处理过程中的加热和冷却会使金属工件在处理后发生形状和尺寸的改变，增加加工余量的用再加工方法予以消除，变形超差则会引起报废，使已投入的材料和资源损失。工件变形也会影响互换性和减小运行的精密性，造成效率减低，能耗增大和噪声等弊病。为此，热处理零畸变十分重要，这要依靠热处理过程的精确生产来保证。精确生产要靠控制精度高和可靠运行的热处理设备(温度、压力、

5、时间等工艺参数的精确控制和重现控制)，材料的成分组织(含量偏差，杂质含量和偏析，原始组织一致)及相应的材料热物理性能和工艺性能偏差小来予以保证，从而使同一炉批处理件的质量(组织、硬度、变形、表面状态、渗层深度、渗层浓度分布等)差异缩小(或在技术要求控制范围内)和使不同炉批处理产品质量重现性提高。工件发生变形主要发生在冷却阶段，淬火过程中工件均匀冷却，减小工件表面和心部的温差对减小畸变至关重要，所以应合理选择冷却介质和冷却方式。采用聚合物淬火介质、采用循环和搅动方式及速度控制冷却，合理选用淬火油温度，控制淬火油面压力(以达减小工件淬火变形)，

6、进行盐浴分级或等温冷却，施行气体冷却，喷水喷雾冷却，应用计算机模拟的冷却场技术，施压淬火，利用回火余热在自动矫直机上矫直等技术的采用，为减小畸变创造条件。国际上名牌汽车齿轮渗碳后淬火减小变形的主要措施是实现等温和分级淬火，减小齿轮心表的温差和发生相变的不同时性，来降低热应力和组织应力的差异。也有报导汽车齿轮在低压渗碳后施行变向高压(2MPa)气淬，可使同步环齿轮畸变落在非常狭小的范围内。应指出，严格的管理，科学先进的工艺方法，可靠的设备，精确的传感器，能实现精密控制的成套工程系统(包括仪器仪表、伐、泵，执行动作元器件，计算机，程序设计和实施

7、等)是确保精确生产，实现无废次品生产和质量分散度为零的生产的保证。2.1.2.3少无氧化和少无脱碳：一般金属在空气中加热会发生氧化和脱碳，这会造成金属的大量耗损，也破坏工件的表面状态和加工精度。表面发生脱碳的钢铁工件在热处理后的性能会有所下降：硬度降低，耐磨性下降，表面产生张应力，降低抗疲劳性，耐蚀性变差等。这就有必要再行加工去除氧化脱碳层，或进行“复碳”处理，这必然增加生产成本，浪费材料，增加能耗和降低成品率。属于少无氧化的热处理技术主要包括应用气氛、真空、感应、流态床、盐浴、激光束、电子束、离子束、涂层、包装(packing)和还原性火

8、焰下的燃烧炉加热技术。应用气氛包括惰性(主要是Ar)和中性气氛(N2气中)以及可控气氛(控制H2/H2O，CO/CO2的比值至一定程度)。对前两者的气体应进行干燥，使露点下降至-