热处理行业呈现8大技术趋势

热处理行业呈现8大技术趋势

为深入实践科学发展观，全面落实党的十七大提出的战略任务，结合国家中长期发展规划编制周期，引导我国热处理行业又快又好发展，特制定 “热处理行业“十二五”发展规划”。

1、少无浪费能源: 采取节能的工艺措施有事半功倍效果，诸如缩短加热时间，降低加热温度，强化化学热处理过程，利用前道工序余热等。具体工艺有零保温加热和不均匀奥氏体化淬火，用铁素体状态（＜600℃）下的化学热处理代替奥氏体状态（大于850℃）下的化学热处理，由930℃提高到1050℃渗碳，采用稀土等催渗剂，利用锻件锻后余热淬火等都获得推广应用。合理选用设备节能潜力也很大，大炉子比小炉节能、连续炉比周期炉节能，充分利用废热的燃料炉比电阻炉节能至少50%,陶瓷纤维和轻质耐火砖炉衬比重质砖炉衬的蓄热、散热都少的多，圆筒形炉比矩形炉散热减少20%、热处理单位能耗降低7%，减轻料盘、料筐、夹具重量能节约10~20%的电能。合理组织生产，保持生产的连续性，对设备能源进行有效管理和监控对于节约使用能源也非常重要。

2、少无有害排放: 先进的热处理技术首先应该是对环境没有污染的清洁生产技术。其中包括清洁工艺、清洁设备和清洁工辅材料。可控气氛、真空、有良好屏蔽的感应热处理是广泛应用的清洁工艺。等离子热处理、低压渗碳、高压气淬、激光表面强化，喷雾淬火也都属于少污染技术。与这些工艺对应的真空炉、气氛炉、离子渗氮炉、天然气燃烧加热炉，Al2O3和SiO2浮动粒子炉属无污染设备。PAG聚合物淬火剂、非氟氯烃溶剂，Al2O3和SIO2浮动粒子、氮和各种惰性气体属清洁材料。当前国内外尚普遍采用的淬火油，其油烟的排放是值得注意的大问题。现在国内外把淬火油烟直接向大气排放的企业仍很多，中国热协在“十一五”的减排计划中已将其列为重点要解决的问题，目前已提出数种油烟无害化处理排放的方法和设施。

3、少无质量分散: 由于材料化学成分的波动，炉内温度的不均匀、加热和冷却条件的差别以及操作人为因素的差异会使同一炉次的热处理件质量有明显差别，不同炉次产品质量的不可重复。采用科学的管理和先进技术可使这种差异降到最低程度。美国热处理技术发展线路图2020年目标之一是把热处理件质量分散度降低到“零”。为实现此目标，设备的可靠性、工艺参数的精确稳定控制，炉温炉气循环的高度均匀性、材料成分的稳定、质量在线控制、消除人为因素都是重要课题。此外科学管理，ISO9000认证，原材料进厂检验，前后工序的配合与衔接，标准的认真执行也都和产品质量分散度有密切关系。可见缩小质量分散度是从技术到管理上的一种系统工程，必须经过长期、细致和踏实的工作，才能逐步取得良好效果。

4、少无畸变: 金属制件热处理时不可避免地会发生形状和尺寸变化。过大和不均匀的畸变会增加最后的精加工裕量，严重时会使零件报废。热处理后不再加工的零件由于严重畸变还会使其失去互换性，恶化接触面，增加车辆或机器噪声。尽量减少热处理畸变一直是许多热处理专家终生努力的事业。美国热处理线路图2020目标之一要使热处理件畸变达到“零”。开发新型淬火冷却介质和冷却方法，采取等温分级淬火，冷却介质的变向循环、高压气体淬冷等可使工件获得均匀的淬火冷却，减少表面和心部的温差都是近代广为采用的减少畸变措施。保持零件材料化学成分的稳定和采用控制淬透性钢（H钢）可使淬火畸变具有稳定规律，便于规定确切的加工裕量、选择合适的少无畸变措施。

5、少无氧化加热: 金属在空气和氧化介质中加热会发生氧化造成金属的损耗，氧化也会破坏零件和制品的表面状态和精度。近代热处理的加热尽可能避免在氧化气氛中进行，而采用中性、惰性气体保护，涂以保护涂料或用不锈钢箔包裹，在深度真空中加热可完全避免氧化。加热时间很短的电感应方法，盐浴和流态床加热都可使金属的氧化降到最低程度。把燃烧比控制到一定还原程度的燃料炉也可在一定程度缓解被加热金属的氧化。

6、少无脱碳: 钢件在空气等氧化气氛中加热、与表面氧化的同时还伴随表面含碳量的降低，形成表面脱碳。脱碳会降低钢淬火表面硬度、耐磨性、表面形成拉应力降低钢件疲劳寿命。少无脱碳的加热方法基本和少无氧化相同，但工艺条件比其更为苛刻。在多元混合可控气氛中，为避免脱碳还需要调节炉气碳势，使其和钢表面含碳量相适应。按此已脱碳钢件还可在相应碳势气氛中加热，以期恢复钢材原来的含碳量。在深度真空中加热不会脱碳，但在惰性或中性气体中加热必须使其含水量或露点达相当低的（＜-60℃）程度。在浮动粒子炉、盐浴、深层和包装加热后都有少无脱碳效果，感应热处理虽有轻微氧化，但不会有明显脱碳。

7、少无废品和返修品: 从零件的设计，材料的选择，材质的保证，加工过程和工艺线路的优化，用数据库和专家决策系统优选工艺和设备，设备可靠性的保证，工艺参数和质量的在线控制，无损自动检测系统来完成全部加工和热处理过程，实现产品的全面质量控制，使废品率和返修品趋零，达到100%合格已不是梦想。严格的管理、高超的工艺、可靠的设备、精确的传感、精密控制的成套系统工程是实现无废品、无返修品生产的充分保证。

8、少无人工热处理: 人工操作是一种恶劣环境下的繁重体力劳动。目前一些发达国家已感到招收热处理操作工的困难。人工操作还会造成因人而异的产品质量波动。过多使用人工也会增加生产成本。因此，在可以组织批量生产前提下尽快实现自动化生产和无人作业已不是对未来热处理的憧憬，在一些发达国家的现代化企业已可以目睹这一制造技术的奇迹。但必须有一个正确认识，无人作业决不意味着无人监控。实施无人作业必须具备充足的技术实力，管理水平和人才保证，能源电力的正常供应，高可靠设备、健全的维护保养、可靠的控制系统、事故及时报警、故障自诊断和及时排除等条件缺一不可。任何环节上的失误都会造成严重甚至灾难性后果。无人作业生产线只能是一个国家发展到一定程度、一个企业发展到相当先进水平的自然产物。

热处理是机械工业的重要组成部分，是现代制造业生产链上不可或缺的极其重要环节，是促进金属材料潜力充分发挥、提高机械零件内在质量和使用寿命的关键加工工序，是制造业的基础技术。机械产品的性能和寿命不单纯取决于材料的种类和成分，通过热处理加工可以改变材料内部的组织，进而改变材料的使用性能和提高寿命，热处理对零件及其组成的设备的质量影响是关键性的和长效的。提高热处理技术装备水平和生产技术水平可实现节能、节材，增强企业竞争能力。