热处理发展历程及技术应用

HEATS

　　热处理发展历程

6 b* W4 \4 z) r* w" x( d% q/ W. U ^1 r

　　(1)清洁热处理

　　热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题，实行清洁热处理(或称绿色环保热处理)是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。

　　燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空—燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。

　　(2)精密热处理|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

　　精密热处理有两方面的含义：一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力；另一方面是充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小(或为零)及热处理畸变为零。

　　(3)节能热处理

* g' h" B0 g; \, N 4 \' O0 j0 x/ b k( Q& V, W+ z+ \

　　科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面，优先选择一次能源；充分利用废热、余热；采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。

) B6 N/ N! T, R+ Q1 b

　　(4)少无氧化热处理

3 K7 w& |0 h8 ]3 s; o, @3 u

　　由采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热，热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。

" ?2 r9 u% H$ R. t% q7 \1 F$ }: y2 p& K " @* R, y% t& T4 e7 {+ \1 A

　　热处理技术应用效果|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

$ R+ }% T( h3 {/ `2 t. Q$ [2 j* w

　　(1)扩大了GCr15钢应用范围。

1 R+ H& U" `: k% g( [8 a & m5 F2 E' c1 q, Y- a+ S

　　一般地GCr15钢M淬火时套圈有效壁厚在12mm以下，但BL淬火时由于硝盐冷却能力强，若采用搅拌、串动、加水等措施，套圈有效壁厚可扩大至28 mm左右。

　　(2)硬度稳定、均匀性好

2 G2 m8 j7 a! n4 b

　　由于BL转变是一个缓慢过程，一般GCr15钢需4h，GCr18Mo钢需5h，套圈在硝盐中长时间等温，表面心部组织转变几乎同时进行，因此硬度稳定、均匀性好，一般GCr15钢BL淬火后硬度在59～61HRC,均匀性≤1HRC，不象淬火时套圈壁厚稍大一些就出现硬度低、软点、均匀性差等问题。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

0 T4 D; X- ~5 X5 T _ $ Y3 d( a2 h6 U" c. y5 {

　　(3)减少淬火、磨削裂纹

: w; Q% ~$ C E5 J4 W) V

　　在铁路、轧机轴承生产中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火时M组织脆性大，为使淬火后获得高硬度常采取强冷却措施，结果导致淬火微裂纹；而BL淬火时，由于BL组织比M组织韧性好得多，同时表面形成高达-400～-500MPa的压应力，极大地减小了淬火裂纹倾向；在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力，使整体应力水平下降，大大减少了磨削裂纹。

. D- k+ a/ ~! J' x" n0 ~! X 2 r$ j" R* w& @9 e$ `3 S5 \

　　(4)轴承使用寿命提高

7 A9 } C7 `: r* ]: S

　　对于承受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等，经M淬火后使用时主要失效形式为：装配时内套开裂，使用过程中受冲击外圈挡边掉块、内圈碎裂，而等温淬火轴承由于冲击韧性好、表面压应力，无论装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂倾向性大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，经等温淬火后比M淬火后平均寿命及可靠性提高。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn