金属热处理

题目：热处理工艺的现状与发展方向

专业：09冶金工程

班级：（2）

学号：09455622

姓名：

日期：2012年5月30日

热处理工艺的现状与发展方向

09冶金（2）

摘要：热处理技术是机械制造技术的主要组成部分，是强化金属材料、发挥其潜力的重要工艺措施，是保证和提高机械产品质量和寿命的关键因素。通过适当的热处理，能最大限度地发挥材料潜力，保证产品所要求的力学性能、工艺性能。热处理是通过加热、保温、冷却来改变零件的内部组织，从而达到改变其使用性能之目的。

关键词：热处理，新工艺，精准加工，环保

引言热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高，实现“搞好热处理，零件一顶几”的目标，收到事半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。

1、热处理工艺的现状

1.1金属热处理技术的现状及存在的问题

热处理技术是机械制造技术的主要组成部分，是强化金属材料、发挥其潜力的重要工艺措施，是保证和提高机械产品质量和寿命的关键因素。通过适当的热处理，能最大限度地发挥材料潜力，保证产品所要求的力学性能、工艺性能。目前我国机械工业的热处理厂、点共约10 500个，职工总数近15万人，加热设备约11万台，年热处理钢件700吨，铸件热处理300吨，年产值50亿元，年耗电85亿千瓦时，热处理生产技术水平和产品质量有了较大提高，为我国机械工业的发展提供了有力的支持。但和国外先进热处理技术相比，我国热处理技术仍存在不小差距。

1.2热处理设备能耗大，能源利用率低

热处理是通过加热、保温、冷却来改变零件的内部组织，从而达到改变其使用性能之目的。热处理用电量约占机械制造业总用电量的25%~30%，是制造业中

的耗能大户。全国热处理的平均单位电耗虽已由1978年的约1 600 kW·h/t下降到1 000 kW·h/t，主要工业城市及大中型企业约为500~800 kW·h/t，但和工业发达国家的水平相比，还存在着相当大的差距。欧美国家热处理平均单位电耗为300~450kW·h/t，而日本各种热处理工艺平均单位电能消耗仅为323 kW·h/t。我国的热处理消耗与日本、欧美的能耗指标相比，要多2~3倍。

造成这种状况的原因主要有:1）设备负荷率低。目前普遍存在大马拉小车的现象，在装不满炉的条件下生产，由此造成的电能浪费估计在40%以上；2）设备的有效利用率低。由于生产组织不当，加热设备不能连续工作，大量的时间和电能消耗在炉子升温上；3）加热设备的热损失大。炉衬蓄热量大，绝热效果差，散热严重；4）加热过程中的无效消耗多。各种加热炉的夹具、料盘设计不符合节能要求，尺寸过大，致使约10%~20%的电能被浪费；5）工艺选择不当，加热和保持时间的计算过于保守；6）操作人员节能意识差，尤其是交接班的情况下人为浪费能源的现象严重；7）在管理上只注重完成生产任务，忽视了节能工作，企业内部缺乏热处理能源利用管理条例和有效的节能措施。

1.3污染环境严重

热处理生产属于高温作业，对环境的污染主要包括生产中产生和排放的废气、废水、粉尘、废渣、噪声和电磁辐射等。全国有近2万台盐浴炉，年消耗NaCl、BaCl

2

等中性盐8×104t以上、活性盐9000 t。每年挥发出的蒸气中，中性盐近6500 t，活性盐700t，活性盐成分中含剧毒、腐蚀性气体；生产中大量使用的气体渗碳、气体渗氮及其它化学热处理每年向空气中排放千万立方米数量

级的CO

2、残氨等废气。全国年消耗淬火、回火油25000 t，其中1/3转变为C

m

H

m

、

碳黑和烟尘；酸洗、发蓝中硫酸、盐酸、苛性碱的挥发物；工件表面油脂的燃烧，没有清洗或清洗不良的工件，装炉后表面油脂的蒸发和燃烧形成大量的烟气，使工作场地和工厂周围环境严重污染；另外，目前采用的燃烧脱脂法，如处理不当，也会造成燃烧产物的大量外泄。全国的机械制造厂中估计现有5000余台喷砂设

备，每年约产生1万余吨的SiO

2和Al

2

O

3

粉尘，除部分粉尘被收集和沉淀外，有

很大一部分散落在工作场地或成为飘尘散布到大气中；

流态化粒子炉的石墨粉尘或氧化铝粉尘、固体渗碳剂的炭粉尘和煤燃烧粉尘

都会造成粉尘污染。在每年25000 t淬火油用量中约有1/3老化油要排除。这些

油中含Fe、Cr等自工件表面脱落的氧化物，工件自盐中带出的BaCl

2、SO

2-4

、NO-、

Cl-等有害和剧毒物质；含盐、尤其是含剧毒氰盐的水和水基淬火介质、发黑(发蓝）或磷化的废液以及含油脂和盐的清洗废液的直接排放；不经处理的盐渣和废盐随意放置或埋藏，都会造成水质污染。另外，喷砂机、喷丸机工作也会产生较大的噪声，会对周围环境和操作工人产生很大危害。

1.4少无氧化热处理设备普及程度低，资源浪费严重

热处理中金属零件在空气中加热时必然会发生严重氧化和脱碳。一般估计，在空气中加热的氧化烧损为金属本身重量的3%，加上一些产品需以切削加工方法除去表面脱碳层，氧化脱碳的损耗会达到3%~5%的程度。自“六·五”以来，我国热处理行业一直将开发和推广少无氧化、少无脱碳热处理技术作为工作的重点。经过多年的努力，到“九·五”末期，在汽车、机械基础件、航空、兵器等一些行业，少无氧化加热的比重已达70%以上，其中可控气氛热处理普及程度达50%，真空热处理达10%左右。但从总体情况看，我国热处理行业少无氧化加热的比重平均只有30%，和工业发达国家的80%~90%以上相去甚远，每年由于热处理氧化烧损和脱碳浪费的优质钢材达百万吨以上。氧化、脱碳会破坏金属制品的表面质量，对于热处理后直接使用的零件必然会严重降低其使用寿命。钢丝和钢带的冷拔、冷轧需要预先施行酸浸，以除去表面的氧化皮，除恶化工作条件外还会造成严重的环境污染。脱碳会明显降低弹簧、齿轮、轴类零件的疲劳寿命，增加刃具、模具和摩擦零件的磨损，使其提前失效。而钢的生产一般要经过采矿、选矿、炼铁、炼钢、浇注、轧制等工序，钢材在热处理中的氧化烧损和脱碳造成资源、能源、人力等方面的巨大浪费。

2 热处理工艺的发展方向

2.1大力发展多参数热处理和复合热处理工艺

传统的热处理，就主要控制的参数而言，多为常压下的温度时间两个参数的