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熱處理新技術簡介

近年來,隨著熱處理新工藝、新設備、新技術的不斷創新以及電腦的應用,使熱處理生產的機械化、自動化水准不斷提高,其產品的質量和效能不斷改進。現時,熱處理科技一方面是對常規熱處理方法進行工藝改進,另一方面是在新能源、新工藝方面的突破,從而達到既節約能源,提高經濟效益,减少或防止環境污染,又能獲得優异的效能。

真空熱處理

  在真空環境(低於一個大氣壓)中進行的熱處理稱為真空熱處理。主要有:真空淬火、真空退火、真空回火等。真空熱處理可大大减少工件的氧化和脫碳;升溫速度慢,工件截面溫差小,熱處理變形小;表面氧化物、油污在真空加熱時分解,被真空泵排出,使得工件表面光潔美觀,提高了工件的疲勞強度、耐磨性和韌性;工藝操作條件好,易實現機械化和自動化,節約能源,減少污染。但設備較複雜,價格昂貴。現時主要用於工模具和精密零件的熱處理。

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可控氣氛熱處理

  可控氣氛熱處理是指在成分可控的爐氣中進行的熱處理。其目的是防止工件加熱時產生氧化、脫碳等現象,提高工件表面質量;有效地進行滲碳、碳氮共滲等化學熱處理;對脫碳的工件施行複碳等。通過建立氣體滲碳數學模型和電腦碳勢優化控制以及碳勢動態控制,在氣體滲碳中實現滲層濃度分佈的優化控制、層深的精確控制和生產率的提高,取得重大效益。

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鐳射熱處理

  鐳射熱處理是利用專門的雷射器發生能量密度極高的雷射,以極快速度加熱工件表面,自冷淬火後使工件强化的熱處理。現時生產中大都使用CO2氣體雷射器,它的功率可達10~15kW以下,效率高,並能長時間連續工作。通過控制雷射入射功率密度、照射時間及照射管道,即可達到不同的淬硬層深度、硬度、組織及其它效能要求。

  鐳射熱處理具有加熱速度快,加熱到相變溫度以上僅需要百分之幾秒;淬火不用冷卻介質,而是靠工件自身的熱傳導自冷淬火;光斑小,能量集中,可控性好,可對複雜的零件進行選擇加熱淬火;能細化晶粒,顯著提高表面硬度和耐磨性;淬火後,幾乎無變形,且表面質量好等優點。主要用於精密零件的局部表面淬火,也可對微孔、溝槽、盲孔等部位進行淬火。

形變熱處理

  形變熱處理是將塑性變形和熱處理有機結合起來,獲得形變强化和相變强化綜合效果的工藝方法。此工藝能獲得單一强化方法所不能得到的優异效能(强韌性),此外還能簡化工藝,節約能源、設備,减少工件氧化和脫碳,提高經濟效益和產品品質。形變熱處理管道很多,有低溫形變熱處理、高溫形變熱處理、等溫形變熱處理、形變化學熱處理等。以低溫形變熱處理為例,將工件加熱至奧氏體狀態,保溫一定時間後,迅速冷至Ar1至Ms點之間的某一溫度進行形變,然後立即淬火、回火。與普通熱處理相比,可以顯著提高鋼的强度和疲勞強度,提高鋼的抗磨損和抗回火的能力。它主要用於强度要求極高的工件,如高速鋼刀具、模具、軸承、飛機起落架及重要彈簧等。

電腦在熱處理中的應用

  電腦首先用於熱處理工藝基本參數(如爐溫、時間和真空度等)及設備動作的程式控制;而後擴展到整條生產線(如包括滲碳、淬火、清洗及回火的整條生產線)的控制;進而發展到電腦輔助熱處理工藝最優化設計和線上控制,以及建立熱處理資料庫,為熱處理電腦輔助設計及效能預測提供了重要支持。

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