我國材料熱處理技術的發(fā)展史(4)
上世紀80年代以來茅苏,本土設備制造企業(yè)已能成系列生產(chǎn)密封多用爐潘鲫、推桿連續(xù)爐滲碳震糖、淬火女揭、清洗蚤假、回火生產(chǎn)線和網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線。應運而生的尚有與之相配套的碳勢和工藝過程自動控制系統(tǒng)的商品生產(chǎn)供應吧兔。1990年代以來磷仰,國際知名設備制造企業(yè)相繼在國內建立合資,獨資生產(chǎn)廠境蔼,為熱處理企業(yè)提供了可靠性高灶平,價格可以接受的先進設備。為此箍土,也刺激帆伯,提高了本土設備制造廠的制造水平,為近十年大量涌現(xiàn)的民營山椎,股份制專營熱處理加工企業(yè)和國營大廠的熱處理技術改造和設備更新創(chuàng)造了好的條件吸坐。
——真空熱處理技術的普及
1970年代開始研制油、氣淬火冷卻的冷壁式真空熱處理爐徒妒,1980年代成系列地批量生產(chǎn)痢抹。目前本土制造企業(yè)已能成系列地提供真空加熱、油氣淬火爐乘恩、低壓滲碳爐院籍、1MPa(10bar)高壓氣淬爐腋意、真空燒結爐、和釬焊爐衡达。真空淬火往软、高壓氣淬爐的最高溫度可達1350℃,真空燒結爐最高可達1800℃郎抖。各種爐種和爐型的產(chǎn)量在200臺以上哟蝉。近幾年航空工業(yè)和模具工業(yè)的發(fā)展對真空熱處理爐、真空釬焊爐茫舶,特別是真空加熱高壓氣淬爐有大量需求械巡,推動了真空設備制造業(yè)的興旺。低壓滲碳和高壓氣淬技術的結合饶氏,為車輛齒輪的延壽讥耗、減畸(變)和降噪提出了新的途徑,而體現(xiàn)此先進技術的半連續(xù)式生產(chǎn)線的開發(fā)為大批量生產(chǎn)的汽車齒輪熱處理的技術改造提供了可能疹启。在新世紀之初古程、國內已有數(shù)家汽車、柴油機齒輪制造廠引進了此類設備和生產(chǎn)線喊崖。
由于模具對表面質量和畸變的高要求挣磨,真空高壓氣淬已幾乎成為模具熱處理不可替代的技術。目前在華南和華東沿海荤懂,稍具規(guī)模的民營熱處理加工企業(yè)都擁有至少一臺0.4MPa(最多的有6臺)的真空加熱高壓氣淬爐趋急。在切削刀具行業(yè),數(shù)控和加工中心的廣泛應用势誊,強烈要求刀具具有高的質量和長的壽命呜达、城市的環(huán)保也對熱處理提出更嚴格要求,真空加熱高壓氣淬也因此成為高速鋼刀具熱處理替代鹽浴加熱淬火的首選工藝颊鳄。
——感應加熱的廣泛應用
感應加熱技術在汽車槽脑、拖拉機、發(fā)動機工業(yè)中得到廣泛應用谤蚌。在汽車制造中有200多種煌摊,近50%重量的零件采用感應加熱淬火,例如曲軸檐鹤、半軸资杆、凸輪軸、剎車凸輪冈彭、轉向節(jié)课陪、變速導塊槽口、氣門調整螺栓,進排氣閥端頭贱钩、球頭肖等杆叛。其中東風汽車公司半軸的橫向磁場加熱淬火是最具代表性的先進技術。利用橫向磁場的矩形感應器實現(xiàn)了半軸表面和圓角的一次加熱淬火唉堪,使生產(chǎn)效率提高數(shù)倍模聋、半軸的抗彎扭疲勞強度提高10倍。具有故障報警唠亚、診斷功能链方、由計算機自動控制的半軸感應淬火自動生產(chǎn)線已多年穩(wěn)定投入生產(chǎn)。我國汽車工業(yè)的感應熱處理已達到國際先進水平灶搜。
我國的感應電源制造企業(yè)自1990年代引進SIT(靜電感應晶體管)侄柔、1GBT(絕緣柵雙極晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)全固態(tài)晶體管電源以來,老式的電子管高頻電源和機式中頻發(fā)電機組已逐步被晶體管電源代替占调,本土企業(yè)生產(chǎn)的新式電源已能基本滿足用戶企業(yè)在功率和頻率上的要求。感應淬火機床朝柔性化移剪、自動化究珊、智能化方向發(fā)展具有識別零件,控制功率纵苛、自動調節(jié)工藝參數(shù)剿涮、故障顯示、報警攻人、診斷的感應淬火裝置取试,在汽車工業(yè)生產(chǎn)中也逐步推廣應用。
——化學熱處理的潛力得到發(fā)揮
除滲碳腋殃、碳氮共滲以外的化學熱處理馁掺,尤其是鋼在鐵素體狀態(tài)下的化學熱處理,其特點是工件畸變小燕党,對提高機器零件耐磨減摩性能寻币,提高抗疲勞、抗腐蝕性能和抗咬合能力以及節(jié)能降耗有明顯效果悉宿。自上世紀60年代機械部機械科學研究院研制成功鹽浴氮碳其滲(軟氮化)和無毒原料氮碳共滲瓶虽,并在生產(chǎn)上應用以來,又陸續(xù)開發(fā)出碳氮硼三元共滲涝睁、氨+吸熱型氣氛珍诡、氨+空氣、氨+二氧化碳的氣體氮碳共滲和氮氧共滲以及低氰鹽浴滲氮示祭、拋光尼袁、氧化的QPQ技術和LT鹽浴氮碳共滲在汽車、摩托車、輕紡機泻帮,機床精置,工模具、緊固件锣杂、儀器儀表脂倦、兵器等行業(yè)獲得廣泛應用。由于效果好元莫、成本低赖阻,工藝過程簡單、毒性很小踱蠢,特別受到上列行業(yè)外資企業(yè)和外銷產(chǎn)品企業(yè)的青睞火欧。
氣體滲氮雖然工藝周期長,但因滲層硬度高茎截,提高零件耐磨性效果好苇侵,且工件畸變小,在機床精密零件中廣泛應用企锌。上海交通大學潘健生教授在1980年代即對控制滲氮技術開展了系統(tǒng)研究榆浓。通過對氨分解率(H2)的精確控制,可以獲得預想的鋼件滲層含氮量和理想的組織結構其神,在生產(chǎn)中得到推廣應用殴衡。山東工業(yè)大學(現(xiàn)為山東大學材料工程學院)和江蘇機械研究所(現(xiàn)為鑄鍛熱處理研究所)在1970年代研發(fā)出可得到脆性小的單相Fe2B層的固體滲硼法和粒狀滲硼劑商品。武漢材料保護研究所亦于同期開發(fā)出硼砂鹽浴滲金屬技術(類似日本的T.D法)垄窃。二者在提高冶金蟀腌、礦山機器零件和模具壽命上充分發(fā)揮出了化學熱處理的潛力。
——離子熱處理的盛行
早在1970年代初北京機床研究所就研成功國內第一臺10A離子滲氮試驗裝置吐莲。此后抠偏,離子滲氮技術的研究在全國各地如雨后春筍船開展起來。對工藝參數(shù)陪瘟、滲層組織和性能之間的關系進行了系統(tǒng)研究绝开,探索了鋼中含碳量和合金元素以及原始組織、溫度奸先、時間剑督、壓力、氣體介質成分對滲層組織的影響币芽。判明了形成γ菠食、ε相,γ'+ε或ε+Fe3C復合相化合物層以及無化合物層的條件西设,測定了鋼件在多種服役條件下最適宜的組織形態(tài)瓣铣。這些結論對離子滲氮的擴大應用打下了良好的基礎答朋。到1980年末全國已有上千臺離子滲氮設備、數(shù)十家離子滲氮設備制造廠棠笑、興起了一場推廣離子滲氮技術的高潮梦碗。
除離子滲氮外,許多科研單位蓖救、大專院校還開展了離子滲碳洪规、碳氮共滲、離子軟氮化循捺、硫氮和碳氮硫共滲斩例、離子滲硼等技術的研究開發(fā),但由于技術復雜从橘、生產(chǎn)成本高念赶、環(huán)保和安全衛(wèi)生等因素,未得到廣泛應用恰力,生產(chǎn)應用最廣的還是離子滲氮叉谜。
離子鍍滲技術的研究和應用也是我國熱處理技術進步的范例。太原工業(yè)大學镰饶,北京聯(lián)合大學和電子部第一研究所對離子鍍滲機理缆乐、工藝參數(shù)的優(yōu)選、鍍層質量和工藝的關系進行了深入研究郑喊,開發(fā)出了多層輝光離子滲金屬和多弧離子鍍技術,不僅可以在金屬制品表面獲得致密的TiN沉積層瀑尔,得到W阎臂、Mo、Cr元糯、Ni等單元素鍍滲層贺勿,而且還可以使W、Cr旷程、Mo甩卷、V等元素按不同組合和比例同時滲入普通鋼材,使其表面得到相當厚的類似高速鋼成分的鍍滲層起衫,從而代替昂貴的高速鋼劝薄。
——激光和電子束熱處理
激光熱處理的試驗研究起始于1979年。最初是在250W的小功率激光器上用小試樣驗證了鋼表面相變硬化的效果栈妆。目前二氧化碳激光器已能做到10kW的功率胁编,激光器、導光聚焦系統(tǒng)和5坐標工作臺都能自行制造鳞尔。
開展了激光和電子表面相變硬化嬉橙、熔化凝固、表面涂復和表面合金化的試驗研究。激光相變硬化在汽車發(fā)動機氣缸套市框、彈性聯(lián)軸節(jié)主簧片霞扬、紡織機錠桿、量具塊規(guī)枫振、鑿巖機氣缸等機器零件上獲得應用喻圃。一汽、二汽蒋得、北京內燃機總廠级及、西安內燃機配件廠都已建立起缸套的激光硬化生產(chǎn)線。
十幾年來额衙,從國外引進的大功率二氧化碳激光器有十數(shù)臺之多饮焦。目前國產(chǎn)設備已基本取代進口。
大功率激光器的研制和生產(chǎn)單位有華中理工大學氛拜、上海光機所甫蚊、沈陽機電設計院、中科院北京自動化所等子钾。承擔國家863科研項目即贰、在激光熱處理應用上有貢獻的單位有沈陽金屬所、北京機床所团弧、北京市機電研究院疲籍、原機械部北京機電所、長春機械研究所等幔瓮。原機械部北京機電研究所和中科院自動化所合作研制了15KW的電子束熱處理裝置谐浆。
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