熱處理是機(jī)械工業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)，通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機(jī)械零件和工模具都是要經(jīng)過熱處理的，而且，只要選材合適，熱處理得當(dāng)，就能使機(jī)械零件和工模具的使用壽命成倍、甚至十幾倍的提高，實(shí)現(xiàn)“搞好熱處理，零件一頂幾”的目標(biāo)，收到事半功倍的效果。
熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長產(chǎn)品的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。
建國以來，我國的熱處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)廠點(diǎn)一萬余家，職工15萬人，專業(yè)科技人員約1000余人，熱處理加熱設(shè)備11萬臺，年生產(chǎn)能力660萬噸鋼件，年產(chǎn)值約50億元，全員勞動生產(chǎn)率約3萬元/人*年。目前我國在熱處理的基礎(chǔ)理論研究和某些熱處理新工藝、新技術(shù)研究方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距不大，但在熱處理生產(chǎn)工藝水平和熱處理設(shè)備方面卻存在著較大的差距，還沒有完全扭轉(zhuǎn)熱處理生產(chǎn)工藝和熱處理設(shè)備落后、工件氧化脫碳嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、能耗大、成本高、污染嚴(yán)重的局面。為促進(jìn)我國熱處理技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)全面了解熱處理技術(shù)的現(xiàn)狀和水平，掌握其發(fā)展趨勢，大力發(fā)展先進(jìn)的熱處理新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn)”，力爭到2000年時(shí)達(dá)到工業(yè)發(fā)達(dá)國家八十年代中期的水平。
1 大力發(fā)展多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝
傳統(tǒng)的熱處理，就主要控制的參數(shù)而言，多為常壓下的溫度時(shí)間兩個(gè)參數(shù)的熱處理；就工藝方式而言，多為單一的熱處理。這樣熱處理的效果也只能是單一化。為此，要大力發(fā)展多參數(shù)熱處理和復(fù)合熱處理工藝 〔1〕 。
1.1 多參數(shù)熱處理
(1) 真空熱處理：這是一種附加壓力的多參數(shù)熱處理。它具有無氧化、無脫碳、工件表面光亮、變形小、無污染、節(jié)能、自動化程度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是近年來發(fā)展最快的熱處理新技術(shù)之一，特別是在進(jìn)行材料表面改性方面獲得了很大的進(jìn)展，許多新近開發(fā)的先進(jìn)熱處理技術(shù)，如真空高壓氣淬、真空化學(xué)熱處理等，也需在真空下方能實(shí)施。采用真空熱處理技術(shù)可使結(jié)構(gòu)材料、工模具的質(zhì)量和使用壽命得到大幅度的提高，尤其適合于一些精密零件的熱處理。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，真空熱處理的比例已達(dá)到20%左右，而我國目前約有真空熱處理爐1200臺，占熱處理爐總數(shù)的1%左右，與國外的差距很大。預(yù)計(jì)今后隨著熱處理行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和對熱處理工件質(zhì)量要求的越來越高，真空熱處理將會有較大的發(fā)展。
(2) 化學(xué)熱處理：這是一種附加成分的多參數(shù)熱處理。普通化學(xué)熱處理，如滲碳、碳氮共滲、碳氮硼共滲等，分別屬于附加單成分、雙成分和三成分的多參數(shù)熱處理。近年來，又發(fā)展了許多利用新技術(shù)的新型化學(xué)熱處理，如真空化學(xué)熱處理，流態(tài)床化學(xué)熱處理、離子滲金屬、離子注入、激光表面合金化等，均可提高工件的耐磨損及耐腐蝕等使用性能。稀土在化學(xué)熱處理中的應(yīng)用(即與稀土共滲)，能顯著提高滲速，縮短處理周期，并可提高滲層的耐磨性和耐腐蝕性，這是我國的一大特色。此外，固溶化學(xué)熱處理也是一個(gè)值得注意的動向，內(nèi)蒙農(nóng)機(jī)研究所黃建洪等人開發(fā)了含氮馬氏體化處理(N*M處理)工藝，這是第一個(gè)以獲得固溶N的含氮馬氏體為目的的滲氮工藝，已成功地應(yīng)用于剪毛機(jī)刀片生產(chǎn) 。
(3) 形變熱處理：這是一種附加應(yīng)力的多參數(shù)熱處理。采用壓力加工和熱處理相結(jié)合的工藝，把形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化結(jié)合起來，使材料達(dá)到成型與復(fù)合強(qiáng)化的雙重目的。形變熱處理能提高材料的綜合力學(xué)性能，并可以簡化工序，利用余熱，節(jié)約能源及材料消耗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。形變熱處理的應(yīng)用廣泛，從結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼到高速鋼都適用。目前工業(yè)上應(yīng)用最多的是鍛造余熱淬火和控制軋制。美國采用控制軋制來生產(chǎn)高硬度裝甲鋼板，可提高抗彈性能。我國兵器工業(yè)系統(tǒng)開展了火炮、炮彈零件熱模鍛余熱淬火、炮管旋轉(zhuǎn)精鍛形變熱處理、槍彈鋼芯斜軋余熱淬火等試驗(yàn)研究，取得了很好的效果。
1.2 復(fù)合熱處理
復(fù)合熱處理是將兩種或兩種以上的熱處理工藝復(fù)合，或?qū)崽幚砼c其它加工工藝復(fù)合，這樣就能得到參與組合的幾種工藝的綜合效果，使工件獲得優(yōu)良的性能，并節(jié)約能源，降低成本，提高生產(chǎn)效率。如滲氮與高頻淬火的復(fù)合、淬火與滲硫的復(fù)合、滲硼與粉末冶金燒結(jié)工藝的復(fù)合等。前述的鍛造余熱淬火和控制軋制也屬于復(fù)合熱處理，它們分別是鍛造與熱處理的復(fù)合、軋制與熱處理的復(fù)合。還有一些新的復(fù)合表面處理技術(shù)，如激光加熱與化學(xué)氣相沉積(CVD)、離子注入與物理氣相沉積(PVD)、物理化學(xué)氣相沉積(PCVD)等，均具有顯著的表面改性效果，在國內(nèi)外的應(yīng)用也日益增多。
需要指出的是，復(fù)合熱處理并不是幾種單一熱處理工藝的簡單疊加，而是要根據(jù)工件使用性能的要求和每一種熱處理工藝的特點(diǎn)將它們有機(jī)地組合在一起，以達(dá)到取長補(bǔ)短、相得益彰的目的。例如，由于各種熱處理工藝的處理溫度不同，就需要考慮參加組合的熱處理工藝的先后順序，避免后道工序?qū)η暗拦ば虻牡窒饔谩?/div>
2 采用新的加熱源和新的加熱方式
2.1 新的加熱源
在新的加熱源中，以高能率熱源最為引人注目。高能率熱源主要有激光束、電子束、等離子體電弧等。高能率熱處理就是利用高能率熱源定向地對工件表面施加非常高的能量密度(10 3 ～10 8 w/cm 2 )，從而獲得很快的加熱速度(甚至能達(dá)到10 11 ℃/s)，這樣在極短的時(shí)間內(nèi)(1～10 -7 S)，將工件欲處理區(qū)的表層加熱到相變溫度以上或熔融狀態(tài)，使之發(fā)生物理和化學(xué)變化，然后依靠工件自身冷卻實(shí)現(xiàn)表面硬化或凝固，達(dá)到表面改性的目的。高能率熱處理在減小工件變形、獲得特殊組織性能和表面狀態(tài)方面具有很大的優(yōu)越性，可以提高工件表面的耐磨性、耐蝕性，延長其使用壽命。高能率熱處理近年來發(fā)展很快，是金屬材料表面改性技術(shù)最活躍的領(lǐng)域之一，其中激光熱處理和離子注入表面改性技術(shù)在國外已進(jìn)入生產(chǎn)階段。我國一汽、二汽、西安內(nèi)燃機(jī)配件廠等單位，都已建立了汽車發(fā)動機(jī)缸套的激光表面淬火生產(chǎn)線，但由于高能率熱處理的設(shè)備費(fèi)用昂貴等原因，目前我國尚未大量應(yīng)用，但其發(fā)展前景廣闊，今后將會成為很有前途的熱處理工藝。
2.2 新的加熱方式
在熱處理時(shí)實(shí)現(xiàn)少無氧化加熱，是減少金屬氧化損耗、保證工件表面質(zhì)量的必備條件，而采用真空和可控氣氛則是實(shí)現(xiàn)少無氧化加熱的主要途徑。
在表面加熱方面，感應(yīng)加熱具有加熱速度快、工件表面氧化脫碳少、變形小、節(jié)能、公害小、生產(chǎn)率高、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)節(jié)能的表面加熱手段，主要用于工件的表面加熱淬火。高能率加熱具有加熱速度快、表面質(zhì)量好、變形小、能耗低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，也是一種極為有效的表面加熱方式。在整體加熱方面，有真空加熱、高壓加熱、流態(tài)床加熱等方式。流態(tài)床加熱雖然能量密度不高，但加熱快且均勻、工件變形小、表面光潔、處理后不需清洗、工藝轉(zhuǎn)換容易、能提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能、公害小、成本低、并可以與化學(xué)熱處理相結(jié)合，是一種很好的加熱方式，特別適宜于多品種、小批量和周期性生產(chǎn)，可用來取代傳統(tǒng)的鹽浴熱處理，其發(fā)展前景令人矚目。
