1.概述
k@[[vj|W Ggv*EsN/cC 在整個國民經(jīng)濟中凡涉及機械制造的任何領(lǐng)域中,熱處理是一項廣泛應(yīng)用的一項重要的基礎(chǔ)工藝之一。它是金屬材料在嚴(yán)格控制的加熱和冷卻條件下進行處理,通過改變材料內(nèi)部的顯微組織來達到人們所要求的使用性能或服役壽命。具體的要求往往在下述方面:⑴軟化材料,改善成型性能,提高機加工效率和生產(chǎn)效率;⑵提高材料的強度和韌度,增加零部件的壽命;⑶在保證材料心部性能的同時提高工件的表面強度、硬度、耐磨性、疲勞性和耐蝕性等;⑷研制新型材料和針對已出現(xiàn)的特種材料通過熱處理方法獲得特殊的物理、化學(xué)性能以滿足醫(yī)療、宇航、生物、
光學(xué)、電子等領(lǐng)域中高要求的應(yīng)用;⑸改進傳統(tǒng)材料的生產(chǎn)和處理,細(xì)化材料的組織,大大提高強度和韌度,充分發(fā)揮材料潛能,滿足愈來愈高的工業(yè)需要;⑹應(yīng)用物理和化學(xué)沉積方法使材料表面的性能發(fā)生質(zhì)的飛躍,滿足高速高精度加工的需要和高耐磨、耐蝕環(huán)境下的使用要求;⑺應(yīng)用納米技術(shù)、復(fù)合材料技術(shù)制造出特種性能的材料。
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\&H~0X 金屬制品和工件經(jīng)熱處理使其達到所要求的組織、性能和服役壽命,應(yīng)按精確生產(chǎn)方式來完成,即使其在精確可靠運行的清潔設(shè)備中,按科學(xué)先進的工藝方法,在嚴(yán)格的管理下去完成處理全過程,獲得分散度為零的高質(zhì)量水平。嚴(yán)格的管理包括工藝執(zhí)行管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、能源管理、環(huán)保管理和人力資源管理等。這些管理項目在質(zhì)量保證體系和環(huán)保體系的認(rèn)證中規(guī)定十分明確。對一個投資企業(yè),應(yīng)十分重視ISO9000,QS9000和ISO14000等的認(rèn)證。達到這些認(rèn)證,才能找到和確定企業(yè)和汽車、宇航航空、機械、化工、冶金、紡織、工
模具等方面領(lǐng)域的固定客戶,并爭取維持長期合作關(guān)系。
OsYZa`$, @x*,fk 跨入21世紀(jì),人類對環(huán)境保護的要求越來越高,我國已把環(huán)保作為一項基本國策,并開始推進清潔生產(chǎn),要求施行綠色熱處理,生產(chǎn)清潔產(chǎn)品。施行綠色熱處理,最根本的是為了人類的可持續(xù)發(fā)展。世界環(huán)境和發(fā)展委員會在《我們共同的未來》報告中闡明“可持續(xù)發(fā)展”為“既滿足當(dāng)代人的需要,又不致?lián)p害子孫后代滿足其需要的能力的發(fā)展”。易于理解的是要我們做到自然資源的合理開發(fā)利用,同時做好自然資源的保護和環(huán)境的保護。對一個企業(yè)而言,要處理好發(fā)展與效益、發(fā)展與創(chuàng)新的關(guān)系,也要處理好發(fā)展與資源、發(fā)展與環(huán)境的關(guān)系。優(yōu)秀的企業(yè)家,要處理好這些關(guān)系,也一定要善于處理好這些關(guān)系。在處理中求得生存,求得效益,求得發(fā)展。
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= 2 . 國內(nèi)外熱處理先進技術(shù)與裝備
\y7Gi}nI Sm|TDH 2.1.國外熱處理先進技術(shù)與裝備的水平
sdgI , 4"^W/Zo 熱處理技術(shù)作為機械制造業(yè)中十分重要的基礎(chǔ)工藝技術(shù)之一,在整個工業(yè)領(lǐng)域中,應(yīng)用十分廣泛。在充分發(fā)揮材料潛能,節(jié)約能源,進行清潔生產(chǎn)和人類社會可持續(xù)發(fā)展上,熱處理技術(shù)的拓展是絕不能忽視的。世界上工業(yè)發(fā)達國家都投入很多資金來發(fā)展這門技術(shù)。自1996年以來,美國、日本的歐洲的許多發(fā)達國家都先后制定21世紀(jì)熱處理技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)。美國熱處理工業(yè)2020年遠(yuǎn)景把目前和將來國外熱處理先進技術(shù)與裝備水平的目標(biāo)和主要標(biāo)志闡述得十分明確。
?PV@WrU>B BcQw-<veu 2.1.1 國外先進熱處理技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)
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$$_+L |0_5iFAB| 國外熱處理技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是可持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量提高,節(jié)約能源,精確生產(chǎn),提高生產(chǎn)效率,國內(nèi)的發(fā)展必應(yīng)以此作為著眼點。這五個方面之間實際上是互相關(guān)聯(lián)和制約的。
uY3#, l)EtK&er(} 可持續(xù)發(fā)展中首先涉及環(huán)境,熱處理是與環(huán)境和能源密不可分。熱處理加工過程中應(yīng)用的生產(chǎn)物料和剩余物料很多可能都是致污染源。熱處理工作者要合理選用避免形成有害剩余物料的技術(shù),對不得已產(chǎn)生的有害物質(zhì)須應(yīng)用先進的無害化處理方法使有害剩余物料達到國家或國際上規(guī)定的安全排放標(biāo)準(zhǔn),并研究開發(fā)再生和重復(fù)使用的方法。國外對之研究很多,當(dāng)然投資相當(dāng)大。
'I2[}>mj2 2xBh 熱處理的能源消耗在機械制造企業(yè)中約占20~30%。上世紀(jì)90年代中期有調(diào)查我國每年用于熱處理的電能約86億度(約占總發(fā)電量的1%),全國熱處理營業(yè)額約50億人民幣。1996年美國熱處理用電總量為51億度,比我國低40.7%,而全國熱處理營業(yè)額為150億美元,按當(dāng)時匯率合計為1245億人民幣,是我國的24.9倍。由此可見,我國熱處理的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達國家。因而,我國熱處理設(shè)備和現(xiàn)行熱處理工藝的改進、完善和開發(fā)十分必要,節(jié)約能源的前景很大的。另外,我國機械工廠的熱處理用電費用約占產(chǎn)品生產(chǎn)成本的40%,這當(dāng)然嚴(yán)重影響產(chǎn)品成本的降低。注意,電是二次能源,發(fā)電效率一般為30~40%,熱處理生產(chǎn)熱效率如達80%,則用電的綜合熱效率只有24%~32%。對利用一次能源天然氣的熱處理爐,加上煙道熱能利用,可使綜合熱效率達60%~65%。為此,在解決控制爐溫技術(shù)前提下,應(yīng)用天然氣使耗能下降,降低成本和提高生產(chǎn)效率十分有利。日本在這方面應(yīng)用較好。
}C~9?Y KT*"Sbh 熱處理產(chǎn)品質(zhì)量的提高和精確生產(chǎn)過程,要涉及熱處理設(shè)備的質(zhì)量、可靠性和控制技術(shù)的提高以及熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量重現(xiàn)性和產(chǎn)品性能的提高。熱處理設(shè)備的高指標(biāo)要求的實現(xiàn)是熱處理產(chǎn)品性能、變形等質(zhì)量分散度趨于零的重要前提。國外熱處理設(shè)備對熱處理全過程進行工藝參數(shù)的全面控制,并正在向自動化,集成化,柔性化和智能化的方向發(fā)展。在我國對上世紀(jì)60年代就應(yīng)用的可控氣氛熱處理,還僅在部分大型企業(yè)和少數(shù)專業(yè)廠使用。全國范圍看,可控氣氛爐和真空爐總共尚不到熱處理設(shè)備的5%,一些勞動強度大、污染嚴(yán)重和能耗大的設(shè)備仍占不少數(shù)量。許多熱處理企業(yè)還主要靠手工操作,尚未進行碳勢的控制或只是初步的控制,淬火介質(zhì)也只是采用水和油(主要是機械油)兩種。在這種條件下,要提高產(chǎn)品質(zhì)量和進行精確生產(chǎn)僅只是空話,這要求企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層予以充分考慮。
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