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热处理新技术简介

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近年来,随着热处理新工艺、新设备、新技术的不断创新以及计算机的应用,使热处理生产的机械化、自动化水平不断提高,其产品的质量和性能不断改进。目前,热处理技术一方面是对常规热处理方法进行工艺改进,另一方面是在新能源、新工艺方面的突破,从而达到既节约能源,提高经济效益,减少或防止环境污染,又能获得优异的性能。


1、真空热处理

    在真空环境(低于一个大气压)中进行的热处理称为真空热处理。主要有:真空淬火、真空退火、真空回火等。真空热处理可大大减少工件的氧化和脱碳;升温速度慢,工件截面温差小,热处理变形小;表面氧化物、油污在真空加热时分解,被真空泵排出,使得工件表面光洁美观,提高了工件的疲劳强度、耐磨性和韧性;工艺操作条件好,易实现机械化和自动化,节约能源,减少污染。但设备较复杂,价格昂贵。目前主要用于工模具和精密零件的热处理。

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2、可控气氛热处理

    可控气氛热处理是指在成分可控的炉气中进行的热处理。其目的是防止工件加热时产生氧化、脱碳等现象,提高工件表面质量;有效地进行滲碳、碳氮共滲等化学热处理;对脱碳的工件施行复碳等。通过建立气体滲碳数学模型和计算机碳势优化控制以及碳势动态控制,在气体滲碳中实现滲层浓度分布的优化控制、层深的精确控制和生产率的提高,取得重大效益。

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3、激光热处理

    激光热处理是利用专门的激光器发生能量密度极高的激光,以极快速度加热工件表面,自冷淬火后使工件强化的热处理。目前生产中大都使用CO2气体激光器,它的功率可达10~15kW以下,效率高,并能长时间连续工作。通过控制激光入射功率密度、照射时间及照射方式,即可达到不同的淬硬层深度、硬度、组织及其它性能要求。

    激光热处理具有加热速度快,加热到相变温度以上仅需要百分之几秒;淬火不用冷却介质,而是靠工件自身的热传导自冷淬火;光斑小,能量集中,可控性好,可对复杂的零件进行选择加热淬火;能细化晶粒,显著提高表面硬度和耐磨性;淬火后,几乎无变形,且表面质量好等优点。主要用于精密零件的局部表面淬火,也可对微孔、沟槽、盲孔等部位进行淬火。

4、形变热处理

    形变热处理是将塑性变形和热处理有机结合起来,获得形变强化和相变强化综合效果的工艺方法。此工艺能获得单一强化方法所不能得到的优异性能(强韧性),此外还能简化工艺,节约能源、设备,减少工件氧化和脱碳,提高经济效益和产品质量。形变热处理方式很多,有低温形变热处理、高温形变热处理、等温形变热处理、形变化学热处理等。以低温形变热处理为例,将工件加热至奥氏体状态,保温一定时间后,迅速冷至Ar1至Ms点之间的某一温度进行形变,然后立即淬火、回火。与普通热处理相比,可以显著提高钢的强度和疲劳强度,提高钢的抗磨损和抗回火的能力。它主要用于强度要求极高的工件,如高速钢刀具、模具、轴承、飞机起落架及重要弹簧等。

5、计算机在热处理中的应用

    计算机首先用于热处理工艺基本参数(如炉温、时间和真空度等)及设备动作的程序控制;而后扩展到整条生产线(如包括滲碳、淬火、清洗及回火的整条生产线)的控制;进而发展到计算机辅助热处理工艺最优化设计和在线控制,以及建立热处理数据库,为热处理计算机辅助设计及性能预测提供了重要支持。


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