重型机械制造行业中热处理的应用

摘要：在经济发展的带动下，我国社会的各项基础设施建设得到了飞速发展，各种工程项目不断涌现，对于工程机械的性能也提出了更高的要求，客观上推动了重型机械制造行业的发展。本文结合热处理技术的特点，对其在重型机械制造行业中的应用进行了简单分析和讨论。

关键词：重型机械制造行业；热处理；应用

前言

一般来说，重型机械包括了建筑机械、冶金机械、工程机械、其中机械、矿山机械、石油机械等，其种类是多种多样的。对于社会经济的发展而言，重型机械发挥出了巨大的推动作用，也使得社会对于重型机械制造行业越来越重视。在机械制造中，热处理是一个必不可少的工艺环节，同时也是现代制造技术的关键所在，可以有效提升金属材料各方面的性能。但是，从目前的发展情况看，热处理在重型机械制造行业中的应用存在着一些问题，在一定程度上影响了其功能的发挥，需要相关技术人员的重视和解决。

1热处理概述

热处理，是指将金属材料放在一定的介质内进行加热、保温和冷却，通过改变材料表面或者内部的金相组织结构，实现对于其性能的控制，是一种金属热加工工艺。热处理是机械制造中的重要工艺之一，同其他的加工工艺相比，热处理通常不会对工件的形状以及整体化学成分进行改变，而是通过对工件表面化学成分或者内部显微组织的改变，对工件的使用性能进行赋予或改善。热处理工艺改变的是工件的内在质量，而这种改变用肉眼是无法察觉的。

2重型机械制造行业中热处理技术的应用问题

热处理技术在机械制造领域的应用，可以极大地提高工件的质量和使用寿命，从而保证机械设备的质量。但是，从目前的发展情况看，受客观因素的影响，热处理技术的发展遭遇了瓶颈，也在很大程度上制约了重型机械制造行业的发展。其存在的问题主要表现在以下几个方面：

2.1热处理行业技术含量低

由于经济飞速发展，环境保护问题被各级政府和企业领导者所忽视，在热处理技术发展和基础研究方面投入资金不足，热处理行业没能够吸引到最优秀的人才，高新技术在行业的使用不足，造成热处理生产技术含量不高。

2.2能耗巨大

由于我国热处理技术发展相对缓慢，设备更新速度慢，一直以来，对于能源的需求都是十分巨大的，能源的利用率低，存在着能源浪费的现象，虽然部分大型企业可以将消耗控制在500～800KW.h/t，但是与发达国家平均单位能耗300～450KW.h/t相比，仍存在较大的差距。这种情况也是制约热处理技术在机械制造领域应用和发展的关键。

2.3少无氧化热处理设备应用率低，污染和资源浪费严重

不仅如此，由于设备更新换代速度较慢，我国目前无氧化热处理设备应用没有普及。截至“十一五”期末，我国机械制造行业少无氧化热处理设备应用率仅为30%，而制造业发达国家少无氧化热处理应用率则高达80%～90%。由此可见，我国热处理工艺仍以燃烧加热为主致使燃烧所产生的碳黑、烟尘以及大量的CO2、残氨等废气造成了严重的环境污染。此外通常热处理燃烧造成的金属氧化烧损约为金属本体重量的3%，加上钢材表面脱碳处理所浪费掉的钢材，每年超过百万吨，造成了极大的浪费。

3提升热处理在重型机械制造行业应用效果的有效措施

针对这些问题，在重型机械制造行业中，要想确保热处理技术的合理应用，保证其功能的充分发挥，就必须采取相应的措施，对其进行处理。

3.1开发和使用热处理新设备

我国热处理行业70%是用电加热炉加热，80%以上采用耐火砖作为保温材料，热利用效率非常低，对原有热处理加热设备的节能改造，有利于提高能源利用率和改善工作环境，如果在行业普及使用全纤维保温材料，能够实现行业节能10%热处理设备制造业的当务之急是提高新设备的开发、设制造、水平使、用密封式炉直生式渗碳技术，可以使产品无氧化，无脱碳，且节约原料气达91%～94%激光表面处理技术，可以提高金属材料的耐磨性、高温性能和表面硬度，同时可保持金属零件较好的柔性、韧性。

3.2应用新能源，使用清洁能源作为燃料

鉴于目前我国仍以燃烧作为热处理加热的主要方式并且短期内难以改变的现状。应当尽量在燃烧过程中应用清洁能源作为燃料，以新能源代替污染较大的煤燃料。基于此，可考虑选用天然气作为燃料，在通常技术条件下，其热效率可达50.5%，较煤电热效率高出近1倍。热处理炉除直接燃烧可获得至少30%的热效率外，烟道气废热还可用于预热燃烧，空气、回火炉的加热、清洗液和淬火油的加热以及其他生活用途，使绝对的热利用率可达到80%以上，具有节能环保双重优势。

3.3加强自动化控制技术使用

计算机技术融入热处理工艺中是当今热处理技术的一大特点，先进的传感和控制技术，使热处理工艺中的自动化控制技术迅速发展现已研制出渗氮氧探头、 氮势传感器、气冷淬火的传感器、真空渗碳碳势传感器、渗氮控制系统等自动化控制仪器设备，而计算机软件也多用于热处理环保、节能、降耗管理跟、踪热处理炉运行情况等，精确监控热处理工艺过程，实现高效生产，环保节能的目标.

4加强热处理绿色技术的发展

绿色热处理制造技术要指符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造工艺，在制造工艺模式推动下，许多提高企业经济效益和社会效益的新技术已被研发和利用。

4.1淬火冷却装备技术

水、淬火油、无机水溶性淬火剂水、基聚合物淬火剂是热处理企业经常使用的淬火介质，水虽然应用最广泛最、经济冷、却速度快，但会引起工件的变形和开裂，使工件硬度不均畸变增大，且有腐蚀和生锈问题无法解决。在水中加热各种无机、盐碱等，制成的无机物水溶液淬火剂，可以改善水的冷却性能，适应淬火冷却的需求，但也会引起金属工件生锈，且硝酸盐会产生有害气体，损害操作工人身体健康$淬火油淬火易产生油烟，会对环境造成污染。水基聚合物淬火剂具有无毒、无烟、无臭、无腐蚀、不燃烧、抗老化等特点，冷却速度可调，适用范围广。

4.2氮基气氛热处理技术

氮基气氛技术广泛用于退火、淬火、渗碳、渗氮等多种热处理加工过程，是一种保护气氛控制技术，可以防止工件在加热中氧化、脱碳、在氮基气氛渗碳或渗氮处理时，氮气的惰性可以减少原料气的消耗和炭黑的生成，促进和加速渗碳或渗氮，降低工件渗碳时的内氧化程度，提高工件的疲劳强度，氮基气氛热处理不仅气源丰富成、本低廉，节约能源和渗剂，而且是安全无污染，适用面广的热处理技术，适合我国基本国情，已成为我国节能环、保型热处理技术的一个重要发展方向。

4.3研发推广热处理计算机模拟与智能化技术

是发展清洁热处理技术的不可或缺的现代化工具。热处理全过程需要每一环节都做到有效控制，实现产品零缺陷，保证机械产品的精密、可靠、节能、环保和低成本。在传统热处理中，凭经验或孤立地应用某一学科的知识作定性估计，以至工艺规范的编写和工艺要求的制订都存在不同程度的盲目性，导致产品质量不稳定、使用寿命低、可靠性差、浪费材料、控制不当引起对环境污染等。热处理计算机模拟是对热处理过程中工件内部组织性能变化进行工程分析的数字化技术，其优点在于能高效而又直观地演示热处理时工件温度分布和应力场的变化，以及在不同的温度和应力的作用下材料组织结构转变的全过程；能够反映热处理参数和实际生产过程中不同因素之间的相互作用及对工件组织性能的影响规律，成为研发和优化热处理新技术，正确制订工艺方案和选择工艺参数的强有力的辅助决策工具。它是摆脱依赖于经验的技艺型状态，向知识密集型的工程技术转化，实现跨越式发展的必由之路。

5结语

总而言之，在重型机械制造行业中，热处理技术的作用是十分巨大的，但是从目前的发展情况看，尚存在着一些不足和问题，需要相关管理人员的重视，做好热处理工艺的技术改造工作，提高机械制造热处理的水平，进而推动我国重型机械制造行业的持续健康发展。

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