近幾年在我國熱處理界熱烈討論的美國2020年熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖,給予我國熱處理技術(shù)工作者很多啟示。展望我國汽車行業(yè)熱處理技術(shù)發(fā)展前景,圍繞高品質(zhì)、低能耗、環(huán)保、智能化,提出幾點意見供熱處理界的同行參考。
1. 毛坯熱處理節(jié)能技術(shù)
汽車結(jié)構(gòu)件大多采用鍛造成型工藝。汽車鍛件分熱鍛、溫鍛和冷鍛,涉及零件品種多,批量大,毛坯的熱處理能耗巨大。為了大幅降低鍛件毛坯熱處理能耗,目前以及未來采取的主要措施有:
1.1 非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用
微合金化非調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用將會是汽車用結(jié)構(gòu)鋼的發(fā)展方向。非調(diào)質(zhì)鋼通過控鍛、控冷,使微合金元素產(chǎn)生細(xì)晶強化和析出強化,達(dá)到所需要的強韌化性能。其抗拉強度可以達(dá)到850~1000Mpa,屈服強度達(dá)到550Mpa以上,強度指標(biāo)基本等同調(diào)質(zhì)鋼的水平,目前已大量應(yīng)用于汽車發(fā)動機曲軸、連桿、前軸等零件。隨著更高強韌性非調(diào)質(zhì)鋼的開發(fā),汽車動力傳動系統(tǒng)的絕大部分零件可以用非調(diào)質(zhì)生產(chǎn)制造。非調(diào)質(zhì)鋼的廣泛應(yīng)用,可以使汽車毛坯件的熱處理能耗降低70~80%以上。
1.2 免退火冷鐓鋼的應(yīng)用
汽車標(biāo)準(zhǔn)件采用冷鐓成型。免退火冷鐓鋼通過化學(xué)成分調(diào)整,通過鋼廠的控軋、控冷,細(xì)化晶粒并使珠光體變態(tài),降低軋制態(tài)的硬度,增加塑性變形能力,減小變形抗力。免退火冷鐓鋼的應(yīng)用,省略了退火工藝,降低了工藝成本。目前免退火冷鐓鋼可以應(yīng)用于生產(chǎn)8.8級汽車緊固件類的零件。
1.3 鍛造余熱熱處理的應(yīng)用
鍛造余熱熱處理有余熱等溫退火和余熱淬火。鍛壓機后接余熱熱處理生產(chǎn)線,就可以方便的實施在線余熱等溫退火或余熱淬火。適應(yīng)于各類齒坯的熱處理和調(diào)質(zhì)件的熱處理。采用鍛造余熱熱處理能夠使毛坯的熱處理能耗降低60~70%以上。
2. 齒輪熱處理
常規(guī)滲碳熱處理。零件的熱處理加熱可以分有效熱和無效熱。零件的加熱屬有效熱,爐壁的散熱、料筐及夾具的加熱屬無效熱。從節(jié)能的角度講,應(yīng)盡可能減少無效熱的損耗。對大批量的汽車滲碳類零件的熱處理,節(jié)能的主要措施有:
1)開發(fā)更好的爐襯耐熱和保溫節(jié)能材料,盡可能降低爐壁溫升,減小爐壁熱損耗。
2)采用具有一定柔性化的雙排爐、多排爐將大大減少爐壁熱損耗,有效降低單位噸能耗。
3)采用更高熱強度的爐內(nèi)耐熱結(jié)構(gòu)件,盡可能降低料盤與零件的質(zhì)量比無疑也是節(jié)能降耗的重要措施。
4)真空滲碳熱處理
適合于高溫滲碳齒輪鋼的開發(fā)應(yīng)用,可以使真空(低壓)滲碳—高壓氣淬的滲碳溫度提到980~1050℃,從而大大縮短滲碳工藝時間,降低能耗。同時,真空滲碳可以有效避免常規(guī)滲碳淬火出現(xiàn)的表面非馬等缺陷組織,改善零件的質(zhì)量。
5)廢熱綜合利用
淬火余熱的綜合利用,如利用廢熱加熱清洗機的清洗液、預(yù)熱燃?xì)饧訜釥t的混合氣,作為予氧化爐的輔助熱源等。
3. 精密熱處理
以汽車齒輪零件的熱處理為例,所謂精密熱處理包含了滲碳層的組織、硬度、有效硬化層深度、殘余應(yīng)力以及齒形、齒向等指標(biāo)的質(zhì)量分散度。汽車產(chǎn)品不斷追求的可靠性和舒適性,也給零件的精密熱處理提出了更高的要求。零件的精密熱處理需要的基本條件是:1)材料的均勻性 要求材料具有良好的成分和組織的均勻性,即保證材料淬透性的一致性。2)溫度場和流體場 不斷改善溫度場和各種流體場(包括滲碳、滲氮、碳氮共滲的氣流場和淬火的液態(tài)流體場)是保證零件精密化的最重要的條件。沒有良好分布的溫度場和流體場,任何先進(jìn)的控制技術(shù)也只能浮于形式。
4. 智能熱處理
現(xiàn)代工廠需要熱處理制造商提供更完善的配套技術(shù)和技術(shù)服務(wù)。計算機傳感器智能庫將構(gòu)建成智能熱處理的核心。需要制造商提供更好的集成技術(shù)。這些技術(shù)應(yīng)該包含:根據(jù)零件的材料、技術(shù)要求等,系統(tǒng)自動生成工藝;生產(chǎn)過程的完全閉環(huán)自動控制;零件熱處理質(zhì)量的預(yù)測、預(yù)判;系統(tǒng)故障自動診斷與處置;在線的自適應(yīng)及應(yīng)急應(yīng)變能力等。
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