隨著國民經濟的發展，其制造業中的熱處理數量與日遞增，有報道稱20世紀末全球熱理件將 達5.6億噸，占鋼材產量的31.2%。又因熱處理是以爐窯加熱使金屬組織變化，而改善制件性 能的特殊加工，其電耗之高，污染之大是可想而知的。

世界工業發展證實，制造技術的先進性是實現工業生產優質、高效、低耗、環保和保持產品 競爭能力的保證。其熱處理技術的先進程度，則是保證機械制造技術先進性和產品質量的關 鍵因素。我國機械工業2000年發展大綱指出：機械產品與世界先進水平之差在20年以上，其 熱處理生產技術十分落后，生產設備與世界先進水平有30～40年之差距。其電耗平均每噸比 日本和歐美要多2～3倍。其熱處理行業的清潔生產尚未開展，故三廢排放環境污染相當嚴重 。因此從生產組織模式、產業結構調整、技術投入、科學管理、設備更新改造、人員素質等 方面加快改革刻不容緩。本文就熱處理的環保、節能生產及對策淺述如下。

據悉，我國機械工業約有熱處理廠點10500個，在職員工15萬人，擁有各種熱處理爐窯約 11萬臺，熱處理年產值為50億元。熱處理鋼件約700萬噸、鑄件約300萬噸，全員勞動生產率 平均3萬元/人·年。90%以上的熱處理爐窯系電加熱，其用電量平均占企業用電總量的25%～ 30%，熱處理整機總容量約為700萬kW、全年用電達85億kW·h，平均單位電耗全國為1000kW ·h/t。 設備老化95%的加熱爐系周期性作業，80%的制件在氧化氣氛中加熱。其高效、優質、低污染 的環保可控氣體爐、真空爐尚不到熱處理設備的5%。而國外熱處理全過程的工藝技術參數可 全面控制，逐步向自動化、集成化、柔性化、智能化方向發展。而我國大多數尚未實施碳勢 控制，不少企業仍靠經驗手工型操作。由于歷史原因那種大而全、小而全的企業到處可見， 其社會化、產業化大生產的規模經濟尚未形成，因而生產效率低下，與美國差26倍、設備利 用率負荷率＜25%，電耗高于美國的40%。其環境污染嚴重，據不完全統計熱處理業每年約有 5 000噸淬火油因蒸發或局部燃燒造成CH化合物、CO及煙塵；有約9 000噸廢淬火油因排放不 當而污染水質；每年鹽浴爐生成鹽蒸汽7 000噸以上和有害廢渣約10 000噸；燃煤爐窯排放S O2約1.5萬噸，灰分約8.5萬噸；噴砂處理中產生的SiO２等有害粉塵10 00 0噸，嚴重污染了 環境。

在中美專業熱處理員工相當條件下，其勞動生產率相差26倍，專業化廠數相差35倍，美國熱 處理生產經濟效益高，專業廠利潤是我國的1.5～30倍，年營業額高于我國25倍，年電 耗卻低于 我國40%。清潔生ISO1400環境管理系列標準認證國外已廣為開展。

由于歷史的原因，我國大而全、小而全、萬能型、不協作、封閉型企業到處可見。即在一個 工廠內均設置鑄、鍛、電鍍、熱處理、模具制造、供熱采暖、運輸等共用性極強的車間、工 段或班組。因而是質量欠佳、任務不飽滿、生產效率低下、設備利用率極低、能耗、物耗 、污染大增的原因所在。

而能源法和節能技 術大綱中就明確指出：企業組織分散、生產集中度差、專業化水平低，推動鑄鍛、熱處理、 鉚焊、供熱等專業化生產是符合國家產業精神的。專業化社會化生產早以被國內外實踐證明 ，確是一種先進的生產模式。我國80年代初政府倡導開展專業化生產調整，在41個城市撤消 2 000多個生產極不飽滿、技術條件差、能耗污染高的廠點，建立30多個熱處理專業廠和420 多個生產協作點，幾年內使其平均電耗由15 000kW·h/t降到1 000kW·h/t以下，專業化廠 可在500kW·h/t。如某光學儀器廠未專業化生產前，熱處理電耗高達3 000kW·h/t，而專業 化后竟下降至850kW·h/t，設備利用率也提高20%，勞動生產率提高40%。

由此可見具有戰略性調整組建的專業化生產廠，必將壓縮減少大批數量的熱處理點，從而導 致能耗、物耗、污染的巨降、取得明顯的經濟、社會及環保效益。

采用有機物和無機物等配制而成的水溶性聚合物淬火介質，和淬火油改性添加劑，由于冷 即能力可調整，使用中介質濃度可簡便測定，有減少變形、防止淬裂，不銹蝕、免清洗、 無味、無煙霧、不著火，使用溫度高，環保、少無污染，正常消耗是傳統油淬火的40%等特 點，因而在國外已普及推廣應用。但我國仍普遍采用通用的礦物油，一定比例的氯化鈉水溶 液、鹼溶液及硝鹽溶液為冷卻介質。因而造成嚴重的污染。如某廠采用新型PAG淬火液取代 原20#油淬火后，其成本由原15 000元/年降至8 750元/年，加工成本也由0.78元/件降至 0.44元/件，合格率也由92.6%提高到96.6%，且免除了因油在高溫中揮發所致的污染。

在滿足技術要求確保質量的前提下，減少鹽浴爐加熱是節能根除污染的有效方法。眾所 周知以氯化鋇為主經多種化學鹽類熔化后，對金屬件進行加熱，雖有加熱速度快，可防止氧 化、溫度均勻等特點，但溫控由于有鹽霧影響極難準確，且操作安全性欠佳，更重要的是由 于氯化鋇高溫加熱會產生嚴重的有害氣體、煙塵及鹽渣等污染，故采用感應加熱等新設備也 可達標。如木工刨刀與原鹽浴爐相比，班產量由3 300片提高至7 200片。萬片電耗由900kW·h下降至600kW·h，節電率達33%，還可節約有害氯化鋇43噸的好成績。而鋼鋸條較原鹽 浴爐淬火，由于可獲得隱針或細針馬氏體組織，其CrWMn鋼沖至韌性提高33%，斷裂韌性提高 21%，合格率提高20%，節電35%，且免除有害氯化鋇取得良好的經濟及環保效益。

以新鋼種取代傳統鋼制造同樣零件，也可取得物耗、能耗、污染的降低。如非調質鋼的應用 即可減少原45#鋼830℃加熱+保溫+淬水油+高溫回火之工序，且可根除淬火時產生的一切污 染，還可節能、縮短生產周期、提高工效。經50鈴汽車前軸按規范試驗橫向、縱向、垂直彎 曲疲勞各30萬次、50萬次和100萬次的循環后再加3萬km路試后均達標，僅以每根鍛造成本下 降64元計算，1999年就可節約企業采購成本110萬元。

此外ER8、HD、GD、CH75、GM、CH-1等新型模具鋼均有明顯的節能環保功效。以后者火焰淬 火鋼用于大型模具，經局部火焰加熱空氣冷卻淬火后，較鹽浴爐加熱淬火，不但成本下降60 %、合格率提高20%，制模周期下降5%，節電80%且根除鹽浴所致有害污染及淬火油煙霧、煙 塵之污染，有明顯的節能、環保之成效。

是將鍛造、熱軋、鑄造及熱處理工序有機的結合在一起。用其余熱進行處理，這不但可減免 重復加熱、提高設備利用率、縮短生產周期，且可節能、降低成本、提高制件的綜合性能及 質量，更為明顯的是減少污染有利于環保。如某施拉機零件，原鍛造后使其自然冷卻后，再 重新加熱+保溫+介質冷卻的淬火處理，其平均電耗為1.25kW·h/件，而現鍛造后用其余熱淬 火處理，可免去再加熱工序，按20萬件/年計算，可節電2.5萬kW·h/年，更可喜的是因減除 重新加熱之污染，取得明顯的效益。

即打破人們常規認為各種化學元素滲入金屬表層與性能成正比的認識。但經科學實踐與理論 證實，并非如此。過深的滲層，不但降低制件的韌性且不利于性能的提高，還浪費能源，增 加成本，更主要的是由于加熱時間的增長而使污染上升。為此國內外已采用薄滲技術。若滲 碳層減少30%，則可節電33%。據報道日本汽車工業僅應用該技術后，即可節電1億kW·h。我 國用量巨大的自行車鋼球生產中，采用薄層滲碳后，不但使生產效率提高42%，節電30%，也 使甲醇和煤油的消耗下降52%，壽命提高2倍，取得節能環保雙豐收。

由于科技的不斷發展，各種節能、高效、環保熱處理新設備不斷出現，為提高熱處理水平開 拓廣闊空間。例如利用高能量密度對零件作超高速加熱，然后自激淬火，具有不氧化、不脫 碳、變形小、表面光潔，提高硬度、耐磨性和疲勞強度等，高頻和超高頻脈沖及激光和電子 束熱處理設備技術。還有離子轟擊化學熱處理，表面沉積硬化在模具和刀具上應用，經濺射 處理2μmTiN后，其表面硬度可達HV2000，大大提高使用壽命。還有各種計算機在熱處理中 的應用都可取得佳績。如生產量極大的表殼軟化處理，采用自動淬火設備后取得表2的明顯 效益。其各種高新設備能耗見圖2。由于高新設備可對熱處理全程自動電腦監控，時間縮短 ，質量提高、加熱源發生根本變化、而有利于高效、優質、節能、環保生產，也將代表其發展方向。

提高熱處理制件壽命使其達到一頂幾個或數十個使用，才是減少從原材料投入到投產，各 種加工物耗、能耗及污染的有效途徑，如Cr12鋼制m70大型螺母冷鐓模具，經液體滲釩+淬火 +回火+退火+鍛造等復合處理后，其使用壽命由1 500件上升到150 000件。而高工鋼鉆頭及 高合金鋼模具采用無污染、環保真空系列技術處理后，可節約資金200元/t。節電30%，操作人員由12人減至3人，質量壽命提高。其汽車用萬向十字軸采用中頻淬火后，較原常規工藝 節電80%，壽命也由3×104km提高至13×104km。其質量、壽命的提高才是最大增產增收 。若全面推廣其經濟、社會、環境效益極為可觀。

為消除金屬制件殘余應力，使其穩定尺寸、金屬組織，防止變形與開裂。傳統工藝一般采用 爐窯低溫加熱時效，這不但成本高、周期長，且伴隨著長時間的加熱不可避免的造成環境之 污染及電耗增大。為此科技界利用不同頻率產生的多諧波共振原理制造的多型振動時效系 列電腦控制設備問世。這不但可徹底根除爐窯加熱之污染，且可節能。據報道美國己有100 多家公司應用，與爐窯相比可節能40%，金屬韌性可提高35%。我國某礦機廠2 500t/年大 型件，若裝爐為87爐次測算，可節約煤氣187萬m3。那么按150元/t測算，采用振動時效可 創37萬元的綜合效益。

總之，環保與節能熱處理，應走社會化專業化生產之路，此舉有企業結構調整之戰略內涵，在國外已為成功之經驗。采用高新工藝技術、新型設備與材料，不斷加強科學管理，不斷提 高環保與節能意識。綜合治理、全面規劃、認真落實就一定會取得優質、高效、節能、環保之效益。