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我国汽车行业热处理技术发展前景 |
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| http://cn.newmaker.com
6/12/2009 4:33:00 PM
佳工机电网
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朱蕴策 东风汽车有限公司工艺研究所，湖北 武汉 430056
近几年在我国热处理界热烈讨论的美国2020年热处理技术发展路线图，给予我国热处理技术工作者很多启示。展望我国汽车行业热处理技术发展前景，围绕高品质、低能耗、环保、智能化，提出几点意见供热处理界的同行参考。
1. 毛坯热处理节能技术
汽车结构件大多采用锻造成型工艺。汽车锻件分热锻、温锻和冷锻，涉及零件品种多，批量大，毛坯的热处理能耗巨大。为了大幅降低锻件毛坯热处理能耗，目前以及未来采取的主要措施有：
1.1 非调质钢的应用
微合金化非调质钢的应用将会是汽车用结构钢的发展方向。非调质钢通过控锻、控冷，使微合金元素产生细晶强化和析出强化，达到所需要的强韧化性能。其抗拉强度可以达到850~1000Mpa，屈服强度达到550Mpa以上，强度指标基本等同调质钢的水平，目前已大量应用于汽车发动机曲轴、连杆、前轴等零件。随着更高强韧性非调质钢的开发，汽车动力传动系统的绝大部分零件可以用非调质生产制造。非调质钢的广泛应用，可以使汽车毛坯件的热处理能耗降低70~80%以上。
1.2 免退火冷镦钢的应用
汽车标准件采用冷镦成型。免退火冷镦钢通过化学成分调整，通过钢厂的控轧、控冷，细化晶粒并使珠光体变态，降低轧制态的硬度，增加塑性变形能力,减小变形抗力。免退火冷镦钢的应用，省略了退火工艺，降低了工艺成本。目前免退火冷镦钢可以应用于生产8.8级汽车紧固件类的零件。
1.3 锻造余热热处理的应用
锻造余热热处理有余热等温退火和余热淬火。锻压机后接余热热处理生产线，就可以方便的实施在线余热等温退火或余热淬火。适应于各类齿坯的热处理和调质件的热处理。采用锻造余热热处理能够使毛坯的热处理能耗降低60~70%以上。
2. 齿轮热处理
常规渗碳热处理。零件的热处理加热可以分有效热和无效热。零件的加热属有效热，炉壁的散热、料筐及夹具的加热属无效热。从节能的角度讲，应尽可能减少无效热的损耗。对大批量的汽车渗碳类零件的热处理，节能的主要措施有：
1）开发更好的炉衬耐热和保温节能材料，尽可能降低炉壁温升，减小炉壁热损耗。
2）采用具有一定柔性化的双排炉、多排炉将大大减少炉壁热损耗，有效降低单位吨能耗。
3）采用更高热强度的炉内耐热结构件，尽可能降低料盘与零件的质量比无疑也是节能降耗的重要措施。
4）真空渗碳热处理
适合于高温渗碳齿轮钢的开发应用，可以使真空（低压）渗碳—高压气淬的渗碳温度提到980~1050℃，从而大大缩短渗碳工艺时间，降低能耗。同时，真空渗碳可以有效避免常规渗碳淬火出现的表面非马等缺陷组织，改善零件的质量。
5）废热综合利用
淬火余热的综合利用，如利用废热加热清洗机的清洗液、预热燃气加热炉的混合气，作为予氧化炉的辅助热源等。
3. 精密热处理
以汽车齿轮零件的热处理为例，所谓精密热处理包含了渗碳层的组织、硬度、有效硬化层深度、残余应力以及齿形、齿向等指标的质量分散度。汽车产品不断追求的可靠性和舒适性，也给零件的精密热处理提出了更高的要求。零件的精密热处理需要的基本条件是：1）材料的均匀性 要求材料具有良好的成分和组织的均匀性，即保证材料淬透性的一致性。2）温度场和流体场 不断改善温度场和各种流体场（包括渗碳、渗氮、碳氮共渗的气流场和淬火的液态流体场）是保证零件精密化的最重要的条件。没有良好分布的温度场和流体场，任何先进的控制技术也只能浮于形式。
4. 智能热处理
现代工厂需要热处理制造商提供更完善的配套技术和技术服务。计算机—传感器—智能库将构建成智能热处理的核心。需要制造商提供更好的集成技术。这些技术应该包含：根据零件的材料、技术要求等，系统自动生成工艺；生产过程的完全闭环自动控制；零件热处理质量的预测、预判；系统故障自动诊断与处置；在线的自适应及应急应变能力等。
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