國外熱處理現(xiàn)狀及熱處理設備發(fā)展新動態(tài)介紹
1．熱處理技術現(xiàn)狀
（1）推廣應用高壓氣冷淬火
國外的熱處理廠家非常重視熱處理過程中的冷卻。根據(jù)產品的技術和工藝要求，可進行慢速卻、油淬冷卻、一次性氣淬冷卻等。快速氣氛循環(huán)冷卻采用向冷卻室噴射高壓氣體，由計算機控制流速和流量的變化，以達到在特定時間內冷卻速度，從而實現(xiàn)熱處理過程中所要求的冷卻曲線，確保零件的熱處理質量。以前采用氣淬方式冷卻的淬火氣體有氮氣、氦氣等，現(xiàn)在用空氣強烈噴射，使工件在極快速度下冷卻，淬火后表面僅有極薄的氧化色膜，呈灰白色，零件色彩依然美觀，而節(jié)約大量氮氣和惰性氣體，使熱處理成本進一步下降。
真空低壓滲碳與高壓氣淬相結合是當今一種先進的滲碳淬火工藝，它具有滲碳速度快、碳化物組織優(yōu)良、淬火開裂和變形小、節(jié)約能源和滲碳劑原料、滲碳零件表面質量好、并有利于環(huán)保等特點。
（2）熱處理設備采用油冷
風機冷卻、熱交換器冷卻、淬火油槽冷卻等所有需冷卻的裝置，全部采用油封式自冷，全面取代水冷循環(huán)系統(tǒng)，整個熱處理爐不用任何冷卻水。例如，熱風循環(huán)風機冷卻：將原水冷套進出水管改用油管引出，接近風機處放一個直徑為102mm的小油箱，油冷卻系統(tǒng)全封閉，當風機軸承有熱量增加時，被加熱的油比重小，自然向上浮起，引起油自然循環(huán)。在小油箱存油量和自然散熱的情況下，熱油被冷卻后又加入循環(huán)，達到在不耗油又不需要動力的條件下完全取代水冷。淬火油槽板式換熱器中的水換成冷卻油，冷卻油受到熱油的熱交換而被升溫，油比重的變化引起冷卻油的自身循環(huán)，在爐頂?shù)挠拖渫饧由仙崞?，配合風扇的作用，達到全油冷的效果，節(jié)約大量的冷卻水。
（3）滲氮爐上采用氫探頭
德國的Ipsen公司已應用氫探頭和相應的技術測控滲氮爐內的氮勢，以對滲氮的爐氣氛進行調節(jié)和控制，實現(xiàn)滲氮爐的現(xiàn)代化。
（4）燃氣輻射管
目前，歐洲的熱處理設備已大部分采用燃氣輻射管，使用天然氣加熱。燃氣加熱技術和裝備在歐洲已十分成熟，天然氣燒嘴已有標準系列，由專業(yè)燒嘴廠制造供應，并將燃氣輻射管的內管由不銹鋼換成陶瓷，延長使用壽命并提高功率。天然氣加熱提高能源利用率，降低生產成本。
2.熱處理變形與預防方法
熱處理變形有兩種類型：一是尺寸的變化，二是零件幾何形狀的變化。熱處理技術不同，零件尺寸和幾何形狀的變形及防變形方法亦不相同。
熱處理加熱奧氏體化過程中，保溫時間越長，溫度越高，則溶入奧氏體的碳越多，馬氏體轉變時產生的膨脹越大。冷卻時，馬氏體膨脹最大，上貝氏體次之，下貝氏體和屈氏體的體積變化很小。低溫回火時，馬氏體發(fā)生收縮，收縮量與過飽和的碳含量成正比。在室溫-200℃加熱時，部分殘余奧氏體會轉變成馬氏體，出現(xiàn)膨脹。但該膨脹因200℃附近馬氏體發(fā)生分解，因此表現(xiàn)上變化不大。
在常規(guī)熱處理中，零件形狀變化的主要原因是熱處理加熱和淬火時發(fā)生的熱應力和相變應力。加熱速度過快、相對于加熱爐而言零件太大、零件各部分的溫度不同，都會導致熱變形。保溫時，加工的殘余應力會發(fā)生釋放而產生變形，零件的自重也會導致變形。冷卻時，由于零件不同部位的冷卻速度不同，會形成熱應力而使零件變形。即使冷卻速度相同，冷卻總是表面快，心部慢。因此，先相變的表面使未相變的心部發(fā)生塑性變形。如果材料中存在合金成分的偏析，或者表面脫碳，則相變應力更不均勻，更易導致零件變形。另外，如果零件厚薄不均，也會造成冷卻速度不同。
在鍛件的熱處理中，減少變形的零件擺放方式，一是盡可能垂直吊掛，二是垂直放在爐底部，三是用兩點水平支撐，支點位置處于全長的三分之一與四分之一之間，四是平放于耐熱鋼工裝上。
在零件的冷卻過程中，淬火介質的種類、冷卻性能、淬硬性等與變形有關。冷卻性能的變化可通過改變介質的黏度、溫度、液面壓力、使用添加劑、攪拌等進行調節(jié)。淬火油的黏度越高，溫度越高，橢圓形變形越小。在靜止狀態(tài)下，變形較小。
以下幾種方式可有效降低變形：①鹽浴淬火；②高溫油淬火；③QSQ法；④減壓淬火；⑤一槽三段淬火。鹽浴淬火和高溫油淬火相似，都是在馬氏體轉變溫度處淬火，使馬氏體相變的均勻性增加。QSQ是雙液淬火。減壓淬火是通過降低淬火介質的液面壓，從而延長蒸汽膜階段，高溫區(qū)的冷卻速度下降，使零件各部分的冷卻速度均勻。一槽三段淬火結構簡單，首先將零件從淬火溫度油冷至略高于Ms點的溫度，隨后出爐，在氣氛中保持，使零件整體溫度均勻，然后再油冷，使馬氏體相變均勻進行，變形的不規(guī)則性得到極大的改善。