材料热处理技术发展史

  由于科研和生产应用的脱节,对革新生产设备的忽视以及长期闭关锁国造成的目光短浅,上世纪60、70年代的机械、冶金工厂的热处理生产技术没有出现明显的进步。直到80年代实现了和国际社会的沟通,引进了先进的技术和设备,一些大型骨干企业的生产技术有了明显的改观。

 

  2.1 热处理行业现状

  据中国热处理行业协会在制订国家热处理行业“十一,五”规划时的调查,2003年我国的热处理概括起来有以下几方面的基本情况:

 

  2.1.1 企业总数

  全国全能企业热处理厂、分厂、车间、股份制、民营热处理企业约15000家。其中全民所有制企业约占80%,有12000家;个体民营和股份制企业占 20%,约3000家。由于内地许多地区在进行国营中小企业改制,华东、华南沿海城市民营企业仍在不断涌现,也有不少外资企业准备在沿海城市设热处理加工厂,“十五”后期民营与股份制企业总数仍会继续上升。

 

  2.1.2 热处理员工总数

  按全国热处理厂点15000家,每家平均员工25人计,全国员工总数约37万人。其中,企业技术人员比例平均 为8%,约37万人;管理人员约9%,约3.3万人。

 

  2.1.3 热处理加热设备总数

  按企业数占全国企业总数的5%计,反算得出的全国热处理加热设备(以75kW为一标准台)约15万台,装机容量11×106kW。

 

  2.1.4热处理生产能力

  设每台设备平均生产率为100kw/h,全国平均1.5班工作制,15万台加热设备的年生产能力近45×106t。

 

  2.1.5热处理能源消耗

  设热处理加热设备的平均利用率为30%,全国平均1.5班工作制,15万台设备的每年实际热处理生产量为13.5×106t,消耗电总量为9.9×109kW.h。

 

  2.1.6热处理年营业额

  在调查中,热处理加工的平均价格为2.30元/kg。按全年实际产量13.5×106t计,全国热处理年营业额约310亿元。若以平均利润率10%计年创利润总计30亿元。热处理行业增值税率平均达12.5%,每年向国家纳税约39亿元。

 

  2.2 科研、开发和新技术应用成果

  2.1 物理冶金基础研究的进展

  结合新工程材料的研究和发挥已有材料的潜力,上海交通大学开发了金属相变理论和强韧化机理的研究,对马氏体、贝氏体的组织形态、精细结构、预相变机制,形状记忆合金与超塑合金中相变机制都进行了深入研究。控制渗碳、渗氮和热过程温度、应力场的计算机模拟也是上海交通大学上世纪八十年代以来工作的突出方面。

  西安交通大学为根据机器零件服役条件及失效形式正确评价选择材料,长期开展关于材料宏观性能、微观组织及其相互关系的研究。周惠久教授提出了小能量多次冲击理论用以修正一些材料评价和选用的准则。结合低碳马氏体在生产中的应泛应用,取得显著成效。

  哈尔滨工业大学多年来在雷延权教授领导下坚持了金属形变强化的理论和实践的研究,对一定温度和形变度下的金属再结晶规律,形变热处理后不同组织和性能之间叛乱纱有许多重要结论,并在此基础上引导和开发了一系列变化学热处理方法。形变热处理应用的典型例子是汽轮机叶片和柴油机连杆的锻后余热淬火,既可节约电能,又能提高性能。哈尔滨工业大学还在金属基复合材料、双相钢、铜基和铁基形状记忆合金和陶瓷韧化以及金属和合金的离子镀和离子注入等方面取得了突出成就。

  北京科技大学在低合金高强钢、微合金钢的理论和实践,控制轧制,非晶态材料稀土元素在钢中作用以及金刚石薄膜沉积等方面开展了系统研究,所得在果在冶金行业获得实际应用。

  特别应指出的是柯俊教授早期提出的贝氏体无扩散切变机制、和阿隆松的扩散一台阶机制在国际上成为分庭抗礼的针锋相对观点。徐祖耀、康沫狂、俞德刚等人在贝氏体相变理论和开发贝氏体钢以及贝氏体等温处理方面都有突出贡献。

 

  2.2 热处理生产技术的进步

  2.2.1 渗碳技术的进步

  渗碳是汽车拖拉机工业应用最广的工艺方法之一。50年代实现了从固体渗碳到井工炉中滴入液体渗剂的气体渗碳的过渡,改善了产品质量,提高了工效。60年代初研制成功LiCl露点仪以后,首先在井式渗碳炉上实现了滴入甲醇和丙酮的可控渗碳。在掌握了吸热式气氛制备方法和研制成功密封渗碳炉以后,用露点仪实现了密封渗碳炉的碳势控制。60年代末期研制成功红外线二氧化碳分析仪。为了提高碳势控制精度,在70年代推广了红外仪,主要用于井式炉的滴注式渗碳。目前用滴甲醇和煤油方式的可控渗碳已达到相当普及的程度。尤其是在70年代末、80年代初大量引进滴注式密封渗碳炉和多种微处理机可编程序控制器碳势控制仪问世以后,在密封多用炉上也广泛应用起来了。

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