绿色热处理工艺的研究

绿色热处理工艺的研究

金属热处理是指在固体范围内，通过一定的加热温度、保温时间和冷却速度，改变材料的内部或表面组织，获得所需的材料力。实际的热处理工艺是一个系统工程,涉及到加热设备,控温仪表,冷却介质,质量检验和科学管理等环节。传统的热处理主要是满足工件的工作要求,注重工件的安全使用;满足工艺性能要求,注重工件的加工质量稳定;重视工件材料的经济性要求,注重模具的经济效益。由于注重工件的使用性能,忽视热处理的环境性能评价。所以,热处理需要消耗大量的资源和能源,同时排放的大量废气、废水和废渣,造成环境污染与生态破坏,威胁影响人类的生存和健康。市场经济呼唤节约资源和能源、降低热处理生产成本、提高热处理产品质量、增加热处理产品的市场竞争力的绿色热处理工艺。1热处理工艺优化绿色热处理工艺的主要内容包括应用绿色的能源和资源,使用绿色热处理生产设备,形成绿色热处理工艺方法,获得绿色热处理零件产品,并通过热处理后的绿色服务来优化管理等。从方法上理解的绿色热处理工艺是最大限度减少热处理过程中所产生的废物量,包括提高热处理能源利用效率,合理利用生产过程的材料资源,改进热处理生产工艺方法,获得优质热处理零件产品。从概念上理解的绿色热处理工艺是指既可满足零件的热处理工艺需要、又可合理地使用自然资源和能源,并保护生态环境的热处理生产方法和措施,其实质是将废物减量化、资源化和无害化,或将废物消融于热处理生产过程之中,是一种对人类社会和生态环境无害的、实现可持续发展的热处理生产活动。2绿色热处理技术和应用2.1渗碳热处理mb技术BH技术是适用于在相应的设备和环境气氛下进行低温快速渗碳处理或碳氮共渗处理的节能新技术工艺;使用该技术进行热处理时时,只需利用催渗剂进行相应的工艺调整即可完成。BH技术与传统应用稀土催渗技术有着本质性的不同。BH的核心是通过优化,在渗碳气氛中添加微量的催渗剂,使渗碳介质丙烷、丙酮、煤油等在气氛中产生一定量活性高的正四价碳离子,使碳在奥氏体中扩散速度快。BH技术可减少变形,减少金属材料晶粒粗化倾向,使本质粗晶粒钢渗碳后可以直接淬火,显著节约能量,提高零件的强度和韧性,进一步延长设备及其耐热元件寿命。在同样热处理工艺温度下,BH技术可显著减少工件在高温阶段的保温时间,防止金属氧化和脱碳,提高生产率,节约电费,促进绿色制造及循环经济的发展。催渗技术还可以提高渗碳处理或碳氮共渗处理气氛中碳的活性,减少表面炭黑,延长氧探头使用寿命。2.2速被激光硬化根据激光的特点,激光的穿透能力极强,当把金属材料表面快速加热到仅低于材料熔点的临界转变温度,其表面奥氏体化非常迅速,然后完成急速自冷淬火,使金属表面迅速被激光相变硬化。实际成产中,激光热处理工艺就是利用高功率密度的激光束对金属材料表面进行激光处理,达到对材料实现相变硬化、表面合金化等表面改性处理技术,产生用其它表面淬火达不到的零件表面的成分、组织、性能。激光热处理具有高速加热,高速冷却特点。激光热处理零件表面组织细密、硬度高、耐磨性能好。由于高速冷却,激光淬火部位可获得的残余压应力,提高了零件疲劳性能;激光淬火时可以进行局部选择性淬火,通过控制对多光斑的尺寸,更适合其它热处理方法无法完成的局部区域淬火硬化。2.3正火与高温下的wolba工艺金属热处理中的过热、过烧缺陷浪费了材料,消耗了能源,必须采取具体措施防止过热过烧的产生。一是严格控制工件的实际加热温度,正确地制定工件加热规范,确保合适的始锻温度和加热时间。严格控制炉温,并且要使炉温均匀。加热炉应有控制仪表,对控制仪表要经常检查和校准。二是合理地放置工件,在油炉内加热时,油嘴设计要高出工件一定距离,防止燃烧油直接喷打工件。在盐浴炉或电炉内加热时要避开电极及附近的高温区。三是工件装炉量要合适,在满足生产的前提下,要少装、勤装,以缩短工件在高温下的停留时间。如果生产中出了故障,需要停产时,应将工件从炉中取出或迅速停炉,采取降温措施。四是利用锻造变形破碎工件内部粗大的奥氏体晶粒,并能破坏其晶界上析出相的连续发布,从而消除过热。锻造比越大,效果越显著。五是利用用热处理工艺方法消除过热组织。对具有少量大而分散的过热组织缺陷,需用二次热处理使其得到改善,在正常正火工艺前增加一道正火加高温回火工序。对于较严重过热的组织,则应采用扩散退火、调质处理,才能改善或消除过热。高温正火、扩散退火可部分消除夹杂物沿原奥氏体晶界分布的状态,然后进行第二次正火处理可以细化奥氏体晶粒。2.4热处理生产的自动化计算机在热处理中的应用主要有:应用计算机进行辅助设计,应用计算机辅助生产和选材,应用热处理办公自动化和建立热处理数据库等,应用计算机为热处理工艺的优化设计、热处理工艺过程的自动控制,热处理质量检测与统计分析等提供了先进的手段。计算机在热处理中控制热处理工艺程序和工艺参数,实现工件热处理生产的自动化,保证工件热处理工艺的稳定性和热处理产品质量的再现性,并使热处理工艺过程向高效、低成本、柔性化和智能化的方向发展。机器人技术在金属材料热处理中的应用可以有效地改善工人的劳动条件,提高热处理产品质量和劳动生产率。目前主要是用来进行热处理生产中自动装卸料。由于零件热处理环境的生产环境差、劳动强度较大,应用计算机热处理技术使生产向自动化、集成化、柔性化的方向进一步发展,是我国今后机器人在热处理生产中的应用的方向。3我国热处理产业发展的自然和安全之路在建设资源节约型社会过程中,我国节能热