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熱處理參觀實(shí)習(xí)報(bào)告
昨天參觀了工具加工的車削、磨、銑的精加工車間，今天我們開(kāi)始了，熱處理的學(xué)習(xí)。到底在精加工和刃磨角度之前或者在冷拔、沖壓之前，工具經(jīng)過(guò)了怎樣的熱處理呢?今天工具廠的老廠長(zhǎng)，為我們做了詳細(xì)的介紹。
熱處理是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的一種工藝。世界工業(yè)發(fā)展表明，制造技術(shù)的先進(jìn)性是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的保證，而熱處理技術(shù)的先進(jìn)程度，則是保證機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。老師提到了美國(guó)歷經(jīng)數(shù)年形成并制訂的“美國(guó)熱處理2020年技術(shù)發(fā)展路線圖”，這是目前國(guó)際上最先進(jìn)的熱處理技術(shù)發(fā)展路線，資料顯示，美國(guó)對(duì)于熱處理技術(shù)設(shè)想目標(biāo)是能源消耗減少80%，工藝周期縮短50%，生產(chǎn)成本降低75%，熱處理實(shí)現(xiàn)零畸變和最低的質(zhì)量分散度，加熱爐使用提高到原先的10倍(增加9倍)，加熱爐價(jià)格降低50%，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)零污染。而我國(guó)的熱處理相對(duì)于制造業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó)仍然存在20年的差距。
在上工具廠，主要的產(chǎn)品有：齒輪刀具、螺紋刀具、拉銷刀具、孔加工刀具、硬質(zhì)合金刀具、銑刀、鉸刀類刀具、量具類刀具、非標(biāo)準(zhǔn)特殊刀具。而每一種產(chǎn)品在加工過(guò)程中都要依據(jù)其材料及工藝要求的不同接受不同方式的熱處理。根據(jù)加熱、冷卻的方式及鋼組織性能的變化特點(diǎn)不同，熱處理可以分為以下幾種：1、普通熱處理：退火、正火、淬火和回火;2、表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理;3、其他熱處理：真空熱處理、變形熱處理、控制氣氛熱處理、激光熱處理等。
隨后，師傅為我們介紹了上海工具廠的熱處理設(shè)備。在上海工具廠，有四臺(tái)真空爐。熱處理真空爐是具有高壓(壓力0.6-1.0MPa)氣冷功能的真空熱處理設(shè)備，適用于高速鋼、高合金工模具鋼、不銹鋼等精密零件的真空氣淬、退火、釬焊以及磁性材料的燒結(jié)及快速冷卻等。在機(jī)床廠這四臺(tái)真空爐中，有三臺(tái)是91年從波蘭引進(jìn)的、美國(guó)技術(shù)制造的高壓氣淬真空爐，它由5bar的氮?dú)膺M(jìn)行冷卻;有效零件爐塞尺寸為600×600×900mm、可承受最大重量為500kg;加熱方式為高頻輻射加熱;真空度達(dá)到50~100pa(大氣壓為1×1000000pa。而另外一臺(tái)真空爐是IPSEN的12bar高溫氣淬真空爐，這臺(tái)設(shè)備屬于國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)，由著名的德國(guó)IPSEN公司生產(chǎn)。其特點(diǎn)有：1、低溫對(duì)流循環(huán)加熱，溫度范圍是150~850℃;循環(huán)加熱對(duì)于型號(hào)大的模具便能達(dá)到均勻處理的效果。2、分級(jí)等溫冷卻，可以減少工件的變形和開(kāi)裂;3、冷卻風(fēng)機(jī)可以在真空狀態(tài)下啟動(dòng)，以達(dá)到快書(shū)冷卻的目的。(普通的風(fēng)機(jī)要在沖氣0.4bar以后才能啟動(dòng));4、功率因數(shù)高，普通爐在升溫時(shí)功率因數(shù)0.85、保溫時(shí)0.5而IPSEN在升溫時(shí)功率因數(shù)也是0.85而保溫的功率因數(shù)可以達(dá)到0.83;5、IPSEN的水冷風(fēng)機(jī)可以超載250%，正常裝機(jī)容量為115kw在最大超載狀態(tài)下可以達(dá)到287.5kw。IPSEN公司是國(guó)際上知名的工業(yè)爐制造公司，總部設(shè)在德國(guó)Kleve，在歐洲、美洲、亞洲多個(gè)國(guó)家設(shè)有制造廠，在我國(guó)上海也設(shè)有制造廠，在北京設(shè)有辦事處。IPSEN的主要產(chǎn)品有密封箱式多用爐、推桿式連續(xù)滲碳爐、高壓氣淬爐、真空滲碳裝置、真空釬焊爐、各類傳感器及控制裝置等，其中Supercab超級(jí)滲碳技術(shù)、AvaC低壓滲碳技術(shù)、Carb-o-Prof碳勢(shì)控制系統(tǒng)、HydroNit氫探頭等項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)熱處理行業(yè)具有較高的知名度。除了真空爐以外，機(jī)床廠還有鹽熔爐。鹽熔爐是傳統(tǒng)的模具熱處理設(shè)備，它污染嚴(yán)重，熱效率在30~35%，而且排除的廢渣都是有毒物質(zhì)。所以，鹽熔爐的發(fā)展在各國(guó)都處于被禁狀態(tài)，不過(guò)在制造業(yè)仍然保佑一定比例的鹽熔加工廠，因?yàn)椴糠止ぜ募庸け仨氂名}熔爐進(jìn)行熱處理，沒(méi)有設(shè)備可以取代。鹽熔爐整套設(shè)備包括四個(gè)爐子，前兩個(gè)爐子是預(yù)熱爐溫度在800~900℃，預(yù)熱爐使用的加熱鹽為70%~80%的BaCl2和20%~30%的NaCl,其熔點(diǎn)為760℃。在預(yù)熱爐中的加熱裝置是箱式電阻爐;第三個(gè)是高溫加熱爐，溫度在1000~1300℃，加熱爐使用的加熱鹽為100%的BaCl2，其熔點(diǎn)為960℃。在加熱爐中的加熱裝置為高頻感應(yīng)加熱裝置;最后一個(gè)是低溫冷卻爐，該冷卻爐為分級(jí)冷卻爐，使用的精鹽是50%的KNO3和50%的NaNO2，分別可以進(jìn)行400~450℃和240~280℃的兩種溫度范圍的空冷。好用嗎紅血絲絲塔芙洗面奶卸妝美白產(chǎn)品哪個(gè)效果好潤(rùn)膚防曬什么牌子好隔離霜什么牌子的隔離霜好用
熱處理的加工溫度由材料的用材決定，所以，在工具加工的過(guò)程中，刀具材料的選擇也十分重要。在刀具選材中，90%是使用高速鋼。常見(jiàn)的高速鋼類型有：1、鎢錫高速鋼，牌號(hào)W18Cr4V;2、鎢鉬高速鋼，牌號(hào)W6M6Cr4V2;3、低合金高速鋼(合金元素低于15%);4、超硬高速鋼(60~70HRC);5、粉末冶金高速鋼，屬于新型材料，是用高壓氬氣或氮?dú)忪F化熔融高速鋼水，得到細(xì)小高速鋼粉末，篩選后為0.4mm以下的顆粒;在真空(0.04Hg)狀態(tài)下，密閉燒結(jié)達(dá)到密度65%;再在1100℃高溫、300MPa高壓下制成密度100%的鋼坯，然后鍛軋成的鋼材。碳化物晶粒極細(xì)，小于0.002mm，而熔煉高速鋼碳化物晶粒為0.008-0.02mm。鋼材入廠要進(jìn)行入廠檢驗(yàn)，一般分為物理檢驗(yàn)和化學(xué)檢驗(yàn)。物理檢驗(yàn)主要是檢測(cè)鋼材的表面涂碳層、裂紋以及內(nèi)部缺陷，化學(xué)檢驗(yàn)主要是檢驗(yàn)鋼材所含的化學(xué)成分是否符合標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)的化學(xué)成分包括：W、Mo、Cr、V、C、P、S，主要指標(biāo)有含碳量、合金量、以及檢查P、S含量是否超標(biāo)。
上海工具廠是全國(guó)四大工具廠之一，是傳統(tǒng)老廠。所以，工具廠的熱處理工藝是很值得我們學(xué)習(xí)的地方。由于高速剛、高合金鋼的導(dǎo)熱性差，所以一般要進(jìn)行多次預(yù)熱，復(fù)雜的刀具先分別經(jīng)過(guò)500~600℃、820~860℃、900~950℃的三次預(yù)熱之后進(jìn)行加熱，一般刀具先進(jìn)行820~860℃的預(yù)熱后進(jìn)行加熱。低合金高速鋼的加熱溫度在1170~1190℃。加熱之后，復(fù)雜刀具先進(jìn)入600~650℃—400~450℃—240~280℃的分級(jí)冷卻;一般刀具加熱后進(jìn)入600~650℃的分級(jí)冷卻然后進(jìn)行空冷。刀具一般都要進(jìn)行3到4次回火處理，回火溫度在540~560℃，每次保溫1-1.5小時(shí);回火在硝煙爐中進(jìn)行，硝煙爐中的冷卻鹽是100%的NaNO3.
在理論學(xué)習(xí)之后，我們先來(lái)到了鹽熔爐車間，鹽熔爐是開(kāi)口的，我們可以直接看到火紅的棒料。親眼見(jiàn)到鹽熔設(shè)備的四個(gè)爐子，感覺(jué)學(xué)到的東西更加具體了。我們進(jìn)入的是低合金高速鋼加工車間，所以車間里的溫度特別高。隨后來(lái)到了先進(jìn)的真空爐車間，這個(gè)車間的環(huán)境就明顯的好很多，沒(méi)有噪音沒(méi)有高溫。工件在全自動(dòng)的設(shè)備中進(jìn)行著處理，頓時(shí)我們感受到了現(xiàn)代高科技為我們帶來(lái)的便捷。見(jiàn)到了先進(jìn)的IPSEN，看著這個(gè)龐大的機(jī)器在眼前，我想希望有一天我國(guó)也可以研制出自主品牌的真空爐來(lái)。那時(shí)，我們的也可以和國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)媲美了。
擴(kuò)展閱讀：熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過(guò)改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來(lái)控制其性能的一種金屬熱加工工藝。熱處理發(fā)展史：
在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770至前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。
公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的。
隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說(shuō)明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍，心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上，說(shuō)明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。
1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國(guó)人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等。
1850～1880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體(諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。
二十世紀(jì)以來(lái)，金屬物理的發(fā)展和其他新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是1901～1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳;30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì)，使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法;60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝 ;激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。
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