熱處理技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中的情況分析

前言

美國宇航材料規(guī)范AMS 2750《高溫測量》，現(xiàn)在的相關(guān)規(guī)范是SAE AMS 2750 G，是航空系統(tǒng)Nadcap認證的依據(jù)?，F(xiàn)在汽車行業(yè)熱處理評估也是按照AMS 2750G執(zhí)行。AMS 2750主要內(nèi)容涉及:溫度傳感器、儀表、熱處理工藝設(shè)備、系統(tǒng)精度校驗、爐溫均勻性測量、試驗爐、記錄等。對分類檢定、校驗方法及頻次有明確規(guī)定。

近年來，航天航空的迅速發(fā)展，大大提高了人們出行的便捷性，同時也讓人們注意到航空器材的重要性，這關(guān)乎到大家的出行安全。航空工業(yè)生產(chǎn)各種高強度飛行器,選用各種高強度的新型材料,發(fā)展近無余量成形技術(shù)、精密和超精密加工技術(shù)、柔性加工生產(chǎn)線等精密制造技術(shù)。為適應(yīng)新材料和精密制造技術(shù)發(fā)展,航空熱處理重要發(fā)展方向是以AMS2750E/F/G質(zhì)量標(biāo)準為指引的精密熱處理,實現(xiàn)精密形狀和尺寸控制及zhun確組織性能控制。

1、航空熱處理這幾年的發(fā)展

(1)采用的熱處理技術(shù)。真空熱處理正以每年約30%的速度增長。氮基氣氛熱處理已成為可控氣氛的優(yōu)良選則。可控滲碳已取代傳統(tǒng)的滴注式滲碳，約占50%。氫探頭或氫分析儀(或氨分析儀)控制滲氮發(fā)展迅速，每年新增5~-10套。鋁合金用空氣循環(huán)電爐已得到廣泛應(yīng)用，并已成為鋁合金熱處理的主要爐型。有機淬火介質(zhì)在鋁合金淬火中的應(yīng)用取得了突破，在減少熱處理變形和環(huán)境污染方面顯示出明顯的效果。高能束熱處理，如激光熱處理和離子注入，已在航空工業(yè)中得到應(yīng)用。智能儀表和計算機廣泛應(yīng)用于過程控制，航空熱處理車間開始出現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)，使熱處理車間呈現(xiàn)出現(xiàn)代化的氛圍。

(2)實施熱處理質(zhì)量控制，在采用熱處理技術(shù)的同時，重視對傳統(tǒng)熱處理的技術(shù)改造。普通電爐實現(xiàn)了節(jié)能、提高爐溫均勻性、雙偶測溫、儀表智能化，把普通電爐提高了一個檔次。實現(xiàn)了對爐溫均勻性的檢測和管理，提高了質(zhì)量控制水平。

(3)航空熱處理標(biāo)準化體系更加完善和。以“航空熱處理質(zhì)量控制”為龍頭，補充完善了各類航空材料的熱處理工藝標(biāo)準和質(zhì)量檢驗標(biāo)準，建立了一系列熱處理工藝材料標(biāo)準，制定了真空熱處理、氮基氣氛保護熱處理、鋁合金電導(dǎo)率測量等新工藝標(biāo)準。目前航空熱處理標(biāo)準有40多項，形成了完整的體系，并得到了認真執(zhí)行。

2.質(zhì)量控制和爐溫均勻性檢測

(1)質(zhì)量控制。熱處理是通過改變材料的結(jié)構(gòu)來達到機械零件或產(chǎn)品的安全性和可靠性的工藝過程。熱療的特點之一是屬于“內(nèi)科學(xué)”。熱處理的質(zhì)量一般需要用零件或爐樣的使用儀器來檢測。由于檢測率和檢測部位的限制，對于每一批熱處理零件，甚至對于每一個零件，檢測都只是個別的、局部的，無論如何都無法做到熱處理的檢測。檢驗不能反映整批零件或整個零件的熱處理質(zhì)量。另一個特點是熱處理質(zhì)量影響大，熱處理生產(chǎn)投入批量，連續(xù)生產(chǎn)。熱處理質(zhì)量問題一旦發(fā)生，會對生產(chǎn)和產(chǎn)品造成很大影響。另一方面，熱處理對象多為加工半結(jié)晶或成品零件，如果熱處理質(zhì)量出現(xiàn)問題，會造成很大損失。更重要的是，在熱處理缺陷被遺漏時，容易造成嚴重的機械事故，造成更大的損失。因此，從質(zhì)量控制的角度來看，熱處理是一個特殊的過程，應(yīng)采取特殊的措施，實施質(zhì)量控制，制定特殊的工藝規(guī)程和檢驗規(guī)程。熱處理的質(zhì)量控制是指控制零件在整個熱處理過程中的所有影響因素。

熱處理質(zhì)量工作全員參與，質(zhì)量控制貫穿于熱處理過程的每一個環(huán)節(jié)，包括基礎(chǔ)條件質(zhì)量控制、熱處理前質(zhì)量控制、熱處理中質(zhì)量控制、熱處理后質(zhì)量控制，主要包括人員質(zhì)量控制、設(shè)備儀表控制、工藝材料和槽液控制、過程控制、技術(shù)文件和資料控制。

實施熱處理質(zhì)量控制，就是要改變過去只靠最終檢驗的被動檢查來質(zhì)量的傳統(tǒng)觀念和制度，實行以預(yù)防為主、防檢結(jié)合的主動控制質(zhì)量模式，把重點轉(zhuǎn)移到質(zhì)量形成過程的控制上來，把熱處理缺陷消除在質(zhì)量形成過程中。熱處理質(zhì)量控制是一項系統(tǒng)工程，它集專業(yè)技術(shù)、管理技術(shù)和科學(xué)方法于一體。

(2)熱處理爐的爐溫均勻性

為了使熱處理零件達到預(yù)期的使用性能,在熱處理加熱過程中,全部零件及零件的所有部位均應(yīng)處于熱處理工藝參數(shù)要求的溫度范圍內(nèi)，為此，熱處理爐應(yīng)能準確的控制和記錄加熱溫度并使得爐膛中工作區(qū)各處的爐溫均勻一致。

熱處理爐爐膛工作區(qū)內(nèi)各處溫度均勻一致的程度一般用“爐溫均勻性”(也稱保溫精度)來示。所謂爐溫均勻性，是指爐子在熱穩(wěn)定狀態(tài)下溫度自動記錄儀表指示的溫度與工作區(qū)內(nèi)各檢測點的溫度之間zui大溫度差。熱處理爐根據(jù)爐溫均勻性分為五類，其技術(shù)要求如表1所示。