【正文】 可持續(xù)發(fā)展成為世界任何國(guó)家在自己的各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)活動(dòng)中都必須遵循的首要原則 。首先是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 (endurable development)，其次是產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高(enhancement of products quality)，第三是節(jié)約能源 (energy saving)，第四是實(shí)現(xiàn)精確生產(chǎn) (exact production)，最后是提高生產(chǎn)效率 (efficient process technologies)，降低生產(chǎn)成本。全國(guó)熱處理生產(chǎn)的平均單位電耗在 1000度 /噸左右，只有個(gè)別專業(yè)化協(xié)作廠點(diǎn)達(dá)到 500度 /噸左右，這與先進(jìn)的歐洲工業(yè)國(guó)家 400度 /噸，日本的 300度 /噸比較，仍有較大的差距。各種有效優(yōu)質(zhì)添加劑大都外購(gòu)，熱處理用鹽混亂、雜質(zhì)多，易腐蝕爐襯、坩堝和工件，防滲劑不能保證完全防滲等。一些企業(yè)管理水平較低，環(huán)保和安全生產(chǎn)意識(shí)薄弱，由于，熱處理屬來(lái)料加工的特點(diǎn)，尚未建立起一套完善的質(zhì)量管理體系，產(chǎn)品質(zhì)量得不到有效保證。應(yīng)通過(guò)加大技術(shù)改造的力度來(lái)挖掘節(jié)能的潛力。若以平均利潤(rùn)率 10%計(jì)，年創(chuàng)利潤(rùn)總計(jì) 30億元。 我國(guó)熱處理基本情況 熱處理生產(chǎn)能力 每臺(tái)設(shè)備平均生產(chǎn)率 100kg/h，全國(guó)平均 ， 15萬(wàn)臺(tái)加熱設(shè)備的年生產(chǎn)能力近 4500萬(wàn)噸。由于內(nèi)地許多地區(qū)正在進(jìn)行國(guó)營(yíng)中小企業(yè)改制，華東、華南沿海城市民營(yíng)企業(yè)仍在不斷涌現(xiàn)，也有不少外資企業(yè)在沿海城市設(shè)熱處理加工廠，預(yù)計(jì)民營(yíng)、股份制企業(yè)總數(shù)仍在繼續(xù)上升。 我國(guó)熱處理基本情況 熱處理員工總數(shù) 按全國(guó)熱處理廠點(diǎn) 15000家，每家平均員工 25人計(jì)，全國(guó)熱處理員工總數(shù)約 37萬(wàn)人。 我國(guó)熱處理基本情況 熱處理能源消耗 設(shè)熱處理加熱設(shè)備的平均利用率為30%， 15萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的每年實(shí)際熱處理生產(chǎn)量為 1350萬(wàn)噸，消耗電總量為 99億度 。 我國(guó)熱處理基本情況 表 1 我國(guó)熱處理基本情況 我國(guó)熱處理基本情況 注：根據(jù) 2023年中國(guó)熱協(xié)會(huì)同地方熱協(xié)對(duì)全國(guó) 20余工業(yè)城市調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 目前 ,我國(guó)在熱處理的基礎(chǔ)理論研究和某些熱處理新工藝、新技術(shù)研究方面，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的差距不大，但在熱處理生產(chǎn)工藝水平和熱處理設(shè)備方面卻存在著較大的差距，還沒(méi)有完全扭轉(zhuǎn)熱處理生產(chǎn)工藝和熱處理設(shè)備落后、工件氧化脫碳嚴(yán)重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低、能耗大、成本高、污染嚴(yán)重的局面。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)熱處理企業(yè)年生產(chǎn)總值為美國(guó)的二十六分之一，而電能消耗卻比美國(guó)多 40%。 我國(guó)熱處理技術(shù)狀況 （ 3）先進(jìn)設(shè)備的制造落后于需求，工藝材料和輔助材料質(zhì)量不高、品種不全：我國(guó)的熱處理工藝裝備制造方面，還未掌握近代設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)制造技術(shù)，缺乏配套件和儀表國(guó)際市場(chǎng)的采購(gòu)渠道，因此離用戶市場(chǎng)要求尚有相當(dāng)大的距離 .提高新設(shè)備的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)、制造水平是本土熱處理設(shè)備制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。高效無(wú)污染的防銹劑、清洗溶劑等市場(chǎng)無(wú)優(yōu)質(zhì)商品供應(yīng)。 我國(guó)熱處理與國(guó)外的差距 在生產(chǎn)技術(shù)方面 全國(guó)主要城市的專業(yè)廠和協(xié)作廠、點(diǎn)的少無(wú)氧化熱處理比重達(dá)到 30%以上，而石油機(jī)械制造行業(yè)還不到 25%。五個(gè)方面的英文字頭都是 E，故稱之謂 5E戰(zhàn)略。 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 在可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵中 ， 首先是環(huán)境 ，其次是資源的有效利用和再生 。 因此熱處理先進(jìn)技術(shù)發(fā)展首要考慮是清潔和安全的生產(chǎn)技術(shù) ， 安全選用和使用生產(chǎn)物料 ，避免形成有害剩余物料的技術(shù) ?？傊Y源的有效利用和再生是熱處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的很重要的組成部分。 產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高 我國(guó)加入 WTO后，經(jīng)濟(jì)和國(guó)際接軌，為企業(yè)提供了動(dòng)力，增加了壓力，既制造了機(jī)會(huì)，也帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，中外合資企業(yè)的紛紛建立，外國(guó)獨(dú)資企業(yè)的涌入使國(guó)內(nèi)制造業(yè)的產(chǎn)品面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。熱處理企業(yè)的設(shè)備更新給設(shè)備制造業(yè)帶來(lái)了商機(jī)，但國(guó)產(chǎn)熱處理設(shè)備由于工藝水平低、可靠性差，在對(duì)外開(kāi)放形勢(shì)下也面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)，使許多國(guó)內(nèi)熱處理設(shè)備制造廠瀕臨倒閉狀態(tài)。 能源的有效利用 在機(jī)器制造工藝過(guò)程中，熱處理是耗能大戶。我國(guó)機(jī)械工廠的熱處理用電費(fèi)用占生產(chǎn)成本約 40％。而利用天然氣的燃燒爐，再加上利用煙道氣的燃燒空氣預(yù)熱，綜合熱效率達(dá)到 60％一 65％是很容易做到的。而利用天然氣的燃燒爐，再加上利用煙道氣的燃燒空氣預(yù)熱，綜合熱效率達(dá)到 ％～ ％是很容易做到的。 能源的有效利用 合理選擇工藝具有極大的節(jié)能潛力，而且可在極小的投入條件下獲得明顯效果。從這層意義上，專業(yè)化生產(chǎn)是非常有利的方式。實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)效率的重要前提是單一品種的批量化生產(chǎn)。在多品種小批量生產(chǎn)方式下采用柔性設(shè)備和多用設(shè)備生產(chǎn)線也可提高生產(chǎn)效率。 現(xiàn)分別列述如下 ?？煽貧夥?、真空、有良好的屏蔽的感應(yīng)熱處理是廣泛應(yīng)用的典型清潔工藝。 少無(wú)污染 圖 1 奧地利 RUBIG公司MICROPULS離子滲氮設(shè)備 少無(wú)污染 (圖 1為安裝有外加熱和風(fēng)冷的離子滲氮爐 ：爐體井式鐘罩結(jié)構(gòu)， WDS爐襯保溫，不銹鋼真空罐罩式單層，外壁安裝三區(qū)三層密閉式發(fā)熱元件，使?fàn)t溫上中下均勻一致。 ) 少無(wú)污染 大量用氰鹽的液體滲碳、碳氮共滲和氮碳共滲應(yīng)禁止使用。含碳酸鹽鹽浴切勿放入尿素或縮二脲，否則會(huì)反應(yīng)先生成氰酸鹽，后分解為氰鹽。清洗水中的氰含量已經(jīng)稀釋可無(wú)害排放。淬火時(shí)形成的油煙對(duì)作業(yè)場(chǎng)地和環(huán)境都有影響。 少無(wú)畸變 金屬制件在熱處理時(shí)的形狀和尺寸變化是不可避免的現(xiàn)象。 少無(wú)畸變 工件畸變主要發(fā)生在冷卻階段，尤其是在淬火冷卻過(guò)程會(huì)形成最大程度的畸變。變向循環(huán)可提高冷卻的均勻程度。汽車齒輪低壓滲碳后施行變向高壓 (2MPa)氣淬，可使同步環(huán)齒輪畸變控制到非常狹窄的范圍。 少無(wú)分散 由于材料化學(xué)成分、加熱爐有效加熱區(qū)溫度的不一致，加熱和冷卻條件的差別和人為操作因素的影響會(huì)使同一爐次熱處理件質(zhì)量 (硬度、組織、畸變，表面狀態(tài)、滲層深度、滲入元素的表面濃度和沿滲層的濃度梯度 )造成明顯差異，或不同爐次產(chǎn)品質(zhì)量的不可重復(fù)性。為此，加熱爐在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用爐內(nèi)溫度場(chǎng)，爐氣循環(huán)路線，淬火劑的流動(dòng)狀況，工件和淬火劑的熱交換，工件冷卻過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)變化等的計(jì)算機(jī)模擬就顯得十分重要了。 少無(wú)浪費(fèi)（能源） 熱處理能源的有效利用應(yīng)是當(dāng)前我國(guó)熱處理工作者研究的迫切任務(wù)。 少無(wú)浪費(fèi)（能源） 節(jié)能也是先進(jìn)熱處理技術(shù)主要特點(diǎn)之一。利用鍛后預(yù)熱施行鍛坯的調(diào)質(zhì)淬火，可節(jié)約重新加熱的熱能，而且還能獲得改善組織和性能的形變熱處理功效。連續(xù)式加熱爐比周期式爐節(jié)能（見(jiàn)圖 2）。日本東京熱處理 (現(xiàn)為同和礦業(yè) )20年前、的一條節(jié)能的滲碳、淬火、清洗回火推桿式生產(chǎn)線，把前清洗改為燃燒脫脂，脫脂廢氣熱量可用做回火爐部分熱源，滲碳爐排出的氣氛可用做脫脂爐和堿液清洗槽以及淬火油的加熱，各種廢熱綜合利用的結(jié)果可節(jié)約 40％的燃料費(fèi)用。 少無(wú)浪費(fèi)（能源） (圖 2為多室貫通式密封箱式爐由德國(guó)的 Ipsen 公司制造。 少無(wú)氧化 屬于少無(wú)氧化熱處理范疇的技術(shù)包括氣氛、真空、感應(yīng)、流態(tài)床、鹽浴、激光、電子束、涂層、包裝熱處理和燃燒爐火焰的還原性調(diào)節(jié)。 少無(wú)氧化 近 30年來(lái)，由于燃料價(jià)格的上漲，用碳分子篩的變壓吸附空分制氮和薄膜分離制氮法的開(kāi)發(fā)，氮基氣氛得到推廣，由氣體公司供應(yīng)的液氮蒸發(fā)也得到廣泛應(yīng)用。近幾年由于甲醇的大量使用，美國(guó) 1995年的甲醇價(jià)格是 1994年價(jià)格的 ，使 N2+甲醇?xì)夥盏闹苽涑杀颈?1994年增加 100％，是用天然氣制備吸熱式氣氛的 。采用真空熱處理技術(shù)可使結(jié)構(gòu)材料、工模具的質(zhì)