精彩的感應熱處理技術的應用案例，替代滲碳就是一種

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作者：周祥成

單位：十堰恆進科技有限公司董事長

來源：《金屬加工（熱加工）》雜誌

感應熱處理逐步替代滲碳

當今人類對環境保護的要求越來越高，我國已把環保作為一項基本國策，並開始推進清潔生產，要求施行綠色熱處理，生產清潔產品。施行綠色熱處理，最根本的是為了人類的可持續發展。我們要做到自然資源的合理開發利用，同時做好自然資源的保護和環境的保護。對一個企業而言，要處理好發展與效益、發展與創新的關係，也要處理好發展與資源、發展與環境的關係。

傳統的滲碳熱處理生產會形成較大環境污染，主要是生產過程中產生的廢氣、廢水、廢渣、雜訊和消耗大量的可燃氣體及化學原料。同時，滲碳熱處理的加工周期長，變形量大，難以做到局部精確滲碳，這些都較大程度的制約了金屬零件的熱處理工藝技術的發展和我國裝備製造業的技術升級。

感應加熱淬火由於加熱速度迅速，屬少無氧化加熱方式，同時感應加熱淬火可以精確控制零件需要熱處理的區域及相應的工藝指標，加工周期短、適應零件品種範圍廣、淬火變形量小等特點。據統計感應器熱處理相比傳統的滲碳工藝加工產品工藝周期縮短90％；熱處理工件畸變小；熱處理能源利用率提高到80％；熱處理對環境影響減少到零；熱處理成本降低75％；取得高的生產率和利潤回報率；工作環境清潔，舒適和安全，當今我公司的感應熱處理裝備正在向自動化，集成化，柔性化和智能化的方向發展，逐步替代傳統的滲碳熱處理工藝。

替代滲碳工藝後成功推廣的零部件

滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小於0.25%)。滲碳後鋼件表面的化學成分可接近高碳鋼，滲碳工藝廣泛用于飛機﹑汽車和工程機械等的機械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸、球籠等，目前我公司的感應熱處理設備已成功的應用到了曲軸、凸輪軸、齒圈類零件、軸類零件、CVJ等感應淬火領域，完全替代了這些零件的滲碳淬火工藝。

感應熱處理設備還需提高

先進的數字化加熱電源，可靠的控制，精確的測量感測器，能實現精密控制的成套工程系統（包括儀器儀錶、伐、泵，執行動作元器件，計算機，軟體程序設計等）是確保感應熱處理設備精確生產，質量穩定可靠的保證。

例如將感應熱處理設備使其快速、高能密度能源應用於具有類似齒輪的複雜表面工件的感應熱處理成為可能，這將大大節省能源及降低變形量從而減少下一步工序的加工餘量。同時將完全根據客戶的熱處理系統定製，可以把它放於整條生產線中作為熱處理單元使用，從而成為一個完整的生產鏈，與整個生產流水線成為一體，以適應節省成本、節省時間和能源以及提高效率的一體化管理要求。這也是十堰恆進科技有限公司正在努力的方向。

相應工藝替代案例

（1）汽車上使用的轉向節（三柱槽殼）零件，傳統的都是採用整體滲碳的工藝方式來提高零件的表面硬度及力學性能，單件產品滲碳時間在15h以上，大大制約了汽車零部件廠家的生產效率，在2009年十堰恆進科技有限公司的等速萬向節感應淬火設備就成功的替代了此零件的滲碳淬火工藝，單件熱處理時間只需要35s（連續掃描淬火），一次淬火加熱時間不超過3s，與滲碳熱處理節能80%以上，其淬火後的質量達到了國外同類產品的先進水平。

（2）大齒圈零件齒淬火，傳統的都是滲碳工藝，單件產品的滲碳時間較長（一般都達24h以上），同時齒輪的變形量較大，廢品率較高，2007年我公司成功開發了國內首創的1600mm整齒感應淬火設備，實現了單件產品的整齒感應熱處理，加工時間只需5min，可適應多規格的零件熱處理，為製造廠家節約了大量成本，創造了可觀的經濟效益。

（3）推土機內齒圈滲碳淬火改感應淬火工藝：內齒圈原工藝為滲碳淬火，生產出的內齒圈齒部收縮變形量大，造成工件廢品率高。

內齒圈材料為20CrMnTi，硬化層深度1.8～2.4mm，表面硬度58～63HRC。該內齒圈的主要工藝過程為：下料鍛造正火粗車精車插齒滲碳拋丸精車淬火回火；採用我公司1200kW晶體管電源及內孔一次淬火感應器實現感應器淬火工藝，採用感應快速加熱工件、快速噴冷的工藝方法，減小齒圈變形。只對齒面進行加熱，其他位置仍能保持較好的塑性，並且加熱時間非常短（40s左右），大大減小變形；修改後的工藝路線：下料鍛造正火粗車調質拋丸精車插齒感應淬火回火。

效果對比：感應淬火得到內齒圈均達到制訂的熱處理要要求，與滲碳熱處理相比工件的表面硬度稍低，但硬化層深度較深，晶粒度及馬氏體級別相同，但是不含耐磨性較高的碳化物。經過裝機驗證，主機工作3000h後拆檢，內齒圈磨損非常小，無任何問題，完全滿足要求。20CrMnTi材質內齒圈滲碳後高溫回火，以及二次加熱淬火後低溫回火所需時間為46h，45鋼材質內齒圈調質，以及感應淬火後低溫回火僅需要9.5h。感應淬火工藝大大縮短了工件的製造周期，提高了生產效率。生產成本20CrMnTi鋼價格較45鋼高，採用45鋼可降低生產成本；滲碳熱處理需要消耗大量的電能、滲劑等，生產成本高，且排放廢氣污染環境；感應熱處理只消耗少量的電能，無排放、無污染，是環保型技術，是熱處理行業重點推廣的節能、減排新技術。

感應熱處理代替滲碳件還需考慮四點

（1）學習交流與技術合作，推廣感應熱處理在金屬零件熱處理領域的應用及認知度，尤其是在特殊行業里需要製造企業和感應熱處理廠家進行良好的合作，對傳統的滲碳淬火工藝進行改進，用感應熱處理設備替代滲碳設備，減少能源消耗和環境污染。

（2）工藝方式的限制問題，當前有很多企業對熱處理的工藝方式都做了明確的規定，只能採取滲碳淬火工藝，這就極大的制約了感應熱處理設備替代滲碳工藝的步伐。

（3）技術及資金的支持，感應熱處理裝備是一個複雜的系統工程，尤其是在熱處理工藝指標要求較高的領域，高端技術人才和資金欠缺也是當前制約感應熱處理設備向高端、智能化方向發展的因素。需要國家在資金投入和人才培養、引進方面加大力度，以加快感應淬火工藝替代傳統滲碳淬火工藝的進程。

（4）需要用戶多探索感應淬火工藝在傳統滲碳工藝的應用，逐步或部分取代傳統工藝。同時希望國內鋼鐵企業多開發用於感應淬火取代滲碳淬火的新材料。

結語

節省能源、保護資源和環境是我們永恆的目標。感應熱處理設備智能化、集成化是我們努力的方向。「綠色、節能、環保」對於製造業而言，不僅僅是責任，更需要我們所有人的努力，而降低能耗是熱處理行業發展和提高競爭優勢的雙贏手段。

十堰恆進科技研發製造的智能化感應熱處理裝備，不斷投放市場並取代了部分滲碳熱處理工藝，通過公司近年來對高新技術的開發和應用將能更好地節約能源和更好地保護我們的生態環境，真正實現「綠色生產」，為用戶創造更大的價值，為民族的裝備製造業發展貢獻自己的一份力量。

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11月19-21日