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热处理节能工艺介绍

热处理的节能潜力很大，如何采取措施来加强节能是摆在每一位

热处理工作者面前的重要课题。下面仅就热处理工艺节能作一简单探

讨。

1、降低加热温度题

一般亚共析碳钢的淬火加热温度在AC3以上30~50℃，共析及过

共析碳钢淬火加热温度为AC1以上30~50℃。但近年来的研究证实，

亚共析钢在略低于Ac3的α+γ两相区内加热淬火(即亚温淬火)可提

高钢的强韧性，降低脆性转变温度，并可消除回火脆性。淬火的加热

温度可降低40℃。

对高碳钢采用低温快速短时加热淬火，可减少奥氏体碳含量，有

利于获得良好强韧配合的板条马氏体，不仅可提高其韧度，而且还缩

短了加热时间。

对于某些传动齿轮，以碳氮共渗代替渗碳，耐磨性提高40%~60%，

疲劳强度提高50%~80%，共渗时间相当，但共渗温度(850℃)较渗碳

温度(920℃)低70℃，同时还可减小热处理变形。

2、缩短加热时间

生产实践表明，依工件的有效厚度而确定的传统加热时间偏于保

守，因此要对加热保温时间公式τ=α·K·D中的加热系数α进行修

正。按传统处理工艺参数，在空气炉中加热到800~900℃时，α值推

荐为1.0~1.8min/mm，这显然是保守的。如果能将α值减小，则可大

大缩短加热时间。加热时间应根据钢种工件尺寸、装炉量等情况通过

实验确定，经优化后的工艺参数一旦确定后要认真执行，才能取得显

著经济效益。

3、取消回火或减少回火次数

取消渗碳钢的回火，如20Cr钢装载机用双面渗碳活塞销取消回

火的疲劳极限较回火的可提16%;取消低碳马氏体钢的回火，将推土

机销轴套简化为20钢淬火态(低碳马氏体)使用，硬度稳定在45HRC

左右，产品强度和耐磨性显著提高，质量稳定;高速钢减少回火次数，

如W18Cr4V钢机用锯条采用一次回火(560℃×1h)代替传统的560℃

×1h三次回火，使用寿命提高40%。

4、用低中温回火代替高温回火

中碳或中碳合金结构钢用中、低温回火代替高温回火，可获得更

高的多冲抗力。W6Mo5Cr4V2钢制Φ8mm钻头，在淬火后进行350℃

×1h+560℃×1h二次回火，较560℃×1h三次回火的钻头切削寿命

提高40。

5.合理减少渗层深度

化学热处理周期长，耗电大，如能减少渗层深度以缩短时间是节

能的重要手段。用应力测定求出必要的硬化层深度，表明目前的硬化

层过深，只需传统硬化层深度的70%就足够。研究表明，碳氮共渗比

渗碳可减少层深30%~40%。同时若在实际生产中将渗层深度控制在

其技术要求的下限，也可节能20%，同时还缩短了时间，减小了变

形。

6.采用高温和真空化学热处理

高温化学热处理就是在设备使用温度允许及所渗钢种奥氏体晶

粒不长大条件狭，提高化学热处理温度，从而大大加速渗碳的速度。

把渗碳温度从930℃提高到1000℃，可使渗碳速度提高2倍以上。但

由于还存在许多问题，今后的发展有限。

真空化学热处理是在负压的气相介质中进行。由于在真空状态下

工件表面净化，以及采用较高的温度，因而大大提高了渗速。如真空

渗碳可提高生产率1~2倍;在133.3×(10-1~10-2)Pa下渗铝、铬，渗速

可提高10倍以上。

7.离子化学热处理

它是一种在低于一个大气压的含有欲渗元素的气相介质中，利用

工件(阴极)和阳极之间产生辉光放电同时渗入欲渗元素的化学热处理

工艺。如离子渗氮、离子渗碳、离子渗硫等，具有渗速快、质量好、

节能等优点。

8.采用感应自行回火

采用感应自行回火代替炉中回火，由于是利用感应加热将热量传

到淬火层以外，淬火冷却时未全部带走残留下来的热量而实现短时间

回火，因而具有高效节能，并在许多情况下(如对高碳钢及高碳高合

金钢)可避免淬火开裂，同时一经确定各工艺参数可大批量生产等优

点，经济效益显著。

9.利用锻后预热淬火

锻后预热淬火不仅可以降低热处理能耗，简化生产过程，而且能

使产品性能有所改善。

采用锻后余热淬火+高温回火作为预处理，可以消除锻后余热淬

火作为最终热处理时晶粒粗大、冲击韧度差的缺点，比球化退火或一

般退火的时间短、生产率高，加上高温回火的温度低于退火和