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欧洲热处理技术现状
摘要：介绍了中国热协考察团对欧洲三国热处理设备制造及专业化生产的考察结果。笔者认为，低压渗碳和高压气淬是欧洲热功当量处理技术发展的主要方向。当前这项技术已趋于完善，并可满足大批量生产要求。预计此技术将在汽车工业首先推广应用。
关键词：欧洲；热处理；现状
1、设备制造厂
1.1法国ECM公司
成立于1928年，制造厂本部在里昂附近的GRENOBLE市的工业园区。近几年发展很快，法国和世界各地人员1995年110人，2001年160人，2002年180人。技术开发部有25人，其中机械部分8人，电控部分17人。主要产品有ICBP卧式多腔低压渗透炉（图1）、立式多腔低压渗碳炉（图2，20bar多晶硅烧结炉、GaAs （砷化镓）单晶生长炉、核燃料连续式烧结炉等。
1.2法国HEF公司
成立于1953年，早期制造油泵和液压件故名液力机械和摩擦学研究所（Hydromecanique Et Frottment），此名保留至今。
该公司本部在里昂附近的Andrezieux Boutheen Cedex市。HEF是一个集团公司。我们考察的部分主要从事表面工程技术方面的研究开发，技术转让，销售服务，设备制造以及热处理和表面处理加工。去年末德国的Durferrit公司与其合并，仍从事盐浴热处理技术的研究开发。
Andrezeieux部门的工作范围是：
a、研究开发 PVD技术和设备，摩擦磨损试验，有自制的高温摩擦磨损试验机。
b、设备制造
大、中、、小型PVD设备 大型有3个靶、中小型2个靶、小型1个靶。镀膜温度只有180——500°C，一般工模具钢，高速钢都可以涂镀，甚至普通碳钢在淬火后镀模具钢，高速钢都可以涂镀，甚至普通碳钢在淬火后镀膜，也不会影响基体硬度。也制造镀膜的前清洗设备。
镀金刚石膜（DLC）设备 可在低温下沉积类金刚石。
c、生产服务
Sur-Sulf硫氮肥共渗盐浴全自动生产线，任务很饱满，一些军工产品，包括炮弹头都在些处理。
喷涂MoS2生产线，纺织机械的高速运转零件在此处理，以获得减摩效果。参观时正在处理一批美国的订贷。
PVD TiN 、CrN、Ti(CN)沉积 有3台大、中、小PVD设备和一台特大型设备承担对外加工，产品有装饰件，工艺品和切削刀具。
手工操作的Sur-Sulf盐浴生产线，生产场地置于大厂房一侧，未隔离、劳动条件较差，有较浓的味道，生产岗位示见人。据说环保部门检测过，认为没有问题。
Durferrit分部的Joachim Bosslet也进行了介绍：
a、盐浴软氮化Tufftride Process的发展过程。
b、当前的盐浴软氮化可以完全做到无污染排放。用三个高度不同的水槽，水自后往前流动，前面的水槽CN-1浓度大，重点处理后排放。
1.3德国的ALD公司
a、沿革
ALD公司名称来源于AICHELIN——Leybold——Degussa的缩写。后来AICHELIN提出，但仍保留原名称。
ALD公司最早源于1843年成立的Degussa,1850年成立的莱宝和1851年的Heraeus:1925年成立Degussa-Durferrit。1967年成立Leybold-Heraeus。后者1987年改为Leybold AG。1991年Degussa-Durferrit的真空热处理部分再加上扩充的真空冶金部分成立了Leybold-Durferrit，1994年更名为ALD真空技术公司，在1997年，国际安全基金会(Safeguard International Fund)注入奖金。现址为法兰克福附近的Hannu市。
b、市场范围
能源和原材料、航空航天工业、汽车、环保工程、材料制造及工艺、通讯。
c、核心技术领域
真空冶金、真空热处理、真空热回收。
d、2001——2006年的市场挑战项目
e、ALD公司的关键技术
真空感应熔炼和铸造 1kg——30t感应熔炼炉，真空感应除气和精炼炉1——30t。
电渣重溶 在低压、高压或惰性气体中熔炼和浇注，最大可浇165t钢锭。
真空电弧熔炼 用于航空工业超合金、工模具钢、阵承钢、火箭助推环材料，真空度1——0.1Pa，可浇注φ1500mm 50t钢锭。
真空精密铸造 用陶瓷坩埚的真空熔炼和浇注，液态金属直接凝固和单晶定向凝固，冷坩埚感应熔炼和铸造、真空电弧熔炼和铸造。
电子束熔炼 用于难熔活性金属：Ta、Nb、Mo、W、V、Hf、Zr、Ti及合金，从钛渣中提取Ti。真空度1——0.001Pa，电流密度最大到100kW/cm2。
真空惰性气体金属粉末制造 真空感应熔炼和惰性气体雾化、生产无陶瓷的金属粉末，惰性气体可回收，粉末呈球形。
真空等温锻造 接近零件净尺寸的等温锻造工艺。
IWQ感应加热石英管炉 石英管尺寸可达φ1000×2000mm,炉温可达1500——2000°C，用于熔炼、热处理、烧结、钐（Sm）、钇（Y）等金属的提炼，电池回收，生产稀土材料。
透平叶片的真空镀膜 电子束，MCrAlY和热障膜（TBC）的电子束增强物理气相沉积（EB/PVD）
真空冷冻干燥 每台设备每天处理500kg——60t鲜品。
真空热处理 冷热模具钢、高速钢的淬火、回火、产式和卧式单室真空热功当量处理炉、连续多室真空炉、低压渗碳炉、高压气淬炉。
真空烧结 硬质合金、金属陶瓷、含稀土永久磁铁、核燃料、金属注射模制件、特种氧化物陶瓷的脱蜡和80——100bar的等静压烧结。
真空回收 含Hg废料的Hg回收，NiCd电池的Ni和Cd回收，聚氯卫戍部队苯污染材料的回收，工件的除油脂，从磨削泥中回收金属、磨料和油。
1.4奥地利的AICHELIN公司
a、沿革
AICHELIN公司成立1868年，1945年战后恢复AICHELIN Korntal/German,1960年在奥地利建立A.Modling工厂，1968年建立D-Korntal工厂。从1985开始产品遍布欧洲，1997年成为Berdorf集运输船成员。感应加热设备制造厂设在德国、西班牙、美国的底特律，在巴西、法国、伊朗、匈牙利、北京和上海都有制造厂和办事处。现在的AICHELIN公司本部设在维也纳附近A.Modling市。
b、产品
推杆式渗碳、淬火、清洗、回火生产线 占23%
箱式多用炉生产线 占15%
滚底式炉生产线 占15%
感应加热设备 占15%
其它 /
c、有代表性的新产品
双室低压渗碳高压气淬炉（图3）气体采取外循环双向冷却方式。
连续式低压渗碳生产线 采用20bar的N2或He淬火，用过的He可回收，回收系统外购。
三排式大型推杆炉 Volvo汽车公司订购，用于φ500mm大模数齿轮渗碳。其工艺流程为：预清洗，450°C、820°C预热，930°C渗碳，用天燃气作燃料。
flexiclean清洗机（图4）用于热处理的前后清洗。使用中性清洁剂溶液，工序为清洗，喷淋后施行真空干燥，用Vacuper在低压下沸腾的清洗剂。
2、热处理生产厂
2.1TTV（Traitment&Thermochimie Sous Vide真空热处理和真空化学热处理厂）
该厂属于HEF集团，位于里昂附近的L’HORME市，主要从事钢的真空渗和碳氮共渗以及渗后的高压气淬。主要设备有ECM公司制造的4室立式真空渗碳炉和4室卧式越空渗碳高压气液生产线。ICBP400型立式炉每个渗碳室内的有效尺寸为φ480×750mm，一次装炉量150kg。卧式渗碳和碳氮共渗生产线每个加热室的有效尺寸为1000mm（长）×610mm（宽）×400mm（高），每次装炉量500kg。渗碳或碳氮共渗后可在20barHe中施行高压所淬。此外尚有多台单室真空加热油淬、气淬炉、液氮供应站和利用液氮循环冷却的-80——-100°C的冷处理设备。
低压渗碳的效果可完全避免钢的晶内氧化、渗层不均匀性<0.05mm，热处理周期至少可缩短50%，在20bar气淬条件下可显著减少工件畸变，渗碳结果的重复性良好，可获得0.15——6mm或更深的渗层，完全没有环境污染。
该厂已通过ISO9002质量认证。
2.2WEGENER HARTETECHNIK GMBH（维根那硬化技术厂）
1984年建厂，1998年建立1200m2的新厂房，现有35名员工，自认为是具有最新设备、先进技术的工厂。厂址在法兰克福附近的Hanau市。该厂有Leybold 10 bar N2高压气淬炉（图5）一台，已使用近10年，另一台为冷室气淬炉（图6），用于低压渗碳和真空钎焊，一次装炉650kg。
还有一条ALD公司制造的连续式渗碳，20barHe高压气淬生产线，He可回收，回收设备亦由ALD公司提供。
传统渗碳淬火车间有一条连续渗碳淬火、回火生产线，二条多用炉生产线。多用炉生产线共同一台装卸料车。多用炉生产线为Degussa产品，已使用近20年。在隔离厂房内有二台井式渗炉，一台φ1000mm的大型井式渗碳炉。渗碳气体是N2+methanol+C3H8合成气氛。井式炉用于大型齿轮渗碳，渗后齿轮表面质量很好。
多用炉使用天然气加热，噪声大、烟气多。
该厂新车间尚有两台大型离子渗碳炉。一台的炉罐尺寸为φ600×3000mm，另一强φ1200×2000mm。
2.3ZF公司的齿轮热处理车间（I）
位于德国东部边境城市Passau近郊。ZF公司专门生产汽车齿轮，最近购买了一条AICHELIN公司制造的三排连续式滚底渗碳炉生产线。其热处理工艺首先是450°C的预热，然后加热到930°C在RX气+C3H8气氛中渗碳，油中淬火、清洗、回火，生产率为1000——1500kg/h，用氧探头控制碳势，用电脑和PLC控制生产全过程。周五备好料，周末2日无操作，全自动生产。炉内每一排可进入不同的工件，以不同的周期生产，所以可施行柔性的热处理工艺。
2.4ZF公司的齿轮热处理车间（Ⅱ）
离Passau约100km处ZF公司新建另一个齿轮热处理车间。此外安装有ALCHELIN公司在8个月前提供的双排进料连续式预热、渗碳、淬火、清洗、回火自动线，用4台机器人装卸料，同时附带检查尺寸和质量。
3、与热处理有关联的群众团体
我代表团在巴黎和法兰克福分别和法国、德国的有关群众团体负责人会面，互相交流了各自的情况。参加交流座谈的欧洲团体有法国的机械工业联合会（FDIM）、冶金设备制造协会（MTPS）、德国的材料热处理学会及材料研究所。现将交流情况简单介绍如下。
3.1法国的机械工业联合会（FDIM）
法国机械工业有6600个企业，2001年全年营业额600亿欧元。2001年和中国贸易额达20亿欧元。他们很看重和中国的贸易前景，在上海的法国领事馆附近设立了FDIM的代办处，今年在巴黎又和中国机械工来联合会签署了相互合作的协议。Anne de la Salle女士是负责亚洲事务的干部。
FDIM下属有52个行业协会，MTPS和SATS就是其中的两个。FDIM的任务是支持法国企业走向国际市场和帮助企业推销产品。
3.2法国冶金设备制造协会（MTPS）
在公共设施和冶金工业行业有很多企业会员。这些企业主要从事炼铁、炼钢设备制造。全法国冶金设备制造企业有42家，其中MTPS的会员有25家，占全行业的60%。MTPS是机械工业联合会（FEDERATIONDES INDUSTRIES MECANIQUES，FDIM）的下属机构，也是欧洲联合会的成员，德国同行也是会员。今年9月在北京有一个国际会议，他们都会去。
MTPS的企业在2001年的销售额有20亿法郎，折合3亿美元，其中包括用电、煤气、天然气加热的热处理炉。近几年法中机械冶金的贸易发展很快，尤其是燃气加热设备。
3.3表面处理与覆盖层应用企业协会
法国热处理行业中工企业总数有325家，SATS的企业会员有195家，占总数的60%。会员企业加工分厂有220家，总数有366家。2001年营业额有50亿法郎，合8亿美元。这些企业大都属中小企业。他们都希望和中国合作。
3.4欧洲热处理联合会（CECDF）
总部设在法兰克福VDMA附近。在法国、意大利、比利时、西班牙、德国、捷克等国都有分支，其它国家没有。其主要任务是普及标准，当前重点是N746系列标准。该会每年都组织热处理国际展览会。明年在德国杜塞尔多夫有一个热处理设备大型国际展览的计划。
3.5德国热处理和材料技术协会理（AWT）
AWT的秘书长GEORG Kell向我们详细介绍了AWT情况。他也是PIV Drives GmbH材料工程与热处理生产部门的经理。Ipson公司的副总裁Bernd Edenhofer博士是AWT的副会长。他们二位以及材料研究所的Franz Hoffmann博士都是从德国北部城市Bremen专程赶到法兰克福在ALD公司和我们会面的。由此可见，他们对我方本次考察的重视程度。为此，我们也深受感动。
AWT（热处理与材料技术协会）的前身是成立于1948年的德国材料与热处理协会，是科技性的非赢利组织，在Bremen注册，是在硬化技术研究所（IHT）基础上（挂靠）建立起来的。现在有200多个企业会员。其中包括技术用户，工艺加工和设备制造厂，个人会员有500多人，其中包括工业企业界和科研单位人员。
AWT的宗旨是：材料和热处理理论和实际的研究开发，特别是热处理。
管理机构：总部——执委会——理事会——顾问委员会，科学技术部。
业务范围：
研究开发
组织专题项目委员会，有24个项目组织了委员会
组织学术活动：组织技术座谈，学述讨论会、展览会，调研生产中的问题。每次活动都有400——500人参加。组织科研、设计、高校师生的交流。在二周前召开了一次渗氮技术的国际会议，出版了一本论文集（大部分是德文和法文，热协秘书处将在“技术通讯”上登载论文集题录）
在德国有19个咨询、交流、培训分部
出版HTM杂志。
制订标准,参与DIN组织的DET（材料热处理标准委员会）工作。现在都合并材料专家委员会内。
组织国际性活动，参与IFHTST、AWT与ATTT联合组织一系列活动。还和瑞士的SWV、VWT、Benelus、Czech等国家共同组织活动。
3.6材料技术研究所
过去叫硬化技术研究所或热处理研究所，1989年迁新址，盖新楼改名为IWT。全所共有150人。其中科研人员70人，其他技术人员50人。其余是管理人员。全所建筑面积6700m2。经费来源15%靠国家基金，85%靠和企业的合同。该所下属有材料科学、热处理技术、国家委托的材料测试和试验室、制造技术、微加工（LFM）试验室等。
4、热处理技术的发展前景
Franz Hoffmann和Bernd Edenbofer博士还为我考察团作了两个热处理技术发展前景的报告。内容颇有启发性，有些题目很可能是他们正在开展可计划开展的工作，通常去国外考察很难听到这样的报告。
1、Franz Hoffmann博士认为热处理技术的新进展和发展前景为：
智能化固定在生产线上的淬火技术
传感器技术
气冷淬火
轻金属的化学热处理
多相介质混合淬火
感应加热穿透淬火
渗氮肥和氮碳共渗
感应加热淬火
传感控制退火
在有色合金固溶和时效间加入冷加工
焊缝局部热处理，提高汽车铝外壳焊缝强度
易于化学热处理的轻金属合金的开发
离子渗氮、高压渗氮
渗氮 等离子体、真空、渗剂
渗硼 气体、等离子体、渗剂
高温渗碳控制钢晶粒的长大（从钢的合金化角度）
稀土渗碳 从哈工大工作的启发
微合金化钢
工件表面状态、几何形状、应力状态在热处理过程中的控制（盐浴淬火→液态介质（高分子溶液、油）→淬火→多相介质淬火→智能化传感淬火）
磨削加热淬火
2、Bernd Edenhofer博士系统地介绍了自己对热处理发展前景的看法。
(1)气冷淬火
普通气体渗碳和高压气淬结合是发展方向，淬冷气体对渗碳气体碳势的影响是难题。
(2)混合相淬火
各种淬冷介质的传热率，W/m2.K
液态介质淬火 1000——4000
气体喷冷 1bar 500——1000
6bar 1200——2000
空气喷雾 400——2000
用喷液淬火方法可控制冷却的气膜阶段，不需施加高压，生产成本低、安全。问题在于能否均匀喷射，整盘炉料不能施行喷射淬火。
(3)热处理工艺
用C2H2（乙炔）甚至在1bar压力下也可以渗碳
在2——12bar在NH3中施行压力渗碳
提高渗碳温度可使炉气碳势降低10%。
用传感器控制或计算机模拟可以实现控制回火，即提高回火温度，采取零保温措施。例如，在190°C回火10min可代替160°C回火2h，而在300°C则无需保温。此方式被命名为非等温回火工艺。
(4)整体热处理
集成正（叠加）热处理可直接用于加工生产线，唯一缺陷是一旦固定工序，很难变换工艺。而在真空热处理生产线上却容易解决问题，因为真空热处理可缩短工艺时间，而是以分（min），而不是以时(h)计。具体的条件是用合适的传感器和用计算机控制。
用感应、激光、电子束、摩擦淬火来缩短加热时间。
传统热处理的发展前景是：连续式真空热处理，在炉子前施行1100°C的感应加热，然后在真空炉膛内施行1100°C，0.5——0.6mm的低压渗碳，喷射式高压气淬，最后进行缩短时间的感应回火。
(5)其它
德国的热处理专业厂大约有150家，其中有90家是热处理协会（IHT）成员。最大SHU工厂有200人，SHU、ULM、HOUCK等大型热处理约有10个，Bodicold（按听间记录，不准确）是国际性企业，分散在20个国家和地方，总数有500——600人。
德国当前的真空热处理量约占热处理总量的5%，20年后预计达50%。
德国工具行业使用的真空淬火炉，压力平均在10bar左右。
20年后大批量的渗碳仍将用气氛炉。
低压渗碳炉在欧洲应用较多。lpsen公司曾销售50台，ALD销售40台。
盐浴热处理在欧洲会逐渐减少，因为即使废盐和废水能做到无害排放，但要在治理上，但是要在治理上花很多钱，但是盐浴热处理包括在氰盐中的热处理绝对不会绝迹。
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IP卡
发表于 2013-10-7 15:57:47
提升卡
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沉默卡
喧嚣卡
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抢沙发
千斤顶
显身卡
发表于 2013-10-7 16:54:38
不错的资料，仔细阅读了……
楼主
我觉得我是一个井底之蛙，对自己周边的都没了解 更不要说世界
