看看美國的熱處理發(fā)展藍(lán)圖

武漢老虎

美國金屬學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)于2004年陸續(xù)公布了“熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖－2004修訂稿”,。我會(huì)榮譽(yù)理事長樊東黎先生在《金屬熱處理》（北京）和《熱處理》（上海）兩刊上發(fā)表了“美國熱處理技術(shù)發(fā)展線路圖概況”和“美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖在行動(dòng)”兩篇文章,，并在全國學(xué)會(huì)和協(xié)會(huì)有關(guān)會(huì)議上介紹了路線圖主要內(nèi)容,。
我們認(rèn)為,，這是國際熱處理界的一件大事,，應(yīng)該引起我們的重視。像美國這一個(gè)世界頭號(hào)工業(yè)大國,，從政治,、群眾團(tuán)體、直到民間企業(yè)都如此看重?zé)崽幚�,，花了�?shù)年時(shí)間才形成了這樣一個(gè)目標(biāo)明確,、眼光遠(yuǎn)大、技術(shù)先進(jìn),、內(nèi)容全面,、措施落實(shí)、全面行動(dòng)的長遠(yuǎn)規(guī)劃,，實(shí)在難得,。這個(gè)路線圖有很多值得吸取和借鑒的東西，很有必要在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行認(rèn)真研究討論,。因此，學(xué)會(huì)秘書處2007年3月召開了一次關(guān)于路線圖的研討會(huì),，會(huì)后又組織和整理了部分書面材料在《金屬熱處理》,、《中國熱處理技術(shù)通訊》和學(xué)會(huì)網(wǎng)站上設(shè)專欄刊登。這一活動(dòng)在熱處理行業(yè)產(chǎn)生了廣泛的影響,，對(duì)于結(jié)合我國的“十一,、五”規(guī)劃，找出差距,，彌補(bǔ)不足和缺陷,，加速我國熱處理生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，盡快趕上國際先進(jìn)水平,，具有積極的作用,。
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一、產(chǎn)生背景

美國能源部工業(yè)技術(shù)局（DOE-OIT）于上世紀(jì)90年代提出了一個(gè)被稱作“未來的工業(yè)”計(jì)劃,，其目的是提高美國基礎(chǔ)制造業(yè)的全球競爭力,，同時(shí)降低能源消耗和廢棄物排放,。該計(jì)劃主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容：（一）“Vision Statement”—提出未來工業(yè)的技術(shù)需求和遠(yuǎn)景藍(lán)圖；（二）“Technology Roadmap”—制定為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)景藍(lán)圖的技術(shù)路線圖,，確定必須的研發(fā)項(xiàng)目,；（三）“Implementation”—確保實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和實(shí)施研發(fā)計(jì)劃的措施。
最初列入能源部的計(jì)劃主要是鋼鐵,、有色金屬,、化工等工業(yè)，這些工業(yè)消耗了制造業(yè)約80%的能源,，并產(chǎn)生了約90%的工業(yè)廢棄物,。當(dāng)認(rèn)識(shí)到熱處理是金屬生產(chǎn)中一個(gè)重要的集成部分，只要有金屬,，就會(huì)有熱處理,。同時(shí)熱處理生產(chǎn)也要使用大量的能源，并在生產(chǎn)中產(chǎn)生明顯可觀的廢棄物質(zhì),，后來將熱處理工業(yè)也列入未來工業(yè)發(fā)展計(jì)劃,。美國能源部和熱處理學(xué)會(huì)（HTS）簽訂了一個(gè)參加未來工業(yè)計(jì)劃的“合作伙伴”（Allied Partner）協(xié)議。
# k- C* L# w) V$ ^% R; K1996年2月美國能源部,、熱處理學(xué)會(huì)和金屬熱處理協(xié)會(huì)（Metal Treating Institute）召集了20名熱處理全能（captive）和專業(yè)（commercial）加工企業(yè),、制造和銷售企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人討論提出了美國熱處理2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)。
1997年2月有17名專家組成的熱處理學(xué)會(huì)研發(fā)委員會(huì)討論提出了熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖（Heat Treating Technology Roadmap）初稿,，并按照設(shè)備與硬件,、工藝和材料、能源和環(huán)境三個(gè)領(lǐng)域提出了幾十項(xiàng)研發(fā)項(xiàng)目．1999年美國熱處理學(xué)會(huì)發(fā)布了“1999研發(fā)計(jì)劃”,，對(duì)1997年提出的技術(shù)發(fā)展路線圖進(jìn)行了補(bǔ)充和細(xì)化,。1999年9月在沃切斯特工業(yè)大學(xué)（Worcester Polytechnic Institute,簡稱WPI）的金屬加工學(xué)院（Metal Processing Institute）成立了“熱處理高新技術(shù)中心”（Center for Heat Treating Excellence, 簡稱CHTE ）。隨后又在依利諾伊工業(yè)大學(xué)成立了“熱加工技術(shù)中心”（Thermal Processing Technology Center,，簡稱TPTC）,。兩個(gè)中心的任務(wù)是承擔(dān)和組織全行業(yè)企業(yè)參與研發(fā)、實(shí)現(xiàn)路線圖的2020目標(biāo),、完成所提出的研發(fā)項(xiàng)目,。
2002年7月熱處理學(xué)會(huì)的研發(fā)委員會(huì)在依利諾依工業(yè)大學(xué)（Illinois Institute of Technology）對(duì)路線圖進(jìn)行了討論、修改和補(bǔ)充,。
0 T8 L( K' B' S% Z8 @2004年1月～8月陸續(xù)公布了“熱處理學(xué)會(huì)的2004熱處理路線圖修訂稿”（Heat Treating Technology Roadmap-2004 HTS Revision）,。

二、美國熱處理工業(yè)現(xiàn)狀

美國熱處理工業(yè)年產(chǎn)值達(dá)150億美元,，約80%的熱處理件為鋼鐵制品,，包括鋼廠生產(chǎn)的鋼棒和鋼管、鑄件,、鍛件,、焊接件,、機(jī)加工件、軋制件,、沖壓件,、拉拔件或擠壓件等。
# t: ~" B$ [$ p) `: F熱處理工業(yè)雇員140000人,，其中90%在主機(jī)廠的熱處理廠,，10%在專業(yè)熱處理廠。
+ Y* m5 k8 D7 A+ x$ N熱處理專業(yè)廠約有700個(gè),，1995年的工業(yè)產(chǎn)值達(dá)15億美元,，年收益回報(bào)25%，專業(yè)熱處理廠的產(chǎn)量逐年增加,。
4 S) A- q- f: C5 ]在專業(yè)熱處理廠采用的各種工藝中,，滲碳/碳氮共滲工藝約占熱處理總量的20%、中性氣氛中淬火約占20%,、真空淬火約占15%,、退火/應(yīng)力恢復(fù)約占10%、其它工藝（感應(yīng)熱處理,、滲氮,、鹽浴熱處理、有色金屬熱處理等）約占35%,。
熱處理消耗大量能源,，每年約消耗500萬億BTU，約占熱處理總成本的20%,。熱處理使用有害的化學(xué)物和氣體,，必須遵守嚴(yán)格的環(huán)保和安全規(guī)定。
淬火介質(zhì)產(chǎn)生的廢氣,、廢液是熱處理主要的污染源,，水、油,、氣體、聚合物水溶液淬火介質(zhì)的使用約占90%,。

三,、2020年美國熱處理技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景目標(biāo)、工業(yè)藍(lán)圖

1,、遠(yuǎn)景目標(biāo)

• 減少能源消耗80%
• 縮短工藝周期50%
• 降低生產(chǎn)成本75%
• 實(shí)現(xiàn)熱處理件零畸變
• 實(shí)現(xiàn)熱處理件質(zhì)量零分散度（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)）
• 提高熱處理爐壽命10倍
• 降低熱處理爐價(jià)格50%
• 實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)零排放
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2,、遠(yuǎn)景藍(lán)圖
7 u) T# i9 ^- s到2020年，熱處理工業(yè)仍會(huì)面臨像當(dāng)前一樣的許多技術(shù)挑戰(zhàn),。材料和工藝將會(huì)被更深入的認(rèn)識(shí)和理解,，工藝過程和熱處理質(zhì)量將得到更嚴(yán)格的控制,，所有的熱處理工藝將是環(huán)境友好的。計(jì)算機(jī)控制和機(jī)器人將使白領(lǐng)職員和藍(lán)領(lǐng)工人都能在清潔,、安全,、舒適的環(huán)境中工作。工人在空調(diào)裝卸車上進(jìn)行裝爐和出爐,，技術(shù)員在靠近熱處理爐的一個(gè)空調(diào)環(huán)境中通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝控制,，工程師運(yùn)用強(qiáng)大的材料和工藝數(shù)據(jù)庫以及終端計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制訂工藝。所有熱處理工作者都為從事這一行業(yè)而感到驕傲,，因?yàn)樗麄兌颊J(rèn)識(shí)到熱處理是車輛,、電子產(chǎn)品、機(jī)器等制造工業(yè)的關(guān)鍵工序,。為了操作和維護(hù)各種先進(jìn)的設(shè)備,，工人將得到良好的培訓(xùn)和具備極高的技能。
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四,、熱處理工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

熱處理工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)來自技術(shù),、政府、客戶,、收益,、結(jié)構(gòu)、人力等方面,。
在技術(shù)方面,，最急迫的研究包括開發(fā)更高效率的熱處理爐、更長使用壽命的爐用材料,、更精密的工藝控制,、以及改進(jìn)的淬火介質(zhì)。目前熱處理爐的能量消耗只有不到一半用于加熱工件,，其余的用于加熱爐體,、爐內(nèi)氣氛、料盤和其他爐內(nèi)構(gòu)件,。盡管在熱回收方面做了很大的努力,，仍需要尋求更進(jìn)一步的方法，減少熱排放,。重視材料原始組織對(duì)熱處理質(zhì)量（形狀和力學(xué)性能）影響的研究,，建立用于材料設(shè)計(jì)和精密工藝模擬的數(shù)據(jù)庫，達(dá)到無畸變,、質(zhì)量穩(wěn)定,、性能可預(yù)測的熱處理效果。取得這些目標(biāo)需要產(chǎn)學(xué)研通力合作。
8 S" M. @, i  S( K' j, [在人力資源方面,，工業(yè)發(fā)展必須激發(fā)勞動(dòng)者學(xué)習(xí)的動(dòng)力,，通過培訓(xùn)使其成為高技能的雇員。在此方面,，熱處理企業(yè)應(yīng)和學(xué)會(huì),、協(xié)會(huì)、大學(xué)以及培訓(xùn)工程技術(shù)人員的學(xué)院合作,。熱處理應(yīng)成為對(duì)有志的工程師具有挑戰(zhàn)的技術(shù)領(lǐng)域,。
6 V8 T8 X' q5 f* A- D1 Z- r" Y$ a在收益方面，必須提高熱處理工業(yè)收益,，以吸引投資,，使得有更多的研發(fā)基金投入，繼而推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步,。
在客戶關(guān)系方面,，必須在客戶產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就建立起合作關(guān)系，成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合作伙伴,，幫助客戶優(yōu)選材料和工藝,。
: S9 Z7 z4 ]( {+ |0 [' A5 J3 \0 D在國際競爭方面，北美的熱處理將面臨其他第三世界國家低成本的競爭,。另外,，當(dāng)鑄件、鍛件等零件轉(zhuǎn)移到其他國家生產(chǎn)時(shí),，相應(yīng)的熱處理也會(huì)隨之轉(zhuǎn)移,。

五、技術(shù)路線圖

美國熱處理學(xué)會(huì)的研發(fā)委員會(huì)成立了三個(gè)工作組：工藝和材料,、設(shè)備和硬件材料,、能源與環(huán)保，分別就達(dá)到2020年熱處理工業(yè)遠(yuǎn)景目標(biāo)提出了各自工作領(lǐng)域應(yīng)開展的研究項(xiàng)目和計(jì)劃,。并從回報(bào)（分高,、中、低三等）,、風(fēng)險(xiǎn)（分高,、中、低三等）,、完成期限和緊迫程度進(jìn)行綜合評(píng)估,，確定應(yīng)優(yōu)先開展的研究項(xiàng)目。
. p% n* H1 I; ]回報(bào)：分高,、中、低三等
7 E7 A& j  ^; E- Z+ M+ I& W風(fēng)險(xiǎn)：分高、中,、低三等
完成期限：近期：0~3年,，中期：3~10年，長期：10年以上
& `+ ]. A: y+ W$ p+ ], k1 T: I緊迫程度：頂級(jí),、高級(jí),、中級(jí)
+ o& C6 l! G( d7 d6 \) q# O1 C6 m1、工藝和材料部分

工藝和材料研究項(xiàng)目	回報(bào)	風(fēng)險(xiǎn)	完成時(shí)間	緊迫性
1.研發(fā)改進(jìn)感應(yīng)器設(shè)計(jì)工具以減少反復(fù)試驗(yàn)和修正	高	低	短	頂級(jí)
2.研發(fā)在高于1010℃抗晶粒長大的滲碳鋼	高	低	短	高
3.高于1010℃高溫滲碳的可行性,，包括氣氛和真空滲碳以縮短工藝周期（總結(jié)）	高	低	短	高
4.快速滲氮工藝的開發(fā)	高	低	中	高
5.快速加熱相變動(dòng)力學(xué)的確定	高	中	短	高
6.滲碳,、限制淬透性鋼、強(qiáng)烈淬火工藝和材料的研發(fā)	高	中	中	中
7.高效表面淬火方法的開發(fā)	高	高	長	中
8.提高對(duì)感應(yīng),、磁場,、加熱爐回火/時(shí)效過程的理解以降低分散度和縮短時(shí)間	高	低	短	中
9.高效表面改性工藝的開發(fā)	低	高	長	中
10.稀土元素對(duì)熱處理過程中的顯微組織演變的影響	中	低	長	中
11.深冷處理材料的開發(fā)和應(yīng)用范圍的探討	低	中	短	低
12.鐵、非鐵合金,、復(fù)合材料和聚合物熱處理工藝開發(fā)	低	高	中	低
材料應(yīng)用基礎(chǔ)：軟件和模型數(shù)據(jù)
13.材料選擇包括材料性能數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā),，用戶輸入要求的性能，輸出的是候選材料及其熱處理后的性能	低	中	中	低
14.開發(fā)和失效特征關(guān)聯(lián)的材料性能	低	中	中	低
15.開發(fā)材料連續(xù)加熱和冷卻相變數(shù)據(jù)庫,，包括鋼在軋制過程的變量,、化學(xué)成分變化和顯微組織不均勻性對(duì)相變動(dòng)力學(xué)的影響	高	低	短	頂級(jí)
工藝模型 用戶輸入使用特點(diǎn)的判斷（磨損、載荷力,、腐蝕）,，輸出的是材料/顯微組織特征（注：此模型可用來反向證實(shí)時(shí)效分析結(jié)果）
模型的開發(fā)
16.開發(fā)從室溫到熱處理溫度的熱性能和力學(xué)性能的數(shù)據(jù)庫	高	低	長	頂級(jí)
17.開發(fā)熱處理工藝和最終性能的數(shù)據(jù)庫	高	低	短	頂級(jí)
18.開發(fā)加熱和冷卻相變的體積應(yīng)變模型	高	中	中	高
19.集成相變模型使之成為軟件工具	高	低	短	高
20.開發(fā)形成數(shù)據(jù)庫的低成本方法	高	中	長	高
21.開發(fā)在生產(chǎn)設(shè)備中測定各種介質(zhì)和零件傳熱特性的探頭	高	中	中	高
22.制定試驗(yàn)和獲取相變數(shù)據(jù)模型的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（包括在爐中或其他介質(zhì)中的加熱、在油,、水,、聚合物、鹽,、空氣,、其空中的淬火以及噴射冷卻）	高	低	中	高
23.開發(fā)材料和氣氛相互作用的熱力學(xué)模型	高	高	中	高
24.實(shí)施過程控制系統(tǒng)的鏈接模型開發(fā)	高	高	長	高
25.開發(fā)滲碳、滲氮,、高溫滲碳爐氣——材料相互反應(yīng)熱力學(xué)模型	高	低	短	中
26.預(yù)測冷速,、殘余應(yīng)力和零件性能的熱力學(xué)模型	高	低	短	中
27.解釋能更有效均勻傳熱流體力學(xué)計(jì)算機(jī)模型的進(jìn)一步開發(fā)	中	中	中	中

2、設(shè)備和硬件材料部分
（1）工藝控制
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• 開發(fā)改進(jìn)預(yù)測工具,，例如工藝設(shè)計(jì),、預(yù)見狀態(tài)、熱物理和力學(xué)性能預(yù)測計(jì)算機(jī)模型,。
• 開發(fā)適時(shí)過程控制技術(shù),，安裝在爐中和淬火槽中測量氣流、淬火烈度,、碳,、氮?jiǎng)莸撵`巧傳感器。
• 開發(fā)在工件上適時(shí)直接測量表面含碳量的方法。
• 開發(fā)工藝參數(shù)無人監(jiān)控的生產(chǎn)方法,。
• 快速,、無損、經(jīng)濟(jì),、實(shí)施測量滲碳層深度的方法,。
• 用多種傳感器和技術(shù)按AMS規(guī)范（Aerospace Material Specification）鑒別爐子的更優(yōu)化系統(tǒng)。
• 更好的設(shè)備故障診斷,、預(yù)防,、維護(hù)方法，如燒嘴裂紋預(yù)測,、防止?fàn)t內(nèi)氣氛惡化,。
• 建立標(biāo)準(zhǔn)/預(yù)見設(shè)備易變可行性的研究，例如不可能有兩臺(tái)完全一樣的爐子,。
• 預(yù)測爐子幾何尺寸,、風(fēng)扇速度、裝爐量和裝爐形狀的模型,。
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（2）材料

• 改進(jìn)氧探頭的抗碳黑能力——開發(fā)能用于700℃以下的氧探頭,。
• 新的功能材料（如絕熱材料）和結(jié)構(gòu)材料（如在高溫下工作的結(jié)構(gòu)材料）。
• 爐用經(jīng)濟(jì)耐熱構(gòu)件材料,。
• 提高爐子的耐熱構(gòu)件合金性能,，包括抗?jié)B碳合金夾具、料盤的廉價(jià)涂層,。
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（3）硬件

• 高效（>80%）燃熱器,。
• 高流速換熱器，高轉(zhuǎn)速風(fēng)扇,，增加傳熱面積等提高爐料受熱條件的措施,。
• 減少散熱的筑爐廉價(jià)絕熱材料。
• 節(jié)能,、無內(nèi)氧化滲碳?xì)夥铡?li>鋁合金淬火設(shè)備的改進(jìn),。
• 整批（盤）爐料的均勻淬火系統(tǒng)。
• 淬冷設(shè)備改良設(shè)計(jì)模型,。
• 單件流動(dòng)和機(jī)加工同步熱處理設(shè)備,。
• 附加淬火機(jī)床上的能適時(shí)感知淬火開裂的傳感器。
• 廉價(jià)的殘余應(yīng)力非破壞檢測方法,。
• 更有效和更廉價(jià)的液態(tài)或非液態(tài)工作脫脂方法和設(shè)備,。
  

3、能源與環(huán)境部分
（1）能源

• 開發(fā)回收低級(jí)熱的經(jīng)濟(jì)方法,，廢熱的收集和利用,，例如工業(yè)熱和煙道熱,。
• 高效熱傳導(dǎo)的加熱技術(shù)和設(shè)備，例如能提高傳熱速度的等離子加熱,。
• 高溫?zé)峄厥占夹g(shù),。
• 進(jìn)一步開發(fā)可提高熱效率的富氧燃燒技術(shù)，例如流體薄膜技術(shù),。
• 收集熱處理設(shè)備能源利用底線數(shù)據(jù)，用于確立未來節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字,。
• 回收加熱爐氣氛的方法,。
• 積累熱、電與熱處理協(xié)調(diào)的先進(jìn)技術(shù),。
• 開發(fā)高溫氣體循環(huán)系統(tǒng),，以改善加熱爐效率，例如沖擊加熱法,。
• 局部加熱和表面淬火的節(jié)能新工藝,。
• 熱處理設(shè)備設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)其通用性和減低設(shè)計(jì)費(fèi)用,。
  

（2）環(huán)境

• 減少CO,、CO2和NOX的燃燒技術(shù)和后處理技術(shù)。
• 清洗液的消除,、減少和回收利用,，廢油和其他淬火介質(zhì)的管理以及廢料的再生利用。
• 代替鹽和油淬火的廉價(jià)方法,，例如用水和惰性氣體,。
• 用于低、中合金鋼件的廉價(jià)氣冷淬火技術(shù),，例如節(jié)約用氫的淬火技術(shù),。
• 自非液流中提出副產(chǎn)燃料，例如燃燒排放的氣體,。
• 可完全清除工件油跡的高效清洗技術(shù),。
  

4、公益事業(yè)部分

• 熱處理衛(wèi)生安全規(guī)定,，例如避免火災(zāi),、人身傷害的安全管理、工廠內(nèi)部空氣質(zhì)量,、人機(jī)工程,、鋇鹽和胺鹽以及其他有害物質(zhì)的安全限量管理。
• 有關(guān)冶金基礎(chǔ),、爐子安全的人員培訓(xùn),，課程的設(shè)置,，需要培訓(xùn)的人員。
• 制定熱處理設(shè)備發(fā)射有害物底線,，以避免今后對(duì)環(huán)境的污染,。
• 設(shè)立熱處理設(shè)備的能源利用率底線以備將來制定節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)限度。
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5,、值得重視的研發(fā)項(xiàng)目
（1）利用地下水循環(huán)的感應(yīng)加熱淬火 <500kW的感應(yīng)淬火利用地下水閉路循環(huán)冷卻,，使用時(shí)用深井泵抽取地下水，后經(jīng)凈化處理再返回地下,。目前密執(zhí)安州Alger市Roll Rite公司的一臺(tái)150kW的Ajax Tocco感應(yīng)淬火系統(tǒng)已采用此法,，每日的費(fèi)用僅以美分計(jì)。
0 @$ n6 Z; z. N# ?) M) B8 ~（2）強(qiáng)烈淬火工藝 烏克蘭科學(xué)院柯巴斯科院士開發(fā)的鋼件用水或鹽水劇烈冷卻淬火是表面形成殘余壓應(yīng)力并減少畸變的方法,，已在美國獲準(zhǔn)以Intensi Quench服務(wù)商標(biāo)注冊(cè)了IQ Technologies Inc公司,。由于以水代油，減少了油品消耗并顯著降低生產(chǎn)成本,，受到美國能源部的重視和支持,。
（3）1010℃以上溫度的高溫滲碳 真空滲碳技術(shù)的成熟和低壓滲碳技術(shù)的開發(fā)為實(shí)現(xiàn)高溫滲碳制造了條件。由于能顯著縮短滲碳周期和節(jié)約能源,，此項(xiàng)目已列入路線圖研發(fā)計(jì)劃的“工藝和材料技術(shù)”分組計(jì)劃,。WPI的CHTE推動(dòng)了工業(yè)企業(yè)和高效的合作、制造商和生產(chǎn)用戶的協(xié)同開發(fā),。
3 B3 n1 O; E( ~, h% i（4）Ni3Al金屬間化合物－新型爐內(nèi)抗?jié)B碳耐熱構(gòu)件材料 Ni3Al已問世約20年,，因?yàn)楹艽啵�長期未獲實(shí)際應(yīng)用,。Oak Ridge國家實(shí)驗(yàn)室由Chain T.Liu領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)添加微量硼可明顯改善其塑性,，可作為爐子料筐、夾具,，Ni3Al材料成分為添加Cr,、Zr、Mo,、B的8%～11%Al,81%～88%Ni,。此材料具有出色的強(qiáng)熱性、抗蠕變,、抗?jié)B碳能力,。Delphi-Saginaw Steering Systems公司通過和能源部的合作研究與開發(fā)協(xié)議已在料盤上進(jìn)行了數(shù)年的成功試驗(yàn)。
1 [3 L- a( c: A% W! E/ O/ ^（5）APM和APMT（更高強(qiáng)型APM合金）合金長壽命輻射管 瑞典Kanthal AB的Sadvik公司繼Kanthal Al電熱絲之后相繼開發(fā)出APM和APMT合金,。此種材料仍然是在A-1粉末材料基礎(chǔ)上,，通過熱等靜壓（Hot Isostatic Pressing）和深拉延出來的。用APM合金制造的電熱和燃?xì)廨椛涔鼙绕胀�耐熱合金輻射管能�?jīng)受雙倍的熱流,，925℃能經(jīng)受的熱流可達(dá)9～10kJ/m&sup2;,。
（6）爐用平面輻射板 氣體技術(shù)所（Gas Technology Institute）開發(fā)的能砌入爐壁的平面輻射板（flat radiant panel）,，能增加輻射表面、降低表面溫度,、延長爐子使用壽命,，提高爐溫均勻性，減少爐襯,、使?fàn)t子尺寸縮小50%,，加快爐子升溫和冷卻速度，產(chǎn)生的NOx很少,。
（7）反向循環(huán)單管封閉式輻射管（reverse annulus single-ended radiant tube） 北美制造公司（North American Mfg.Co.）和燃?xì)庋芯克�（GTI）共同開發(fā),。熱輻射率高，用相同材料制造此種管能經(jīng)受更高溫度,、提高燃燒效率10%，減少50%的NOx,，使用壽命長,。
; G) z( \. g" s0 ]# u  T+ w（8）低NOx燃?xì)鈴?qiáng)烈內(nèi)循環(huán)（Forced Interval Recirculation）輻射管 GTI開發(fā)的U型輻射管延管長溫度均勻。當(dāng)爐溫為1010℃,，空氣遇熱溫度從455℃提高到了480℃時(shí),，產(chǎn)生的NOx<0.008%（vol）。而一般預(yù)熱空氣輻射管所產(chǎn)生的NOX大0.02%～0.25%(vol),。
（9）直焰沖擊燃燒技術(shù)（Direct Flame Impingement Technology） 使用多噴嘴平嵌入爐壁的高速燃燒器,，噴射速度達(dá)到1馬赫（～330m/s）,可在空氣過剩系數(shù)α=1的條件下工作，提高能源利用率35%,、減少70%的NOX,，提高生產(chǎn)率25%、減少50%的氧化燒損,、有年節(jié)約1～1.5億美元的潛力,。
5 D/ j. s" @3 w1 r: b) x$ V（10）智能化感應(yīng)淬火閉環(huán)控制系統(tǒng)（Closed-loop control technology） 利用神經(jīng)網(wǎng)格系統(tǒng)控制原理，全面控制選材,、相變,、加熱工藝、滲層,。所提供的軟件具有優(yōu)化零件強(qiáng)度/重量比的功能,，具有的主、被動(dòng)電磁傳感器能監(jiān)控整個(gè)加熱過程中的透熱深度,。
! c% S+ x' v4 O% o6 R- y（11）預(yù)見鋼件滲碳淬火時(shí)的殘余應(yīng)力狀態(tài)的軟件,。
0 ?7 F. O4 X- }4 n( @" B6 g6 j（12）延長機(jī)器零件壽命殘余應(yīng)力狀態(tài)的DANTE軟件。
（13）準(zhǔn)確預(yù)見鋼熱處理相變定量數(shù)據(jù)的軟件,。
$ m, u  Y$ R; H（14）工藝熱能評(píng)價(jià)的鑒定軟件（Process Heat Assessment and Survey Tool ,PHAST） 該軟件為美國能源部計(jì)劃項(xiàng)目,，供用戶按不同燃燒方式和熱回收參數(shù)進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換的工具,，可比較爐子在工作狀態(tài)下的性能，計(jì)算各種工作條件下的節(jié)能潛力,。
（15）加熱爐能源分析工具（Furnace Energy Analysis Tool） 可計(jì)算按小時(shí),、年度或每磅零件的燃料、電能消耗成本數(shù)據(jù),。
5 B" W% i/ B, I9 \) `5 a（16）能源有效利用分析軟件,。

六、組織實(shí)施措施

1.成立兩個(gè)熱處理技術(shù)研發(fā)中心,，組織全行業(yè)的企業(yè)參與研發(fā)實(shí)現(xiàn)路線圖目標(biāo)和完成所提出研發(fā)項(xiàng)目,。
2.鼓勵(lì)和組織熱處理企業(yè)參與研發(fā)實(shí)現(xiàn)路線圖目標(biāo)和完成提出的研發(fā)項(xiàng)目。

七,、結(jié)束語

1,、在我國工業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整以及史無前例關(guān)注能源和環(huán)境的關(guān)鍵時(shí)刻，美國熱處理技術(shù)路線圖給了我們很大的啟發(fā),，對(duì)制訂我國熱處理工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃具有很高的參考價(jià)值,，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。
2,、學(xué)習(xí)美國熱處理學(xué)會(huì)的經(jīng)驗(yàn),，分會(huì)新一屆理事會(huì)2008年辦公會(huì)議決定成立分會(huì)熱處理技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究工作委員會(huì)。其目的和任務(wù)是跟蹤國外熱處理技術(shù)發(fā)展情況,，開展國內(nèi)現(xiàn)狀調(diào)研制定我國熱處理工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略,，為企業(yè)與政府提供熱處理發(fā)展戰(zhàn)略的咨詢。
; b# Y7 u3 x; k5 s; U4 G4 z3,、由于知識(shí)面有限,，以及語言等方面的能力不夠，我們對(duì)路線圖的理解還不夠深入和準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤,，還望各位領(lǐng)導(dǎo)和同事批評(píng)指正,。

anthony1989

這個(gè)藍(lán)圖好詳細(xì)，而且這難度……

武漢老虎

此文系轉(zhuǎn)載《版權(quán)是中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)》

起航2012

哎呀,，好詳細(xì),。。,。經(jīng)濟(jì)性很強(qiáng),。。,。很明確,。。,。

成形極限

我們國家學(xué)會(huì)是學(xué)會(huì)，協(xié)會(huì)是協(xié)會(huì),，二者似乎各自陶醉在各自的天地里,。這等事情估計(jì)可能有那么幾個(gè)人在想，但是難以讓大家一起想,，并為之努力,。

小樓聽雨hn

$ r- r1 A( ^, U: @( F) |
: ]# g) u& G! |' h4 m- }" J4 S看看老米的發(fā)展藍(lán)圖，再看看天朝正在載歌載舞,，驚天動(dòng)地的“J(和諧)B兩會(huì)”,，我``擦```！

武漢老虎

好貼別沉了,，自頂一下

zht_udb

好貼,，頂一個(gè)，為從事熱處理事業(yè)的人指明了努力方向,。

xiaoshxin

熱處理這個(gè)東西真的很欠缺,，中國企業(yè)很多人搞設(shè)計(jì)的都說不清熱處理

鈑金準(zhǔn)專家

國內(nèi)熱處理相當(dāng)大一部分還停留在作坊經(jīng)驗(yàn)的階段，差距將進(jìn)一步拉大