作者：趙步青
單位：安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司
來源：本人提供（發表于5月13日溫州熱處理會議上）
摘要：熱處理是制造業中至關重要的一環，并賦予國家核心技術地位。各行各業都在改革創新，熱處理工藝也應與時俱進，制定熱處理工藝應該個性化、智能化，用信息化技術改造和提升熱處理技術，乃是搞好熱處理的必由之路。
關鍵詞：熱處理工藝；智能化；信息化；個性化
一、序
金屬材料的性能并不單純取決于材料的種類和成分，通過適當的熱處理，將大幅度改變材料性能。科學技術日新月異，機械工業飛躍發展，新技術、新工藝、新設備不斷涌現，熱處理工藝不能停滯不前，必須與時俱進，無愧于時代對我們熱處理人的厚愛與期望。
二、制定熱處理工藝應該個性化
矛盾的普遍性寓于特殊性之中，共性存在于個性之中。本人中等身材，較矮偏較胖，到商場買不到合適的衣服和褲子，不得不到縫紉店訂做，許多非標準身材的人能亦有同感。制訂熱處理工藝何嘗不是這樣！目前個性化服務已提到議事日程。以下以M2鋼同種成分制造7種不同的刀具為例，闡述個性化工藝的重要性，見表1.
表1 同成分M2鋼制造不同刀具的熱處理工藝參數
加熱濕度
/℃
淬火晶粒度
/級
冷卻規范
回火工藝
車刀
1230-1235
8.5-9
480-550℃分級
550℃×1h×3次
整體直柄麻花鉆
1210-1225
10-11
480-550℃分級，后260℃再分級
550℃×1h×3次
滾刀
1225-1230
9.5-10
480-550℃分級，后260℃×1h等溫
低溫入爐，第一次回火二次貝氏體處理
拉刀
1205-1215
10.5-11.5
多次分級再等溫處理
550℃×1h×4次
直齒三面刃銑刀
1220-1230
9.5-10.5
480-550℃分級
550℃×1h×3-4次
機用絲錐
1190-1200
10.5-12
480-550℃分級，后260℃再分級
550℃×1h×3次
大薄鋸片
1180-1200
11-12
先分級再260-280℃×1h等溫
550℃×1h×4次
即使用同爐號的鋼材制作同一刀具，切削對象不同，熱處理工藝也應該有異。
用20MnB、20CrMnTi制作的汽車防滑鏈片、鏈板、連接環、鏈條等不同配件，視服役的具體情況，可作滲碳、微滲碳、形變熱處理、低碳馬氏體強韌化處理。其他鋼材制作的不同零件，也應該實施個性化的熱處理工藝。
三、關注熱處理參量
熱處理的一切變化，都是在溫度的驅動下，經過適當的時間才能完成，所以熱處理工藝曲線往往以溫度——時間二維曲線表達。
3.1淬火參量公式
鋼在熱處理加熱時，加熱溫度和保溫時間都很重要，只是淬火加熱溫度作用更大一些，兩者相比，溫度是等一位的，但絲毫不能小視時間的作用，兩者的作用應綜合起來考慮，可以用淬火參量的公式表達。例如，高速鋼的淬火表達式為 【1】：
P——t(37+tgτ)
式中P——淬火參量；
t ——淬火加熱濕度；
τ——淬火加熱時間。
式中P代表了加熱溫度和加熱時間的共同綜合作用，無論溫度和時間怎樣變化，只要兩者的最終的淬火參量相同，那么奧氏體的程度應該是相同的，由此派生出快速加熱和半快速加熱的新理念。
淬火參量同樣適用其他材料，只要我們認真探索，同樣有規律可循，從而達到節能高效的目的。
3.2回火參量公式
高速鋼回火溫度和回火時間的關系，可以用回火參量來表達，公式如下：
P=t(20+tgτ)
式中P——回火參量；
t ——回火濕度；
τ——回火時間。
盡管回火溫度、回火保溫時間有所不同，只要回火參量相同，回火的效果就相當。前蘇聯曾有過高速鋼625℃、600℃等快速回火的報道，筆者曾驗證過，小批量高溫回火，確實可行，但批量生產肯定失敗。
以上僅舉高速鋼熱處理為例，事實上對任何鋼的淬火回火都可以推廣運用，只不過參數有變，簡單表達式為：
P=t(a+tgτ)
式中P——熱處理參量；
t ——加熱溫度
a ——不同鋼號，不同熱處理狀態下的常數；
τ ——加熱時間
四、用數字化信息化技術制訂熱處理工藝
中國制造2025的宏偉藍圖，可使機器人和自動化系統不斷優化和得到提升。隨著機器人的機動性、靈敏度以及智能化的提高，信息化技術將成為繁重熱處理技術生產的強大工具，最終取代人工。物聯網、數據分析、人工智能以及機器人這四大技術之間的合作必將會在未來的熱處理行業制造一個巨大的智能制造網絡，在創新力介入的情況下實現不可估量的技術提升。所有這些都深刻體現為用數字 化信息化技術改造和提升熱處理技術的動向。
美國礦石、金屬與材料學會于2018年發表了一篇《材料和制造領域的先進計算與數據》報告指出【2】：當前數字化的優先技術領域在于① 耦合模擬和試驗， ② 數據驅動方法、 ③ 數字化數據基礎架構。④數字化表達和可視化、 ⑤ 可預測多尺度建模、 ⑥不確定度的量化和傳播。可見，數字化技術體系是智能制造的基礎，包括產品表達數字化、制造工藝數字化、制造裝備數字化、制造系統數字化。在熱處理高端化的進程中，通過數字化信息化技術，改造和提升熱處理技術的目標之一是熱處理工藝過程的多場耦合數值模擬技術與專用軟件。技術途徑包括熱處理過程的多物理場、宏微觀耦合數值建模、工藝——組織——性能關聯和軟件開發技術；目標之二就是熱處理設備的虛擬制造和熱處理的虛擬生產。技術途徑包括熱處理專用材料數據庫開發、熱處理工藝過程數值模擬與物理模擬結合驗化平臺開發；目標之三是熱處理生產的柔性化、高效化、標準化。技術途徑包括熱處理工藝過程智能控制技術、熱處理生產信息管理技術、熱處理智能專家系統開發、遠程熱處理服務中心的建立等。
綜上所述，熱處理工藝的制訂將發生顛覆性的變化，口頭指揮熱處理現場生產將成為歷史，紙質工藝正走向暮年，智能化程序化的工藝設計已展現在我們面前。
五、熱處理工藝的先進性
一個企業的熱處理先進性，起碼應具備領先于同行其他企業的熱處理工藝，甚至某方面在國內或國際領先。如此，離不開引進和采用新技術、新工藝和設備改造以及新型工藝材料的應用等，如表2所示。
工藝的先進性還體現在采用國內外先進的技術標準，并貫徹做到工藝過程。比如用M2鋼等通用高速鋼制造的刀具，國家標準要求63-66HRC，我們制訂的工藝為65-66HRC，高性能高速鋼M42鋼制刀具為66-67.5HRC。【3】
表2 熱處理工藝的先進性序號
要素
內容
目的
1
采用新工藝、新技術
充分采用新的熱處理工藝方法及新技術
滿足設計技術要求；提高產品工藝質量和穩定產品熱處理質量
2
熱處理設備的技術改造和更新
改造舊設備；購置新設備（加熱設備、熱處理輔助設備及工裝）
滿足熱處理工藝發展的需要；提高生產能力和產品質量；適應技術進步的需求
2
采用新型工藝材料
采用新型加熱、冷卻介質防護特性的材料
提高產品的熱處理質量，提高產品熱處理后的表面質量
六、結束語
1、制訂熱處理工藝應該個性化，充分挖掘材料潛力。
2、靈活掌握熱處理參量，強化溫度的重要性，在確保產品高質量的情況下，力求短時間，為企業增效。
3、用數字化信息化技術制訂熱處理工藝，減少人為因素造成的設計滯后，不斷更新，持續前行。
4、敢為人鮮，勇立潮頭。瞄準國際國內熱處理工業技術前沿，熱處理工藝一定要先進。
時代在發展，人民在前進，熱處理工藝設計要與時俱進，千道理萬道理，把自家的產品搞上去是硬道理。
