能源短缺(que)和(he)環境污染是(shi)當今(jin)人類面臨(lin)的兩大問題。為此，如(ru)何(he)降低能耗(hao)、減少污染物(wu)排放，近(jin)年(nian)來已成(cheng)為我(wo)國熱處理行業(ye)關注的熱點，它也關系到(dao)我(wo)國裝備制造業(ye)能否持續發展的大問題。

在眾多熱處理(li)工藝中，感(gan)應熱處理(li)從誕生到現在雖然不足百年，但因其能耗低、污染(ran)少，被(bei)冠(guan)以(yi)“綠(lv)色熱處理(li)”。

兩種工藝的比較

感應熱(re)處理(li)在低能(neng)耗和(he)少污(wu)染兩方面(mian)都遠優于另一種(zhong)表面(mian)層(ceng)強(qiang)化工藝(yi)——傳統的(de)滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)。真空(kong)低壓(ya)滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)工藝(yi)的(de)出現(xian)，雖然比可控氣氛滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)縮短了工藝(yi)周期，省去了后清洗(xi)工序，減(jian)少了污(wu)染物的(de)排放(fang)，但(dan)它的(de)能(neng)耗居高不下依(yi)然是(shi)個不爭的(de)事實。因(yin)此，在表面(mian)層(ceng)強(qiang)化工藝(yi)領域，感應熱(re)處理(li)替(ti)代滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)熱(re)處理(li)的(de)研(yan)究一直沒有停止過；除了以上的(de)能(neng)源和(he)環境因(yin)素外，設備(bei)投入費(fei)用也(ye)是(shi)推動感應熱(re)處理(li)替(ti)代滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)熱(re)處理(li)研(yan)究的(de)另一個重要因(yin)素。

以中(zhong)(zhong)小模(mo)數(shu)齒(chi)輪為例(li)，選(xuan)用中(zhong)(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)或(huo)中(zhong)(zhong)碳(tan)低合(he)金鋼(gang)(gang)制造，使(shi)用國(guo)際上(shang)(shang)先進(jin)(jin)(jin)的同(tong)步雙(shuang)頻感(gan)應(ying)加熱設(she)備(bei)進(jin)(jin)(jin)行(xing)仿形感(gan)應(ying)淬火(huo)(huo)，其(qi)設(she)備(bei)價(jia)格約(yue)(yue)(yue)為800萬元(yuan)；而(er)選(xuan)用低碳(tan)鋼(gang)(gang)或(huo)低碳(tan)合(he)金鋼(gang)(gang)制造，使(shi)用國(guo)際上(shang)(shang)先進(jin)(jin)(jin)的臥(wo)式雙(shuang)室(shi)真(zhen)空低壓滲碳(tan)爐進(jin)(jin)(jin)行(xing)滲碳(tan)淬火(huo)(huo)，其(qi)設(she)備(bei)價(jia)格約(yue)(yue)(yue)為2000萬元(yuan)。同(tong)樣以中(zhong)(zhong)小模(mo)數(shu)齒(chi)輪為例(li)，使(shi)用國(guo)內生(sheng)產的晶體管感(gan)應(ying)加熱電源(yuan)、數(shu)控淬火(huo)(huo)機床與冷(leng)卻系統組成(cheng)的成(cheng)套(tao)裝置進(jin)(jin)(jin)行(xing)感(gan)應(ying)淬火(huo)(huo)，其(qi)設(she)備(bei)價(jia)格在100萬元(yuan)上(shang)(shang)下；而(er)使(shi)用可控氣氛(fen)滲碳(tan)爐成(cheng)套(tao)裝置進(jin)(jin)(jin)行(xing)滲碳(tan)淬火(huo)(huo)，其(qi)設(she)備(bei)價(jia)格約(yue)(yue)(yue)為200萬元(yuan)。

對(dui)表面層(ceng)需(xu)要(yao)獲得足夠高的(de)硬度(du)、耐磨(mo)性，而心部仍要(yao)保(bao)持良好的(de)強度(du)和韌(ren)性的(de)齒輪類工件進行熱處理(li)(li)時，可以(yi)在(zai)滲碳熱處理(li)(li)與感應熱處理(li)(li)這兩種工藝(yi)中進行選(xuan)擇。

經(jing)同(tong)步雙頻(pin)感應淬(cui)火（SDF）的(de)齒(chi)輪，其表面硬度、有效硬化(hua)層深(shen)度可(ke)以做到與滲碳淬(cui)火一致，而在(zai)增加齒(chi)底表面殘余壓應力、提高(gao)疲勞強度及減(jian)少齒(chi)形齒(chi)向變形方(fang)面都優于滲碳淬(cui)火；感應淬(cui)火還(huan)可(ke)以實現(xian)在(zai)線生產(chan)，大大降低(di)物流(liu)成(cheng)本。

分析比(bi)較兩種技術方案的(de)經(jing)濟(ji)價值與(yu)社會價值，技術方案的(de)天平無疑(yi)會向感應熱(re)處理這(zhe)邊傾(qing)斜。

國外感應熱處理代替滲碳實例

從國(guo)內外(wai)機械制(zhi)造業的感(gan)(gan)應(ying)熱(re)(re)處(chu)理應(ying)用(yong)技術及發展趨勢看，感(gan)(gan)應(ying)熱(re)(re)處(chu)理越來越多地(di)應(ying)用(yong)于目前由(you)滲碳(tan)和其(qi)他化學處(chu)理占主導地(di)位的熱(re)(re)處(chu)理領域(yu)。

20世(shi)紀80年代，日(ri)本電氣興業公司在日(ri)立制(zhi)作所(suo)(suo)和小松(song)制(zhi)作所(suo)(suo)將感(gan)應(ying)加熱用于工程(cheng)機械(xie)齒輪淬(cui)火，成(cheng)功取代了滲碳淬(cui)火。

日本高周波熱鍊(lian)株式(shi)會社推出改變功率(lv)密度的(de)沖擊式(shi)淬火(huo)(huo)（SRIQ）方法(fa)，應(ying)用于汽車變速箱(xiang)齒輪等小型齒輪、柴油(you)機和(he)建筑機械(xie)用的(de)中(zhong)型聯(lian)桿(gan)齒輪，獲得沿(yan)齒廓的(de)淬硬層(ceng)，成功取代(dai)了滲碳淬火(huo)(huo)。

德國eldec公司介紹，“對(dui)(dui)于控(kong)制成本，以及安(an)全和質量標準，航空(kong)工程(cheng)是要求最(zui)高(gao)的。美國的波音公司正是基于對(dui)(dui)產品品質的要求和對(dui)(dui)環境保護的堅持, 其所用的部分齒輪如直傘（錐）齒輪選(xuan)擇使用同步雙頻感應淬火(huo)技術（SDF）代替原滲碳淬火(huo)工藝”。

除(chu)了已經提(ti)及的(de)(de)(de)齒輪感應淬(cui)火，美國(guo)密歇根州奧本(ben)山(shan)感應技術中心的(de)(de)(de)涅(nie)姆科(ke)夫·瓦倫丁博士(shi)給我們舉了用于重型冶金設(she)備的(de)(de)(de)大工(gong)件局部硬(ying)(ying)化(hua)的(de)(de)(de)例子, 過去采用長(chang)時間滲(shen)碳方法以(yi)(yi)(yi)保證工(gong)件的(de)(de)(de)內(nei)孔表(biao)面(mian)獲得≥4mm的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)化(hua)層，為避免內(nei)孔以(yi)(yi)(yi)外的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)硬(ying)(ying)化(hua)必須進(jin)行防滲(shen)處(chu)理(li)，滲(shen)碳淬(cui)火后為糾正熱處(chu)理(li)變形，還(huan)需(xu)深度磨(mo)削(xue)。而感應淬(cui)火，可以(yi)(yi)(yi)使(shi)用便(bian)宜(yi)的(de)(de)(de)鋼(gang)材，可以(yi)(yi)(yi)選擇性地對(dui)內(nei)孔進(jin)行硬(ying)(ying)化(hua)處(chu)理(li)，不(bu)但(dan)大大降低熱處(chu)理(li)時間和(he)能(neng)耗，還(huan)減(jian)小工(gong)件的(de)(de)(de)畸變，從而不(bu)必進(jin)行昂貴(gui)而費力的(de)(de)(de)深磨(mo)削(xue)。

國內感應熱處理替代滲碳實例

多(duo)年來，國內企業(ye)也積極進(jin)行擴(kuo)大感應淬火(huo)領域(yu)的(de)研究。

戚墅堰機(ji)車工藝研(yan)究(jiu)所開展大功率電力機(ji)車彈(dan)性(xing)牽引從動(dong)齒(chi)輪50CrMoA全(quan)齒(chi)廓感應淬(cui)火代替滲碳淬(cui)火工藝的研(yan)究(jiu)，取得了(le)既滿足使用(yong)要求又簡化了(le)工序，節(jie)省能源(yuan)、降低生產成本的滿意效(xiao)果。

重慶齒輪箱(xiang)有限責(ze)任公司采(cai)用(yong)感應淬火解決了大型齒輪滲碳淬火變形大、生(sheng)產成(cheng)本高(gao)和(he)生(sheng)產周期太長的問題。

東風汽車公(gong)司已經在一些變速箱齒輪(lun)上實現感應淬火，用價格(ge)便宜的中碳(tan)合金鋼替代價格(ge)高(gao)的滲碳(tan)齒輪(lun)鋼，取(qu)得了良(liang)好的經濟效益。

上海采埃孚轉(zhuan)向系(xi)統(tong)有(you)限(xian)公司是國內規模最(zui)大、市場(chang)占有(you)率最(zui)高的轉(zhuan)向機生產(chan)企(qi)業，其生產(chan)的轉(zhuan)向齒條的預(yu)處(chu)理原來采用可控氣氛(fen)多用爐進行調質，出于節能與(yu)環(huan)境的考慮，要求為其協作的上海華淵熱處(chu)理有(you)限(xian)公司改用感(gan)應(ying)淬火加感(gan)應(ying)回火進行處(chu)理，據(ju)統(tong)計，僅能耗就降低了(le)35％。

上海尤順汽車部件有限公(gong)司生產的(de)柴(chai)油發動機搖臂，原(yuan)來采(cai)用(yong)氮(dan)碳共滲處理，2014年起(qi)已改(gai)用(yong)感應淬火工藝，實現了在線清潔生產。

可以(yi)預(yu)見，伴隨感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)加熱(re)(re)裝置與(yu)工(gong)藝的(de)(de)(de)創(chuang)新與(yu)發展，其(qi)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)用領(ling)域會不(bu)斷(duan)擴大。但(dan)(dan)是感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)熱(re)(re)處理不(bu)可能(neng)完全(quan)替代滲碳(tan)，一(yi)(yi)是因(yin)為滲碳(tan)裝置與(yu)工(gong)藝也(ye)在創(chuang)新與(yu)發展；二是因(yin)為對(dui)(dui)于一(yi)(yi)些(xie)工(gong)件的(de)(de)(de)感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)熱(re)(re)處理還(huan)無法達到(dao)滲碳(tan)的(de)(de)(de)效(xiao)果，如：對(dui)(dui)于形狀復雜(za)的(de)(de)(de)工(gong)件與(yu)厚(hou)度變化(hua)較大的(de)(de)(de)工(gong)件，感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)硬化(hua)層無法做到(dao)如滲碳(tan)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)那樣的(de)(de)(de)基本(ben)仿(fang)形；感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)工(gong)裝費用較高(gao)，需根據工(gong)件感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)部位(wei)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)形狀設(she)計制(zhi)造不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)器，一(yi)(yi)些(xie)特殊零件還(huan)需要(yao)(yao)設(she)計制(zhi)造專用的(de)(de)(de)定位(wei)夾(jia)具，不(bu)像化(hua)學熱(re)(re)處理那樣在技術要(yao)(yao)求(qiu)與(yu)材料基本(ben)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)情況(kuang)下，不(bu)受形狀與(yu)尺寸的(de)(de)(de)限制(zhi)可以(yi)多種工(gong)件同(tong)爐處理；感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)熱(re)(re)處理對(dui)(dui)于大批(pi)量單一(yi)(yi)品種的(de)(de)(de)工(gong)件才(cai)能(neng)體現出其(qi)效(xiao)率，但(dan)(dan)需要(yao)(yao)為其(qi)設(she)計制(zhi)造專用的(de)(de)(de)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)機床；對(dui)(dui)于小于12mm的(de)(de)(de)內孔(kong)尚無法進行(xing)感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)，對(dui)(dui)于大于6模數的(de)(de)(de)齒輪(lun)目前(qian)也(ye)尚無法采(cai)用同(tong)步雙(shuang)頻感應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)(huo)進行(xing)處理。

因此，在(zai)表(biao)面層強化(hua)工藝領域，感應(ying)熱(re)處理與滲碳(tan)等化(hua)學熱(re)處理互為補充的(de)狀況將會(hui)長期存在(zai)。