文／陳國州·寧波模具行業(yè)協會

用基礎共性技術的獨特優(yōu)勢打造鍛造產品

文／陳國州·寧波模具行業(yè)協會

近 30年來，中國已發(fā)展成為裝備制造業(yè)大國。但與先進發(fā)達國家相比，產品質量還有較大差距。產品生產方式長期停留在傳統生產方式上，缺乏“共性技術創(chuàng)新思維”是導致產品質量差、生產效益低的主要因素。

傳統裝備制造的生產方式已沒落

中國裝備制造產業(yè)結構中，絕大多數關鍵部件在產業(yè)鏈上都要經過鍛造、機加工和熱處理等生產環(huán)節(jié)。受生產方式束縛，各生產環(huán)節(jié)往往各自為戰(zhàn)、互不溝通，把許多問題和矛盾都滯留到產品的生產準備階段。導致生產廠家在制造產品時生產環(huán)節(jié)多、周期長、生產效益低、用工多、成本高、產品質量差等。

裝備制造業(yè)早期失效的產品，70%是由于材料鍛造和熱處理工藝技術因素導致的。熱處理是提高產品質量和延長使用壽命的關鍵工藝，恰當的熱處理工藝，能使產品的使用壽命成倍提高。而國內企業(yè)在產品制造過程中，往往重設備、機加工和模腔設計，輕基礎鍛造和熱處理。在中國裝備制造業(yè)企業(yè)中，大多數企業(yè)沒有熱處理車間，熱處理依靠外協加工，熱處理核心技術由外協熱處理廠掌握。可大多數熱處理廠都重經濟輕質量、重硬度輕韌性，因此導致產品使用壽命短，制約了裝備制造業(yè)的發(fā)展。

為何要用鍛熱組合基礎共性技術

中國裝備制造業(yè)這一大批傳統落后產業(yè)轉型升級的希望在鍛造。鍛造有獨特的技術優(yōu)勢和豐富的余熱資源。只有鍛造與熱處理組合，才能生產出具有基礎共性技術的各類預硬化材料和模塊，從而達到轉型升級、節(jié)能減排的目的。傳統生產方式在產業(yè)鏈上把鍛造與熱處理分離、斷裂，制約了生產力的發(fā)展，將鍛造與熱處理組合并鏈接成為具有基礎共性技術的創(chuàng)新思維已是必然趨勢。

產品轉型升級要把傳統生產方式產業(yè)鏈上的鍛造→機加工→熱處理的工藝流程轉型為“鍛造+熱處理”組合→機加工的工藝流程。鍛熱組合基礎共性技術既發(fā)揮了熱處理技術優(yōu)勢，又破解了模具等產品傳統生產方式時機械性能差、開裂變形和使用壽命短等各種技術難題。從而提高了模具等產品使用壽命、節(jié)約了鋼材，達到節(jié)能減排的目的。

鍛熱組合基礎共性技術把傳統鍛造中粗放型、技術含量低和附加值低的毛坯材料和模塊轉化為基礎共性技術預硬化材料和模塊。使鍛造成為裝備制造業(yè)轉型升級、節(jié)能減排的生產基地，發(fā)揮鍛造企業(yè)在裝備制造產業(yè)鏈上基礎共性技術轉型的引領作用。

鍛熱組合基礎共性技術原理和科學依據

⑴鍛造與熱處理雖然分屬兩個不同行業(yè)，但這兩個行業(yè)都屬于熱加工。從兩者關系看，鍛造余熱是外因，組織變化的需求是內因。鍛熱組合將這兩種因素有機結合，組合成科學合理的熱處理工藝方案。

⑵從鍛造與熱處理兩者加熱溫度看，鍛造加熱始鍛溫度要高于熱處理的加熱溫度，但是，經過鍛造作業(yè)過程后，它的終鍛溫度與熱處理預冷淬火溫度是一樣的，這個溫度仍處于奧氏體化的溫度，利用余熱淬火使鍛件組織轉變?yōu)轳R氏體或馬貝復相組織，經不同回火工藝后可獲得所需的機加工性能。

⑶馬貝淬火型基礎共性技術預硬化材料和模塊的硬度在45～52HRC，在當今機床剛度和切削刀具質量升級和發(fā)展的背景下，硬質合金等刀具能順利進行打孔、車、銑加工，為馬貝淬火型基礎共性技術模塊應用提供更加廣闊的發(fā)展空間。

⑷采用鍛熱組合基礎共性技術生產的產品質量優(yōu)異。因為模具等機械產品是在機加工后再進行熱處理，淬火時尺寸已基本成形，模具等產品因工作部位曲面空間形狀復雜，淬火難度大，常出現變形和開裂，產生報廢。熱處理時為了防止在淬火時變形和開裂，常采用淬火加熱溫度不限，縮短淬火冷卻時間等措施。這些措施必然影響到淬火的淬透性，產生淬硬層薄、硬度不均勻、有軟點、金相級別差和機械性能差等缺陷，進而導致產品使用壽命短，不能充分發(fā)揮應用性能。

鍛熱組合基礎共性技術，利用鍛后余熱淬火，通過控制回火工藝獲得溫度均勻、奧氏體化穩(wěn)定和淬透性好的鍛件產品。特別是鍛造一件便淬火一件流水作業(yè)方式，使毛坯件具有淬火時不易裂的優(yōu)勢，因此在淬火液中的冷卻時間可適當延長，冷卻操作時擺動幅度可適當增大。更易獲得淬透性好、有效淬硬層厚、硬度梯度平緩、變形小、回火穩(wěn)定性好和金相級別優(yōu)異的鍛件，充分發(fā)揮鋼的應有性能。

⑸解決傳統熱處理硬度與韌性不可兼得的矛盾。模具等機械產品產生早期斷裂失效的因素中，金屬在交變應力作用下往復塑性變形產生損傷的積累和斷裂韌性、沖擊韌性不足往往是發(fā)生失效現象的直接原因。傳統熱處理工藝提高鋼的強度時往往損及韌性。馬貝復合淬火法是一種新的熱處理方式，其加熱始鍛溫度高于傳統馬氏體淬火加熱溫度，使鋼的C曲線向右下移，降低了Ms點?？梢垣@得堅韌的馬氏體和下貝氏體組織，有著獨特技術優(yōu)勢和廣闊的應用前景，破解了傳統熱處理硬度與韌性不可兼得的難題。

⑹產品光質度優(yōu)異。傳統精鍛和紅沖件，工藝流程一般是鍛造→機加工→熱處理。精鍛和紅沖后的鍛件采用空冷，易產生表面脫碳和氧化。導致鍛件的非機加工部位光質度差，在熱處理時常產生軟點和硬度不均等缺陷。而鍛熱組合是在精鍛和紅沖后直接進行熱處理，產品在空中冷卻時間極短，來不及產生氧化脫碳，因此表面質量較傳統鍛件優(yōu)異。

結束語

綜上所述，鍛熱組合在古代制作工具、刀具、兵器等產品并傳承文化，在當今機床和切削刀具質量升級和發(fā)展背景下，在20世紀90年代，由鍛造實踐中研發(fā)出的前沿材料預硬化技術。經過二十多年實踐，已發(fā)展成為裝備制造業(yè)“三基”產業(yè)轉型升級、節(jié)能減排的一個公式化改革模式。

基礎共性技術總結了機械工業(yè)產業(yè)結構中傳動、起重、工程、電力、化工、礦山、冶金、工模具等一大批裝備制造業(yè)最典型的“三基”產品，這些產品幾乎都要經過產業(yè)鏈上鍛造、機加工和熱處理生產工藝。這一大批產業(yè)采用這種公式化改革模式，將復雜化問題簡單化，用最小的投入換取最大的利益，加快裝備制造業(yè)轉變與發(fā)展。