內(nèi)容提要：1、德國(guó)材料科學(xué)研究所; 2、SCHMETZ 真空爐公司; 3、易普森公司; 4、愛協(xié)林（AICHELIN）公司; 5 MAGNA STEYR POWERTRAIN公司; 6 TAV公司; 7 結(jié)束語
全國(guó)熱處理學(xué)會(huì)代表團(tuán)一行16人于2003年9月23日~10月6日赴歐洲進(jìn)行熱處理技術(shù)考察。在歐期間，代表團(tuán)先后考察了德國(guó)的材料科學(xué)研究所（IWT）、SCHMETS公司及其用戶HARTHR公司、IPSEN公司，奧地利的AICHELIN公司及其用戶MAGNA STEYA公司的熱處理車間、意大利的TAV公司；考察期間，代表團(tuán)還和歐洲熱處理同行就材料熱處理技術(shù)的開發(fā)與發(fā)展前景、熱處理設(shè)備制造新技術(shù)、生產(chǎn)管理等方面進(jìn)行了技術(shù)交流。
1 德國(guó)材料科學(xué)研究所（Institute for Materials Science, IWT）
材料科學(xué)研究所是一所從事金屬加工領(lǐng)域基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的研究所，是德國(guó)目前唯一的一所綜合性金屬加工技術(shù)方面的研究機(jī)構(gòu)，其前身是德國(guó)硬化技術(shù)研究所，1989年改為現(xiàn)名。全所共有150人，其中科研人員70人，其他技術(shù)人員50人。
材料科學(xué)研究所下設(shè)材料科學(xué)（Materials Science）、加工工程(Process Engineering)、制造技術(shù)(Manufacturing Technologies) 三個(gè)部。材料科學(xué)部的主任由研究所所長(zhǎng)P.Mayr教授兼任，P.Mayr教授是國(guó)際材料熱處理與表面工程領(lǐng)域的知名學(xué)者，曾任1996-97年度IFHTSE的主席。材料科學(xué)部的研究領(lǐng)域主要包括下列技術(shù)：
熱處理（Heat Treatment）
表面技術(shù)（Surface Technology）
機(jī)械性能（Mechanical Properties）
物理分析（Physical Analysis）
金相分析方法（Metallographic Analytical Methods）
負(fù)責(zé)熱處理部門的F Hoffmann教授、Th Lubben博士、在IWT工作的我國(guó)學(xué)者Jianfei Wei和Jian Dong博士接待了代表團(tuán)，并陪同代表團(tuán)參觀了材料熱處理實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室中有可進(jìn)行各種工藝試驗(yàn)的熱處理爐、冷卻試驗(yàn)裝置、應(yīng)力應(yīng)變模擬、性能測(cè)試、顯微分析等試驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)手段完備，設(shè)備先進(jìn)。
F Hoffmann教授還向代表團(tuán)介紹了IWT在材料熱處理方面所開展的研究?jī)?nèi)容，主要包括：
離子注入表面細(xì)化（Surface refining by ion implantation(20keV)）
高壓氣淬（High-pressure gas quenching）
滲氮及氮碳共滲（Nitriding and nitrocarburizing）
氣體滲碳、低壓滲碳及等離子滲碳 (Gas atmosphere, low pressure carburizing, plasma assisted processes)
高壓噴射液體和氣體淬火（Quenching in fluids and gases (high pressure and nozzle field quenching)）
加壓淬火（Press hardening with fluid and gaseous media）
熱處理及表面處理用傳感器開發(fā)（Development of sensors for heat treatment and coating processes）
等離子輔助化學(xué)氣相沉積（Plasma-assisted chemical vapor deposition (PACVD) methods）
物理氣相沉積（Physical vapor deposition (PVD) methods）
硬質(zhì)表面涂層測(cè)試方法的開發(fā)（Development and validation of test methods for hard surface coating）
硬度測(cè)試檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)（Development of calibration standards for testing hardness）
從該研究所提供的2002年年度報(bào)告上看，近期開展的和熱處理有關(guān)的研究課題有：
畸變工程（Distortion Engineering）
心部強(qiáng)度對(duì)真空滲碳高壓氣淬齒輪承載能力的影響
高溫滲碳對(duì)疲勞抗力的影響
CVD涂層和感應(yīng)表面淬火處理后鋼的耐磨性和涂層組織
高強(qiáng)度鋁合金的熱處理
鋁合金件等離子滲氮的工業(yè)應(yīng)用研究
PVD涂層對(duì)滲碳齒輪承載能力的影響
滲氮件服役極限的預(yù)測(cè)
激光硬化工藝的優(yōu)化
等離子氮碳共滲
計(jì)算機(jī)輔助熱處理工藝過程模擬
評(píng)價(jià)淬火系統(tǒng)的淬火效果的標(biāo)準(zhǔn)方法的開發(fā)
復(fù)雜試樣的加熱淬火
低壓滲碳防滲方法及防滲涂料的開發(fā)
2 SCHMETZ 真空爐公司（SCHMETZ GmbH Vacuum Furnace）
SCHMETZ公司是德國(guó)金屬科技控股公司（Metall Technologie Holding GmbH）下屬的三個(gè)工業(yè)爐公司之一，專門從事真空工業(yè)爐的開發(fā)、設(shè)計(jì)和制造，其產(chǎn)品主要應(yīng)用于真空淬火、回火、退火、釬焊、高溫?zé)Y(jié)等工藝，溫度范圍從200~1600℃。
該公司標(biāo)準(zhǔn)型的臥式和立式真空爐的尺寸系列表1和表2所示。
表1 標(biāo)準(zhǔn)型臥式真空爐尺寸系列
| 型號(hào) |
裝料尺寸（寬*長(zhǎng)*高）/mm |
裝載量/kg |
| 01 |
300×300×300 |
50 |
| 02 |
300×450×300 |
80 |
| 11 |
400×600×400 |
200 |
| 12 |
600×600×400 |
300 |
| 21 |
600×900×600 |
600 |
| 22 |
600×900×900 |
600 |
| 31 |
800×1200×800 |
800 |
| 32 |
900×1200×700 |
800 |
| 41 |
1000×1500×1000 |
1000 |
| 42 |
1200×1500×1000 |
2000 |
| 44 |
1200×2000×1200 |
2500 |
表2 標(biāo)準(zhǔn)型立式真空爐尺寸系列
| 型號(hào) |
裝料尺寸（直徑*高）/mm |
裝載量/kg |
| 11 |
900×900 |
800 |
| 22 |
1200×1200 |
1500 |
| 33 |
1500×1500 |
2500 |
| 44 |
1800×1800 |
3500 |
| 55 |
2100×2100 |
4500 |
| 66 |
2400×2400 |
5500 |
| 77 |
2700×2700 |
6500 |
| 88 |
3000×3000 |
8000 |
該公司在標(biāo)準(zhǔn)型的真空爐上開發(fā)了下列專有技術(shù)：
-
SYSTEM *FUTUR*——輔助對(duì)流加熱（convective heating-up）系統(tǒng)
-
SYSTEM *2R*——方向可逆的雙向冷卻系統(tǒng)
-
SYSTEM *2×2R*——方向可逆的垂直或水平雙向冷卻系統(tǒng)
-
SYSTEM *TMS*——計(jì)算機(jī)工藝管理系統(tǒng)（Thermprocess-Management-System）
-
SYSTEM *2PLUS*——冷室冷卻系統(tǒng)
SYSTEM *COO PLUS*——在同一臺(tái)真空爐內(nèi)可完成加熱淬火、冷處理（-185℃）、回火三種工藝
該公司的技術(shù)人員特別向我們介紹了SYSTEM *2PLUS* 和新開發(fā)SYSTEM *COO PLUS* 兩種系統(tǒng)。圖1（略）是帶有SYSTEM *2PLUS*系統(tǒng)的真空加熱氣淬爐的示意圖。和標(biāo)準(zhǔn)型的真空爐相比，該系統(tǒng)具有節(jié)約能源、減少對(duì)爐內(nèi)構(gòu)件的熱沖擊等優(yōu)點(diǎn)，尤其是冷卻速度可以提高一倍。由于具備了這些優(yōu)點(diǎn)，一方面，在滿足工件相同淬火效果的前提下，氣淬時(shí)的壓力降低，氣體消耗顯著下降；另一方面，在采用相同壓力的高壓氣淬時(shí)，工件的淬硬深度可以提高一倍。圖2（略）是SYSTEM *COO PLUS*真空熱處理系統(tǒng)的示意圖和工藝曲線紀(jì)錄圖。由于在同一臺(tái)爐內(nèi)可完成加熱淬火、深冷處理、回火工藝，在操作方面具有以下方面的優(yōu)點(diǎn)：
圖3是冷作合金工具鋼X155CrVMo12-1真空加熱高壓氣淬并經(jīng)不同溫度的冷處理后表面和心部淬火態(tài)和回火態(tài)組織中殘留奧氏體含量。隨冷處理溫度降低，鋼中的殘留奧氏體含量下降。為了防止冷處理時(shí)工件溫度突降導(dǎo)致開裂，系統(tǒng)中對(duì)冷處理時(shí)的溫度下降速度進(jìn)行了合理的控制。SCHMETS公司的市場(chǎng)部經(jīng)理Hubert Schulte先生還陪同代表團(tuán)參觀了公司的用戶HARTHR公司，該公司有三臺(tái)SCHMETS公司的高壓氣淬爐、兩臺(tái)氣體滲氮爐、兩臺(tái)等離子滲氮爐以及其他的熱處理和表面處理設(shè)備，設(shè)備的工藝過程以及工件的物流系統(tǒng)全部采用計(jì)算機(jī)管理，是一家具有現(xiàn)代管理水平的專業(yè)熱處理廠。
3 易普森（Ipsen International GmbH）公司
IPSEN公司是國(guó)際上知名的工業(yè)爐制造公司，總部設(shè)在德國(guó)Kleve，在歐洲、美洲、亞洲多個(gè)國(guó)家設(shè)有制造廠，在我國(guó)上海也設(shè)有制造廠，在北京設(shè)有辦事處。公司技術(shù)總裁B.Edenhofer先生是德國(guó)材料熱處理學(xué)會(huì)（AWT Association for Heat Treatment and Material Science）的現(xiàn)任主席，2002年被選為國(guó)際熱處理與表面工程聯(lián)合會(huì)（IFHTSE）執(zhí)委，曾多次到我國(guó)作技術(shù)報(bào)告，是國(guó)際熱處理界知名的專家。
IPSEN公司的業(yè)務(wù)主要包括下列技術(shù)領(lǐng)域：
可控氣氛爐（Atmosphere Furnace）
可控氣氛裝置(Atmosphere Installations)
真空爐(Vacuum Furnace)
真空裝置(Vacuum Installations)
涂層裝置(Coating Installations)
工藝技術(shù)(Process Technology)
測(cè)量技術(shù)(Measuring Technology)
控制技術(shù)(Control-Technology)
自動(dòng)化技術(shù)(Automation Technology)
檢控技術(shù)(Supervisory Technology)
IPSEN的主要產(chǎn)品有密封箱式多用爐、推桿式連續(xù)滲碳爐、高壓氣淬爐、真空滲碳裝置、真空釬焊爐、各類傳感器及控制裝置等，其中Supercab超級(jí)滲碳技術(shù)、AvaC低壓滲碳技術(shù)、Carb-o-Prof碳勢(shì)控制系統(tǒng)、HydroNit氫探頭等項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)熱處理行業(yè)具有較高的知名度。近幾年，IPSEN公司開發(fā)了多項(xiàng)新的熱處理工藝與裝備技術(shù)。
3.1 mult-i-cell®模塊化真空滲碳系統(tǒng)
mult-i-cell®是由多個(gè)設(shè)備模塊組成的一個(gè)熱處理集成系統(tǒng)，或者說是一個(gè)熱處理中心，組成系統(tǒng)的各設(shè)備模塊主要有：
VHT模塊——真空爐，高溫模塊。典型的例子是在真空滲碳時(shí)采用IPSEN的AvaC工藝，在碳氮共滲時(shí)可采用AvaC-N工藝。
VacMobil模塊——加熱的真空輸送模塊，其功能是負(fù)責(zé)工件在各工藝模塊之間的輸送。
QGP模塊——高壓氣淬模塊，最大的氣淬壓力根據(jù)工藝要求可達(dá)到10~20bar。
VDR模塊——回火，也可用于工件的預(yù)處理。
高壓氣儲(chǔ)罐和中央泵站。
圖4 （略）是mult-i-cell®系統(tǒng)兩種主要的布置方式，圖5（略）是mult-i-cell®系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)情況。
mult-i-cell®系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)：
-
模塊化
-
柔性化
-
集成性（工藝和設(shè)備）
-
可擴(kuò)展性
-
維修方便
3.2 DAC-帶快冷系統(tǒng)的可控氣氛回火爐
DAC爐的工作溫度范圍為150~750℃，可應(yīng)用于回火、退火、氣體滲氮、氣體氮碳共滲、預(yù)氧化等工藝。圖6（略）是DAC爐示意圖，在加熱室底部和輥道之間安裝耐熱循環(huán)風(fēng)扇，保證了爐內(nèi)氣氛的循環(huán)和良好的熱傳遞；加熱系統(tǒng)采用輻射管（電或燃?xì)猓┌惭b在爐子后部，在加熱系統(tǒng)和爐室之間設(shè)置隔熱板以防止加熱系統(tǒng)直接向工件輻射；快速冷卻系統(tǒng)安裝在爐子頂部，冷卻時(shí)將熱交換器放入爐室內(nèi)。
3.3 ICTE系統(tǒng)
ICTE是一個(gè)集成化的商業(yè)和技術(shù)專家系統(tǒng)（Integrated Commercial and Technology Expert-Systems），是繼Carb-o-、Vacu-Prof®、AutoMag® 系統(tǒng)之后的第四代軟件系統(tǒng)。通過ICTE系統(tǒng)可以了解一個(gè)熱處理中心所有的設(shè)備狀況、工藝執(zhí)行情況、熱處理質(zhì)量情況以及所有和熱處理生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)信息。
ICTE系統(tǒng)由ICTECom、ICTETech、ICTEAutoMag三個(gè)基本模塊組成。
ICTECom——和商業(yè)有關(guān)信息系統(tǒng)，如生產(chǎn)次序、數(shù)據(jù)分析和管理、發(fā)票等；
ICTETech——用于單臺(tái)設(shè)備的技術(shù)管理系統(tǒng)，如生產(chǎn)安排、設(shè)備生產(chǎn)能力的優(yōu)化、工藝優(yōu)化、工藝程序的編輯及安排、工件的位置、質(zhì)量控制等；
ICTEAutoMag——用于自動(dòng)生產(chǎn)線的技術(shù)管理系統(tǒng)，如自動(dòng)生產(chǎn)線流程的監(jiān)控、工件的裝卸等。
圖7（略）是ICTE用于多個(gè)車間管理時(shí)的中央系統(tǒng)示意圖。
4 愛協(xié)林（AICHELIN）公司
AICHELIN公司是國(guó)際上知名的工業(yè)爐制造公司，總部設(shè)在奧地利，在德國(guó)、美國(guó)、中東以及歐洲其他國(guó)家和地區(qū)也設(shè)有制造廠，在我國(guó)北京1993年成立了北京愛協(xié)林工業(yè)爐工程公司，并在上海設(shè)立了辦事處。愛協(xié)林公司的主要產(chǎn)品有推桿式連續(xù)爐、密封箱式多用爐、輥底式爐、轉(zhuǎn)底式爐、傳動(dòng)帶式爐、井式爐等各種工業(yè)爐，并生產(chǎn)氣氛發(fā)生器、燃燒器、清洗機(jī)等配套設(shè)備以及感應(yīng)加熱裝置。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、傳動(dòng)軸、標(biāo)準(zhǔn)件、軸承、航空等工業(yè)領(lǐng)域。
愛協(xié)林公司對(duì)中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)代表團(tuán)的來訪非常重視，北京公司的總經(jīng)理孫一凡先生在代表團(tuán)到訪的前一天專程從北京趕到奧地利，和負(fù)責(zé)銷售的副總裁Klaus Bleier 先生一起接待代表團(tuán)，介紹了公司產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售情況以及公司近幾年所開發(fā)的一些專有技術(shù)，并陪同代表團(tuán)參觀了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、備料庫(kù)、試驗(yàn)室以及公司的用戶MAGNA STEYA公司的熱處理車間。
該公司非常重視技術(shù)開發(fā)，近幾年新開發(fā)了以下專有技術(shù)：
帶冷室的高壓氣淬技術(shù)（最高的氣淬壓力可以達(dá)到40bar）
FLEXICLEAN® 清洗技術(shù)
低畸變噴注淬火系統(tǒng)（Spring flooding system®）
NOXMAT氣體燃燒器技術(shù)
低壓滲碳工藝技術(shù)
FOCOS計(jì)算機(jī)工藝管理及控制系統(tǒng)
CARBOMAT碳勢(shì)控制系統(tǒng)
公司還特別介紹了為MAGNA STEYA公司新開發(fā)的將高壓氣淬系統(tǒng)應(yīng)用于推桿式可控氣氛連續(xù)滲碳生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線已于2003年6月投入生產(chǎn)使用，用于傳動(dòng)軸的滲碳生產(chǎn)。生產(chǎn)線的主要技術(shù)參數(shù)如下：
生產(chǎn)能力：400kg/h（滲層深度CHD為1.4mm550HV）
裝料量：凈重135 kg，毛重175 kg
熱處理工藝：400℃預(yù)熱——925℃滲碳——860℃擴(kuò)散——20bar N2高壓氣淬——170~190℃回火
圖8 （略）是該生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)布置情況和所處理的工件，圖9（略）是生產(chǎn)線構(gòu)成和布置示意圖，圖10（略）是生產(chǎn)線上高壓氣淬部分。高壓氣淬部分和加熱爐之間采用了兩道密封（熱密封和真空密封）。
該生產(chǎn)線是應(yīng)用新技術(shù)改造傳統(tǒng)熱處理裝備的一個(gè)成功范例，它綜合了連續(xù)式可控氣氛滲碳生產(chǎn)線和高壓氣淬的優(yōu)點(diǎn)，具有：
生產(chǎn)能力大
避免了油淬時(shí)的油氣污染，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)
省去了后清洗
生產(chǎn)成本降低20%
減小工件淬火畸變
5 MAGNA STEYR POWERTRAIN公司
MAGNA STEYR POWERTRAIN公司位于奧地利Graz市附近，是一家傳動(dòng)系統(tǒng)的專業(yè)制造企業(yè)，其產(chǎn)品主要為奔馳、寶馬等著名的汽車公司配套。公司有專門的熱處理車間，配備有三臺(tái)密封箱式多用爐生產(chǎn)線、一臺(tái)轉(zhuǎn)底式爐可控氣氛生產(chǎn)線（配備淬火壓床）、三條推桿式可控氣氛連續(xù)滲碳線，這些設(shè)備全部是由愛協(xié)林公司提供的，此外還有幾臺(tái)EFD公司制造的感應(yīng)加熱淬火機(jī)床。代表團(tuán)感受較深的有以下幾個(gè)方面：（1）熱處理車間全部采用了少無氧化加熱；（2）自動(dòng)化程度非常高，基本實(shí)現(xiàn)了熱處理生產(chǎn)的全面自動(dòng)化；（3）非常重視熱處理的清潔生產(chǎn)，車間環(huán)境良好，尤其是在2003年6月投產(chǎn)的配備高壓氣淬的推桿式連續(xù)滲碳線區(qū)域，設(shè)備如新，地面清潔；（4）非常重視熱處理的精密生產(chǎn)，采用淬火壓床和高壓氣淬技術(shù)，顯著減小了零件的熱處理畸變。所有這些都非常值得我國(guó)的熱處理企業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒。
6 TAV公司
TAV公司位于意大利米蘭附近，是一家專業(yè)的真空爐制造廠，其產(chǎn)品可應(yīng)用于真空淬火、回火、退火、固溶處理、均勻化處理以及燒結(jié)和釬焊等工藝。圖11（略）是該公司生產(chǎn)的大型立式真空爐，圖12（略）是臺(tái)車式的真空爐，可應(yīng)用于大型零件的熱處理和釬焊等工藝。該公司還和有關(guān)的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)建立了合作關(guān)系，公司的銷售主管Pietro Tonini先生介紹了公司近期在釬焊技術(shù)方面所開展的一些工作，目前已經(jīng)開發(fā)了用于鋼與鋼、鋼與有色合金、有色合金與有色合金、金屬與陶瓷的焊料及釬焊技術(shù)。遺憾的是由于公司正準(zhǔn)備ISO9000系列的復(fù)審，謝絕了代表團(tuán)參觀其生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。
7 結(jié)束語
通過對(duì)上述研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備制造和熱處理生產(chǎn)企業(yè)的考察，一方面對(duì)歐洲的熱處理技術(shù)的發(fā)展情況有了一個(gè)概括性的、初步的了解，另一方面感受和學(xué)習(xí)了歐洲熱處理界在科研開發(fā)、設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造、生產(chǎn)及管理等方面先進(jìn)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，受益匪淺。幾點(diǎn)不太成熟的體會(huì)匯報(bào)如下：
（1） 真空熱處理技術(shù)發(fā)展較快，真空熱處理的市場(chǎng)份額增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，尤其是在真空高壓氣淬、低壓滲碳、等離子滲碳等方面開發(fā)了許多新的設(shè)備、工藝及控制技術(shù)；
（2） 減小零件的熱處理畸變不僅可以避免或減少后續(xù)矯直和機(jī)加工，對(duì)提高零件的熱處理質(zhì)量和使用性能也有較大好處。歐洲熱處理界對(duì)此非常重視，在科學(xué)研究、設(shè)備開發(fā)和制造、熱處理工藝設(shè)計(jì)等方面作了大量的工作，如工件在淬火過程的應(yīng)力應(yīng)變模擬研究、采用壓淬工藝、采用高壓氣淬代替油淬、開發(fā)低畸變淬火技術(shù)等。
（3） 將高壓氣淬技術(shù)應(yīng)用于可控氣氛熱處理生產(chǎn)線替代油淬是一項(xiàng)新的技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)熱處理清潔生產(chǎn)和減小零件的畸變，我國(guó)的熱處理設(shè)備制造企業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)此項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)給于一定的關(guān)注。
（4） 歐洲的熱處理裝備自動(dòng)化程度非常高，熱處理生產(chǎn)企業(yè)大都實(shí)現(xiàn)了全面的自動(dòng)化生產(chǎn)，相比之下，我國(guó)在此方面差距較大。
（5） 歐洲熱處理設(shè)備制造企業(yè)對(duì)設(shè)備的可靠性非常重視，除了保證設(shè)備的使用壽命外，還要保證設(shè)備有可靠的使用性能，某些先進(jìn)的設(shè)備上都配備有故障檢查系統(tǒng)以及關(guān)鍵檢測(cè)系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，以確保零件的熱處理質(zhì)量和零廢品。
（6） 歐洲熱處理企業(yè)非常重視技術(shù)開發(fā)，大多企業(yè)都擁有自己的專利技術(shù)和專利產(chǎn)品，這是企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得發(fā)展的根基，值得我國(guó)熱處理企業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒。
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