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熱處理是提升高強(qiáng)度螺栓綜合性能的重中之重-熱處理展-工業(yè)爐展-2015第十六屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The 16th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2014年11月28日 熱處理展-工業(yè)爐展-heat treatment expo-furnace expo |
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長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)高強(qiáng)度螺栓存在壽命短、可靠性差和結(jié)構(gòu)重等三大問(wèn)題。三大問(wèn)題嚴(yán)重制約高端機(jī)械裝備發(fā)展和安全服役。高強(qiáng)度螺栓決定了高端機(jī)械裝備主要連接功能，體現(xiàn)機(jī)械裝備壽命、可靠性與經(jīng)濟(jì)可承受能力，熱處理是高強(qiáng)度螺栓的核心，即搞好高強(qiáng)度螺栓熱處理是提高螺栓綜合性能重中之重。
1、高強(qiáng)度螺栓的主要失效模式是疲勞
疲勞是一種在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變的重復(fù)作用下，螺栓一處或幾處發(fā)生開(kāi)裂或斷裂的失效形式。疲勞是一個(gè)機(jī)械損傷累積、延時(shí)失效的過(guò)程。疲勞包括裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展兩個(gè)過(guò)程，在低于材料的屈服強(qiáng)度下發(fā)生，在無(wú)明顯變形下突然失效。所以，與其它失效形式相比，疲勞是一類(lèi)最危險(xiǎn)的失效形式。
通常，車(chē)輛上的連接螺栓為拉-拉疲勞失效。例如，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組服役環(huán)境復(fù)雜而惡劣，既承受動(dòng)載荷沖擊又承受腐蝕環(huán)境，所用連接螺栓疲勞斷裂高達(dá)85%，高強(qiáng)度螺栓的主要失效模式是疲勞。
2、高強(qiáng)度螺栓“三大問(wèn)題”源自應(yīng)力集中敏感
高強(qiáng)度螺栓普遍選用高強(qiáng)度低合金鋼、超高強(qiáng)度鋼和高溫合金制造。隨著高端機(jī)械裝備發(fā)展，高強(qiáng)度螺栓用的合金強(qiáng)度還會(huì)不斷提高。高強(qiáng)度材料具有高疲勞強(qiáng)度，其重量輕、體積小、長(zhǎng)壽命、高可靠。但高強(qiáng)度材料的突出弱點(diǎn)是疲勞強(qiáng)度對(duì)應(yīng)力集中度敏感。
大量的高強(qiáng)度螺栓疲勞失效分析結(jié)果表明，80%以上的疲勞失效源自表面損傷、頭桿交接處脫碳、螺紋加工有明顯的細(xì)小裂縫或切削加工刀痕不連續(xù)處和表面腐蝕物、淬火組織不均勻，因?yàn)槟莾簯?yīng)力集中度高。
3、高強(qiáng)度螺栓制造的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
高端機(jī)械裝備給高強(qiáng)度螺栓制造帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇。不解決“三大問(wèn)題”便很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，更難說(shuō)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。解決“三大問(wèn)題”需要解決三個(gè)層次的問(wèn)題：一是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；二是經(jīng)濟(jì)可承受性；三是長(zhǎng)壽命、高可靠性、結(jié)構(gòu)減重技術(shù)。
首先，要轉(zhuǎn)變觀念，要認(rèn)清時(shí)空，我國(guó)要發(fā)展高端機(jī)械制造，掌握關(guān)鍵技術(shù)和提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，摒棄那些變換華麗辭藻的忽悠，甘當(dāng)發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)的二傳手、市場(chǎng)換技術(shù)等錯(cuò)誤觀念，從以往“引進(jìn)、仿制-落后，再引進(jìn)、仿制…”,粘貼、復(fù)制、山寨版產(chǎn)品中解放出來(lái)，加快發(fā)展緊固件熱處理刻不容緩。
其次，要充分認(rèn)識(shí)解決“三大問(wèn)題”，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度螺栓長(zhǎng)壽命、高可靠、結(jié)構(gòu)減重是一場(chǎng)革命：①?gòu)母邚?qiáng)度螺栓“成形”制造轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛊谥圃斓募夹g(shù)革命；②從解決“有無(wú)”轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)鍵高強(qiáng)度螺栓支持高端機(jī)械制造可持續(xù)發(fā)展的理念革命；③從指標(biāo)最終檢驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)程控制的管理革命；④從低技術(shù)、被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒夹g(shù)、主動(dòng)的從業(yè)人員素質(zhì)革命；⑤從廉價(jià)勞動(dòng)力、濫用環(huán)境和資源轉(zhuǎn)變?yōu)楦吒郊又�、人性化、低排放、綠色環(huán)保的環(huán)境革命等。
4、熱處理賦予緊固件材料極限性能
加快熱處理發(fā)展應(yīng)成為我國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略。在國(guó)際環(huán)境發(fā)生重大變化的形勢(shì)下，從我國(guó)熱處理的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題出發(fā)，加快發(fā)展緊固件熱處理的必要性、緊迫性和重要性，已異常突出地提到我們面前。
“熱處理”是采用加熱與冷卻方法控制相變，微觀結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力場(chǎng)，賦予材料極限性能和高強(qiáng)度螺栓極限服役性能的技術(shù)。它既是一門(mén)理論性很強(qiáng)的科學(xué)，又是一類(lèi)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)。實(shí)踐性很強(qiáng)說(shuō)的是先進(jìn)熱處理工藝隨著材料和高強(qiáng)度螺栓千變?nèi)f化，而且不斷創(chuàng)新、不斷發(fā)展、不斷進(jìn)步。可以看到，沒(méi)有哪個(gè)材料可以離開(kāi)熱處理，沒(méi)有哪個(gè)高強(qiáng)度螺栓不依賴(lài)熱處理。需要特別指出熱處理是當(dāng)今賦予材料極限性能，賦予高強(qiáng)度螺栓極限服役性能的僅有的兩種技術(shù)之一。
熱處理與制坯技術(shù)、切削技術(shù)不同。冷鐓制坯、鍛造制坯、鑄造制坯和焊接制坯可以制出一定形狀和大尺寸的坯件，十分顯眼。切削加工可以制出各種精密、美觀的高精度螺栓，極為露眼。而熱處理技術(shù)是緊固件制造的“內(nèi)科學(xué)”，賦予高強(qiáng)度螺栓的是性能，既不顯山，也不露水。為此，盡管熱處理在高強(qiáng)度螺栓的經(jīng)濟(jì)可承受性鏈條中高出其它技術(shù)價(jià)值很多倍，但卻不被重視。盡管熱處理賦予材料極限性能，賦予高強(qiáng)度螺栓極限服役性能，但被邊緣化、附屬化了。在形式主義、急功近利的踐踏下，熱處理這一材料、高強(qiáng)度螺栓、高端機(jī)械裝備的核心技術(shù)，被排斥在國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù)之外，得不到重點(diǎn)研究支持；且專(zhuān)業(yè)教育蛻化、專(zhuān)業(yè)人員的流失、匱乏，技術(shù)落后再落后，與國(guó)外先進(jìn)水平的差距拉大再拉大。毫不夸張地說(shuō)，熱處理被邊緣化、附屬化，是我國(guó)高端機(jī)械裝備、高強(qiáng)度螺栓“三大問(wèn)題”的重要原因，也是我國(guó)緊固件處于中低端制造和競(jìng)爭(zhēng)弱勢(shì)的重要原因。
5、熱處理技術(shù)促進(jìn)高強(qiáng)度螺栓的發(fā)展
先進(jìn)制造技術(shù)是先進(jìn)高強(qiáng)度螺栓發(fā)展的技術(shù)支撐，熱處理技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，對(duì)高強(qiáng)度螺栓、高端機(jī)械裝備的發(fā)展有著十分重要的作用。眾所周知，沒(méi)有“成分”不成為材料，沒(méi)有“熱處理”同樣不成為材料。但傳統(tǒng)習(xí)慣中常常認(rèn)識(shí)了“成分”的重要性，卻不認(rèn)識(shí)熱處理的重要作用和地位。
熱處理與材料強(qiáng)國(guó)直接相關(guān)，沒(méi)有熱處理創(chuàng)新就沒(méi)有材料強(qiáng)國(guó)。我國(guó)熱處理技術(shù)落后已經(jīng)制約了材料強(qiáng)國(guó)的發(fā)展，材料熱處理技術(shù)具有原創(chuàng)性。殊不知對(duì)熱處理的不重視，缺少創(chuàng)新制約了先進(jìn)材料的創(chuàng)新發(fā)展，沒(méi)有熱處理創(chuàng)新，就沒(méi)有先進(jìn)材料。
面對(duì)“工業(yè)4.0”和“第三次工業(yè)革命”，在高強(qiáng)度螺栓制造發(fā)展的進(jìn)程中的智能化、綠色化、輕量化，熱處理技術(shù)都扮演著重要角色，未來(lái)10年我國(guó)緊固件的發(fā)展，應(yīng)選擇對(duì)緊固件行業(yè)發(fā)展起著基礎(chǔ)性、突破性作用的工序作為重點(diǎn)加快發(fā)展，重視集成創(chuàng)新是提高緊固件企業(yè)核心能力的關(guān)鍵，熱處理發(fā)展將更加呈現(xiàn)個(gè)性化。
6、熱處理頭腦風(fēng)暴技術(shù)研討
一場(chǎng)熱處理頭腦風(fēng)暴技術(shù)研討將在11月28日開(kāi)講，研討內(nèi)容：緊固件原材料綜合選材與熱處理工藝；時(shí)間：2014年11月28日9時(shí)-12時(shí)；14時(shí)-17時(shí)；11月29日9時(shí)-12時(shí)。主講：張先鳴高級(jí)工程師。
張工長(zhǎng)期在國(guó)企、民企從事金屬材料及金相熱處理工藝研究；尤其擅長(zhǎng)緊固件等機(jī)械基礎(chǔ)件的技術(shù)工作，有豐富的熱處理現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)新材料、新工藝開(kāi)發(fā)運(yùn)用有一定獨(dú)特的見(jiàn)解，在國(guó)家級(jí)、省級(jí)專(zhuān)業(yè)雜志發(fā)表論文300余篇，有多項(xiàng)成果獲省級(jí)技術(shù)成果三等獎(jiǎng)，是金蜘蛛緊固件網(wǎng)特聘顧問(wèn)專(zhuān)家。
一、基礎(chǔ)部分：
1、材料與熱處理基礎(chǔ)：①冷鐓線材盤(pán)條軟化的研究，②盤(pán)條或直料球化退火工藝的優(yōu)化,③組織、球化退火及熱處理關(guān)系,④冷鐓鋼、牌號(hào)與工藝的關(guān)系,⑤當(dāng)今高強(qiáng)度螺栓鋼的發(fā)展趨勢(shì),⑥高強(qiáng)度冷鐓鋼的微合金化,⑦冷鐓材料與熱處理方法，⑧緊固件材料與發(fā)展技術(shù)，⑨冷鐓鋼的技術(shù)要求，⑩冷鐓鋼表面缺陷形成的分析。
2、產(chǎn)品用材料的選用原則：①42CrMoVNb高強(qiáng)度螺栓鋼熱處理研究，②關(guān)于M42以上大規(guī)格螺栓用鋼力學(xué)性能問(wèn)題，③多次調(diào)質(zhì)對(duì)42CrMo鋼螺栓組織和力學(xué)性能的影響，④中碳鉻鉬鋼調(diào)質(zhì)工藝研究，⑤高強(qiáng)度螺栓鋼的耐延遲斷裂研究分析，⑥氫脆失效模式防治常用原則及方法，⑦各國(guó)管法蘭連接用緊固件性能與材料。
3、緊固件的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)：①高強(qiáng)度螺栓是高端機(jī)械裝備的核心，②熱處理工藝在提高緊固件的制造水平中的作用,③發(fā)動(dòng)機(jī)連桿螺栓加工工藝探討。
二、簡(jiǎn)介材料對(duì)緊固件性能的關(guān)系：
1、碳素鋼類(lèi)緊固件產(chǎn)品的低強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)的途徑與協(xié)調(diào)。
2、合金鋼緊固件產(chǎn)品的高強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)方式。
3、不銹鋼類(lèi)產(chǎn)品的性能實(shí)現(xiàn)方式與注意事項(xiàng)。
三、緊固件的選材原則、工藝的關(guān)系：
1、低溫下使用緊固件產(chǎn)品在的選材原則與加工藝中的注意事項(xiàng)。2、高溫下使用緊固件產(chǎn)品的選材原則與加工藝方法。3、常用國(guó)內(nèi)外緊固件用材料的對(duì)照與替代。4、GB/T6478-201X《冷鐓和冷擠壓用鋼》、GB/T699-201X《優(yōu)質(zhì)碳素鋼》、GB/T3077-201X《合金結(jié)構(gòu)鋼》GB/T5216-201X《保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼》修訂的主要內(nèi)容。
四、研討簡(jiǎn)介：
主要講授性能標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵點(diǎn)、產(chǎn)品用材料替代方法、如何用國(guó)產(chǎn)材料滿足性能要求，新材料性能與介紹。
課程所解決的熱門(mén)問(wèn)題：
1、高強(qiáng)度緊固件通常選擇的材料及其特點(diǎn)；
2、材料常見(jiàn)缺陷的種類(lèi)及產(chǎn)生原因；
3、原材料缺陷產(chǎn)生與金屬組織結(jié)構(gòu)；
4、熱處理工藝與金相組織對(duì)高強(qiáng)度緊固件的影響；
5、熱處理后不良組織產(chǎn)生的原因及影響；
6、控制熱處理缺陷的方法；
7、若干具體緊固件失效案例分析。
熱處理展-工業(yè)爐展-2015第十六屆廣州國(guó)際熱處理、工業(yè)爐展覽會(huì)-中國(guó)效果最好的熱處理工業(yè)爐展--巨浪展覽—The 16th
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