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熱處理
制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱。改革開放以來我國裝備制造業(yè)以均勻每年17%的速率快速增長,目前我國裝備制造業(yè)的增加值僅次于美、日、德，居世界第四，已成為制造業(yè)大國, 但應(yīng)清醒地看到我國還不是制造業(yè)強國, 在國際制造業(yè)中處于低端地位，與國際先進水平存在巨大差距。其中一個突出的題目是我國制造業(yè)的產(chǎn)品因質(zhì)量低、壽命短、可靠性差而缺乏競爭力，只能制造低品位、低附加值的產(chǎn)品，只能依靠產(chǎn)能的擴大實現(xiàn)增長。國防產(chǎn)業(yè)和很多重要產(chǎn)業(yè)部分所需的重要工藝裝備以及核心零部件依靠進口的局面長期未能改觀，嚴(yán)重威脅我國國防安全和經(jīng)濟安全。
我國熱處理(含表面改性，下同)技術(shù)的落后是造成這種狀況的主要原因之一。已成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸，應(yīng)引起高度重視。本文擬就熱處理與表面改性技術(shù)的特點、作用、我國在此領(lǐng)域與國際發(fā)達國家的差距和發(fā)展出路等題目，提出一些粗淺的看法，期看引起討論并得到讀者的批評指正。
1 熱處理與表面改性技術(shù)的特點
材料的性能并不單純?nèi)Q于材料的種類和成分，通過熱處理和表面改性改變材料內(nèi)部的組織，將大幅度改變材料性能。例如：高速鋼在退火狀態(tài)硬度不高于280HB并有相當(dāng)好的塑性和韌性，在經(jīng)過淬火回火之后則有很高的硬度、紅硬性和耐磨性。由于溶進基體中的合金元素的含量以及奧氏體的晶粒度都和淬火溫度有關(guān)，其趨勢是硬度、紅硬性隨淬火溫度進步而進步，韌性則隨之下降，強度則是先升后降(圖1)。利用這種規(guī)律，可以根據(jù)不同刀具和模具的使用特點選擇各自最佳的淬火溫度(表1),車刀具的刃部和刀柄都比較厚實，對強度要求不高，承受沖擊載荷較輕, 可以采用接近于熔點的淬火溫度，使盡可能多的合金元素和碳溶進奧氏體中，從而進步紅硬性和耐磨性。鉆頭鉆孔時刃口不易冷卻，?？幢M可能進步其紅硬性，但為防止扭斷，鉆頭需要有較高強度，因此其淬火溫度略低于車刀。銑刀和絞刀的刃口較薄，為了避免崩刃，要求有足夠的韌性，應(yīng)適當(dāng)降低淬火溫度，小鉆頭使用時主要損壞方式是扭斷或折斷，為保證較高強度宜進一步降低淬火加熱溫度。冷擠壓模具承受很高的應(yīng)力，而對紅硬性要求不高，所以選擇出現(xiàn)強度峰值的淬火加熱溫度，而對于一些細長的或外形復(fù)雜，受較大沖擊載荷的冷沖模，則應(yīng)選擇更低的淬火溫度。表1說明用同一種鋼制造的刀具或模具，應(yīng)根據(jù)使用情況和失效的方式選擇不同的淬火溫度，其變化的范圍達到150℃。但對于一個具體的工件而言，只答應(yīng)±5℃的偏差。
結(jié)構(gòu)鋼和低合金工具鋼也有類似的情況，預(yù)先熱處理組織、淬火加熱溫度、冷卻方式、回火溫度都對鋼的性能有明顯的影響，它們之間的不同組合可以使材料獲得不同的綜合性能。結(jié)構(gòu)鋼的強度、硬度、韌性、塑性和彈性極限都隨著淬火后的回火溫度而變化，對于要求具有高塑性、高韌性特別是低的缺口敏感性的工件通常選用高溫回火(調(diào)質(zhì)處理)，而要求高強度和較高硬度的工件選用200℃左右的低溫回火，例如30CrMnSi，40CrNiMo淬火后200℃回火抗拉強度可高達1600~1800MPa，比調(diào)質(zhì)進步1倍左右。各類彈簧等彈性元件通常選用呈現(xiàn)彈性極限峰值的中溫回火。此外等溫淬火、二相區(qū)加熱淬火和形變熱處理等工藝都可以使結(jié)構(gòu)鋼獲得良好強韌性。至于各種化學(xué)熱處理和表面涂覆技術(shù)則可以通過調(diào)整工藝參數(shù)改變滲層表面的濃度和滲層深度以及控制濃度梯度和性能梯度，以適應(yīng)不同工件的不同的服役條件對工件整體綜合性能的要求，例如不同零件的滲碳處理，應(yīng)該有不同技術(shù)要求，才能獲得良好的使用性能(表2)，石油鉆井的牙輪鉆，滲碳層表面濃度由0.9~1.0%C降低到0.7~0.8 %C，并使?jié)舛确植记€呈平臺狀，使用壽命由27小時進步到52小時，收到一個鉆井隊抵二個鉆井對的效果，又例如用離子注進的方法進行表面改性處理可以在不改變整體的強度、韌性的同時，大幅度進步耐磨性、降低摩擦系數(shù)、進步抗蝕性，應(yīng)用于航天器上各種傳動機構(gòu)中的軸承和各種摩擦件、飛機上的液壓馬達中的耐磨零件、以及石油產(chǎn)業(yè)泥漿泵的套筒等均取得良好的效果。在有些情況下針對工件的特點采用一些看似“非正規(guī)”的熱處理工藝，能收到出奇效果：3Cr2W8熱模鋼的淬火溫度范圍一般為1050~1120℃，但鍋爐鋼管熱擠壓模，在模具型腔中相當(dāng)于鋼管散熱筋二側(cè)的位置，承受很大的應(yīng)力，輕易在熱態(tài)下屈服而使模具失效。經(jīng)過試驗將淬火溫度進步到1170~1180℃，淬火冷卻時水冷至~650℃，然后轉(zhuǎn)進低溫鹽浴中冷卻，模具壽命進步幾倍；水稻收割機刀片，用高濃度碳氮共滲處理；表面層出現(xiàn)大量碳化物和殘余奧氏體，按常規(guī)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)被視為分歧格，但因具有很高的耐磨性和良好的抗蝕性，水稻收割機刀片的使用壽命比常規(guī)滲碳處理高數(shù)倍。
粗略回顧上述早為人們熟知的事實，只是說明一種易被忽視的觀點：最優(yōu)化的熱處理工藝不可能是千篇一律的，同種材料的各項性能都會因熱處理方法及其工藝參數(shù)的不同而改變，各項性能指標(biāo)又經(jīng)常此消彼長。選擇合適的熱處理工藝參數(shù)、獲得與工件的使用狀況和失效方式相適應(yīng)的最佳綜合性能，才有可能制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這就是熱處理與表面改性技術(shù)的特點、難點和魅力之所在，布滿讓人發(fā)揮主觀能動性的空間和余地。
歷史已證實：改進熱處理技術(shù)，更充分發(fā)揮材料的潛力，往往是產(chǎn)品更新?lián)Q代的催化劑。調(diào)質(zhì)處理即淬火后高溫回火后的屈服強度大約在600~900 MPa之間，無論是強度和韌性都明顯優(yōu)于正火處理，因而成為結(jié)構(gòu)鋼常用的熱處理工藝，在二次大戰(zhàn)期間前蘇聯(lián)的研究職員發(fā)現(xiàn)30CrMnSi淬火和低溫回火，或等溫淬火后，屈服強度達到1500 MPa，并保持足夠的韌性。用于制造飛機起落架。中、低碳結(jié)構(gòu)鋼淬火低溫回火處理還應(yīng)用于火炮防彈護板等軍工產(chǎn)品，隨后各國開發(fā)一系列以淬火和低溫回火處理為特征的“超高強度鋼”促進了不少重要產(chǎn)品的更新?lián)Q代，例如：大功率燃氣輪機的液壓耦合器的轉(zhuǎn)子，傳遞著幾萬以至幾十萬千瓦的功率，轉(zhuǎn)速達每分鐘2萬轉(zhuǎn)以上，原設(shè)計為SEA4340鋼調(diào)質(zhì)處理，屈服強度為800MPa,后來采用淬火、低溫回火處理，屈服強度達到1800MPa，使整個耦合的重量減少到原來的1/4。這對于進步艦艇的性能是很有利的。
表面改性技術(shù)對高端產(chǎn)品的研發(fā)同樣有重要作用，眾所周知，燃氣的熱效率隨著燃氣溫度的升高而進步，然而高溫合金的耐熱溫度限制了燃燒室溫度的進步。在國外，由于研究成功在耐熱合金表面沉積含蜂窩狀ZrO2復(fù)合涂層，起著隔熱作用，使耐熱合金葉片的溫度比燃氣溫度低150℃以上，從而研制出燃燒室溫度更高的燃氣輪機，促成航空發(fā)動機的更新?lián)Q代。
即使是一般的機械制造行業(yè)，熱處理與表面改性的技術(shù)進步同樣對產(chǎn)品的創(chuàng)新有重要意義，例如生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件的冷鐓機的生產(chǎn)率現(xiàn)在已達600件/min，相比于二十幾年前60件/ min進步了10倍。標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)面貌大為改觀。實在冷鐓機并不復(fù)雜，在當(dāng)年設(shè)計制造600件/ min的冷鐓機亦非難事，題目在于那個小小的六角沖頭，它當(dāng)時壽命低于2萬件，在這種情況下，進步冷鐓機的速度毫無意義。由于標(biāo)準(zhǔn)件是一種批量極大的產(chǎn)品，通常要求每個沖頭壽命都要超過一個班，否則很難進行生產(chǎn)治理。上世紀(jì)80年代初通過熱處理工藝的改進,使沖頭的壽命進步到5萬件以上，才有100件/ min的冷鐓機面世.及至90年代用氣相沉積氮化鈦的方法進行六角沖頭的表面改性處理，使其壽命進步到35萬件以上。成為高速冷鐓機的催生劑。
一種特種變速箱的薄壁齒圈，其特點是可以明顯減小變速箱的體積和重量，但是用常規(guī)的齒輪熱處理方法制造碰到很大的困難，滲碳淬火或感應(yīng)加熱淬火都難以控制熱處理畸變，而常規(guī)的滲氮處理不能滿足該齒輪對接觸疲憊強度的要求，只有應(yīng)用動態(tài)可控滲氮工藝，使接觸疲憊強度由1400MPa進步到1700MPa，并且研究成功控制薄壁齒圈滲氮畸變的方法，才使特種變速箱試制成功。
僅從這些事例就可以反映出：熱處理的技術(shù)進步對產(chǎn)品創(chuàng)新有重要的推動作用。
鑒于上述特點，欲進步熱處理的技術(shù)水平首先應(yīng)開展熱處理工藝參數(shù)對材料組織性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，其次研究工作不能只停留在用試樣研究的層面上。熱處理工藝研究需要和產(chǎn)品的臺架試驗、裝機試驗及失效分析相結(jié)合，經(jīng)過不斷摸索與改進，才能收到大幅度進步壽命的效果，例如：圖3所示卡車活塞銷冷擠壓凸模，承受約2000MPa單位壓力，需要有很高的抗壓屈服強度，而且其外形細長易折斷，又要求有足夠的韌性，擠壓過程中被擠壓金屬對韌帶強烈摩擦，因此需要很高的耐磨性和一定的熱穩(wěn)定性。選用W6Mo5Cr4V2高速鋼制造。起先選用手冊中給出的標(biāo)準(zhǔn)熱處理規(guī)范進行處理，使用壽命低于400件。失效方式是凸模施壓過程中折斷。為了進步材料的韌性將淬火溫度由1225℃降低至1190℃，收到明顯效果，壽命進步到2500件左右。進一步降低淬火溫度固然可使韌性進一步進步，然而使用壽命反而回落。對凸模的工作狀況和失效方式進行仔細分析后發(fā)現(xiàn)，在低溫范圍內(nèi)加熱淬火的沖頭，刃帶被逐漸拉毛，脫模時阻力愈來愈大，在脫模過程中由于沖擊拉伸應(yīng)力的作用導(dǎo)致斷裂。針對這種具體情況采用1190℃淬火560℃回火4次，然后進行氣體氮碳共滲處理。表面層(約0.02mm)的硬度進步到1000HV以上，而整體上保持高強度和高韌性，使用壽命進步到1萬件以上。
再則考慮到熱處理工藝參數(shù)對材料性能的影響相當(dāng)敏感，為了保證質(zhì)量的重現(xiàn)性和一致性必須研究開發(fā)先進的熱處理工藝裝備和精密可靠性的熱處理過程控制技術(shù)、設(shè)計公道的工裝夾具、規(guī)定和嚴(yán)格執(zhí)行公道的裝爐方式和操縱方法。所以進步熱處理質(zhì)量及其重現(xiàn)性是一個系統(tǒng)工程。在這一領(lǐng)域中不同國家和不同企業(yè)之間存在很大差距，也就不足為奇了。
2 熱處理技術(shù)落后已成為我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸
在發(fā)達國家中，凡是擁有著名品牌的機械產(chǎn)品的廠商都高度重視熱處理技術(shù)研發(fā)，通過大量的投進，持續(xù)的改進和長期的積累，形成各自獨占的技術(shù)，并作為市場競爭力的要素而嚴(yán)加保密。人們可以購得名牌產(chǎn)品，通過測繪和解剖分析，仿制出外型和成分與之完全相同的產(chǎn)品，但使用壽命和可靠性經(jīng)常相差甚遠。正是在這一關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)上我國與發(fā)達國家存在很大的差距。
長期以來我國制造業(yè)存在著重產(chǎn)品、輕毛坯，而在毛坯制造中則重控形、輕控性，重產(chǎn)能輕質(zhì)量等傾向。發(fā)展規(guī)劃和技改資金過分傾向于購置精密加工設(shè)備而很少顧及材料制造、特別是控性與改性技術(shù)的研發(fā)，其后果經(jīng)常由于產(chǎn)品的使用壽命低和可靠性差而在市場競爭中處于劣勢，只能陷進在慘烈價格戰(zhàn)中掙扎的困境。
熱處理在制造業(yè)中的作用未受重視，熱處理的產(chǎn)值按斤論價，其中的知識含量的價值被嚴(yán)重扭曲。被視為一個“產(chǎn)值很小的產(chǎn)業(yè)”而處于邊沿化。以致我國熱處理嚴(yán)重落后于國際先進水平，主要表現(xiàn)在：
2.1 產(chǎn)品的使用壽命低、可靠性差
由于熱處理技術(shù)落后，我國很多機械產(chǎn)品的使用壽命、可靠性和質(zhì)量重現(xiàn)性都遠遠低于國外先進水平，國防產(chǎn)業(yè)中的一些關(guān)鍵零部件和重大工藝裝備中的關(guān)鍵零部件不得不依靠進口，或者是只能引進國外的成形及熱處理設(shè)備制造中國的飛機、坦克、汽車，處處受制于人。例如：上海引進德國技術(shù)生產(chǎn)的汽車變速箱的一個齒輪，德方規(guī)定必須用歐洲的設(shè)備進行滲氮處理，設(shè)備報價一千多萬人民幣，相當(dāng)于該齒輪熱處理年產(chǎn)值二十余倍，而且消耗性的輔助材料也必須高價進口。這種狀況使“中國制造”所創(chuàng)造的利潤盡大部分落進洋人口袋中。
至于量大面廣的民用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，固然國內(nèi)亦能制造，但因壽命短、故障率高而缺乏競爭力，近年注塑機械需求增長很快，國產(chǎn)的注塑機的壽命只及國外同類產(chǎn)品的幾分之一，售價也就只及進口注塑機的1/8左右。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件冷鐓機沖模因使用使命只有臺灣或日本產(chǎn)品的幾分之一而慘遭市場淘汰。汽車尾氣凈化器蜂窩板粉末成型模國外可壓制蜂窩板2000m，而國內(nèi)仿制的模具只能壓制150m，難以立足市場。國產(chǎn)重載變速箱即使設(shè)計比較守舊，自重較大，但斷齒，斷軸而導(dǎo)致重大的機械運行事故仍時有所聞。國產(chǎn)的某種型號螺旋泵，是仿制進口的產(chǎn)品，由于熱處理工藝不當(dāng)經(jīng)常發(fā)生芯軸早期斷裂的故障。難與國外同類產(chǎn)品的故障率為百分之一的水平相比。
2.2 熱處理畸變控制水平低
我國熱處理畸變控制水平低也是一個突出的題目：例如我國重載變速箱齒輪滲碳熱處理留磨量是世界先進水平的三倍，不僅大幅度進步了制造本錢，而且磨削后滲碳層深度的偏差增大，對使用可靠性有不良影響。我國毛坯制造的控形精度低，切削加工余量偏大，大量優(yōu)質(zhì)鋼材變成鐵屑，造成了資源的嚴(yán)重浪費。
2.3 材料制造裝備的設(shè)計制造嚴(yán)重落后
我國材料制造與國際先進水平的差距還突出表現(xiàn)在材料制造裝備的設(shè)計制造嚴(yán)重落后，高真?zhèn)€熱處理和表面改性工藝裝備依靠性進口，重復(fù)引進，落后——引進——再落后——再引進的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，航空、軍工、和高檔汽車生產(chǎn)所需的真空滲碳高壓氣淬設(shè)備，國內(nèi)無法制造，全部依靠進口，這類設(shè)備的售價是傳統(tǒng)意義上的“制造本錢”的十幾倍以至幾十倍，現(xiàn)代先進的材料制造工藝裝備是先進材料制造技術(shù)的載體，其價格取決于其中知識的含量、高新技術(shù)集成度、以及技術(shù)的獨占性與知識產(chǎn)權(quán)等因素，然而我國熱處理設(shè)備制造廠固然多達數(shù)千家，但是只能制造相當(dāng)于國外幾十年以前水平的產(chǎn)品，在慘烈的價格戰(zhàn)中苦苦掙扎，不久前國內(nèi)一些航空和軍工單位公然招標(biāo)采購滲氮設(shè)備，國內(nèi)廠商的報價只有國外的幾十分之一，卻無一能中標(biāo)，這一事例表明目前我國材料制造工藝裝備制造業(yè)缺乏創(chuàng)新能力，無力滿足用戶的需求，自身也難以可持續(xù)發(fā)展，遠景甚憂。
我國材料制造控制性技術(shù)的落后，不但不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)和市場競爭的需要，而且制約我國制造業(yè)整體創(chuàng)新能力的進步。飛機、汽車、各種交通工具以及各類機械設(shè)備的輕量化，工模具、零部件的壽命，高速火炮的射擊頻率，潛艇的極限下潛深度，燃氣輪機的燃氣答應(yīng)溫度等等無不與材料潛力的發(fā)揮有關(guān)，不把握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進的材料制造技術(shù)，就不可能設(shè)計制造出先進的產(chǎn)品。例如：汽車發(fā)動機和變速箱中盡大多數(shù)的零部件都需要經(jīng)過熱處理或表面改性，目前我國生產(chǎn)的各種牌號的發(fā)動機和變速箱盡大多數(shù)都是國外品牌，沒有自主的核心技術(shù)，只能按照國外的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，近年來國內(nèi)自行研發(fā)了數(shù)款自主品牌的汽車變速箱，是可喜的進步。但是基本上屬于仿制，尤其是關(guān)鍵零部件材料的性能指標(biāo)和控性的技術(shù)要求，只能簡單的模仿國外的產(chǎn)品，存在很大的盲目性，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是：假如缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料控性核心技術(shù)的支撐，勢必制約我國自主品牌產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新能力，陷進“落后——仿制——再落后——再仿制”的路徑依靠的惡性循環(huán)，無法使我國制造業(yè)擺脫被置于全球化制造鏈低真?zhèn)€困境。
3 發(fā)展數(shù)字化的熱處理智能技術(shù)
熱處理過程十分復(fù)雜，在不同的外場(熱、力、電、磁、光等)和環(huán)境的作用下，材料發(fā)生相變、應(yīng)力、應(yīng)變和化學(xué)反應(yīng)等變化，對這些復(fù)雜現(xiàn)象中的客觀規(guī)律熟悉的深化，是進步熱處理質(zhì)量的基礎(chǔ)。電子計算機的發(fā)展，為人們提供了強大的科學(xué)計算和信息處理的能力，從而有可能集成不同學(xué)科的知識，用多場耦合的方法建立描述材料熱處理過程中各種復(fù)雜現(xiàn)象及其相互作用的物理數(shù)學(xué)模型和計算機模擬方法，構(gòu)成熱處理的虛擬生產(chǎn)平臺。將有可能使熱處理技術(shù)由傳統(tǒng)的“技藝”型的落后狀態(tài)向著以科學(xué)計算為依據(jù)的高度知識密集型技術(shù)的方向轉(zhuǎn)化。 熱處理過程的計算機模擬近年來發(fā)展迅速，并已顯示出提升熱處理水平的巨大潛力[2，4]。但也應(yīng)指出，熱處理計算機模擬技術(shù)還很不成熟，還有一系列基礎(chǔ)研究有待進行，例如氣—固表面換熱和液—固表面換熱的測試計算方法、非等溫非等速條件下相變動力學(xué)的定量計算、多場耦合的算法，復(fù)雜非線性題目的算法、界面反應(yīng)的物質(zhì)傳遞、等等都屬于高難度的有待長期深進研究的課題。計算機模擬結(jié)果的驗證和數(shù)學(xué)模型的修正都是工作量浩大的基礎(chǔ)工作。
由于熱處理過程的復(fù)雜性，還有很多基本原理尚待進一步深進研究，以致熱處理中有很多題目還不可能建立物理數(shù)學(xué)模型。這就有必要用“基于知識的工程(KBE)”的方法[3]，從大量的生產(chǎn)記錄、測試數(shù)據(jù)、案例和工程技術(shù)職員的經(jīng)驗中挖掘隱性的知識，用以改進熱處理技術(shù)和開發(fā)新的技術(shù)。
計算機模擬和KBE技術(shù)是發(fā)展知識密集型熱處理技術(shù)的二大支柱，是開發(fā)數(shù)字化熱處理智能技術(shù)制造的基礎(chǔ)。
另一個值得重視的題目是不應(yīng)將熱處理數(shù)字化、信息化的作用局限于熱處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前，熱處理是制造業(yè)信息化中最薄弱的環(huán)節(jié)，成為制造業(yè)全生命周期信息集成的瓶頸。熱處理技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)品設(shè)計脫節(jié)，熱處理工藝的制訂甚至熱處理技術(shù)指標(biāo)都有很大盲目性，是造成產(chǎn)品肥頭大耳或可靠性差的原因之一。信息化、數(shù)字化的熱處理智能技術(shù)的發(fā)展有可能克服上述弊端。將產(chǎn)品計算機輔助設(shè)計、選材與熱處理計算機模擬以及產(chǎn)品可靠性評估相結(jié)合，構(gòu)成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計平臺(圖5)，實現(xiàn)重量輕、體積小而又高度可靠的產(chǎn)品設(shè)計?？梢灶A(yù)期熱處理數(shù)學(xué)模型和計算機擬技術(shù)將在先進制造技術(shù)中發(fā)揮發(fā)揮越來越重要的作用。
4 結(jié)論
熱處理在現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)中的作用可謂四兩撥千斤——其本身產(chǎn)值只占制造業(yè)的百分之幾，而其水平高低則可能使整機的附加值相差幾倍至幾十倍。
我國熱處理的落后狀態(tài)嚴(yán)重影響我國制造業(yè)的競爭力。熱處理是當(dāng)前我國制造業(yè)發(fā)展中的最薄落的環(huán)節(jié)。
熱處理信息化使熱處理由技藝型技術(shù)向高科技型技術(shù)轉(zhuǎn)化，擺脫依靠于經(jīng)驗和操縱技能的落后狀態(tài)，向著精確猜測生產(chǎn)結(jié)果和實現(xiàn)可靠的質(zhì)量控制的方向發(fā)展。
熱處理信息化克服了制造業(yè)信息化的薄弱環(huán)節(jié)，將熱處理虛擬生產(chǎn)集成于產(chǎn)品的虛擬制造中實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化，對制造業(yè)跨越式發(fā)展有重大作用。
熱處理
制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱。改革開放以來我國裝備制造業(yè)以均勻每年17%的速率快速增長,目前我國裝備制造業(yè)的增加值僅次于美、日、德，居世界第四，已成為制造業(yè)大國, 但應(yīng)清醒地看到我國還不是制造業(yè)強國, 在國際制造業(yè)中處于低端地位，與國際先進水平存在巨大差距。其中一個突出的題目是我國制造業(yè)的產(chǎn)品因質(zhì)量低、壽命短、可靠性差而缺乏競爭力，只能制造低品位、低附加值的產(chǎn)品，只能依靠產(chǎn)能的擴大實現(xiàn)增長。國防產(chǎn)業(yè)和很多重要產(chǎn)業(yè)部分所需的重要工藝裝備以及核心零部件依靠進口的局面長期未能改觀，嚴(yán)重威脅我國國防安全和經(jīng)濟安全。
我國熱處理(含表面改性，下同)技術(shù)的落后是造成這種狀況的主要原因之一。已成為制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸，應(yīng)引起高度重視。本文擬就熱處理與表面改性技術(shù)的特點、作用、我國在此領(lǐng)域與國際發(fā)達國家的差距和發(fā)展出路等題目，提出一些粗淺的看法，期看引起討論并得到讀者的批評指正。
1 熱處理與表面改性技術(shù)的特點
材料的性能并不單純?nèi)Q于材料的種類和成分，通過熱處理和表面改性改變材料內(nèi)部的組織，將大幅度改變材料性能。例如：高速鋼在退火狀態(tài)硬度不高于280HB并有相當(dāng)好的塑性和韌性，在經(jīng)過淬火回火之后則有很高的硬度、紅硬性和耐磨性。由于溶進基體中的合金元素的含量以及奧氏體的晶粒度都和淬火溫度有關(guān)，其趨勢是硬度、紅硬性隨淬火溫度進步而進步，韌性則隨之下降，強度則是先升后降(圖1)。利用這種規(guī)律，可以根據(jù)不同刀具和模具的使用特點選擇各自最佳的淬火溫度(表1),車刀具的刃部和刀柄都比較厚實，對強度要求不高，承受沖擊載荷較輕, 可以采用接近于熔點的淬火溫度，使盡可能多的合金元素和碳溶進奧氏體中，從而進步紅硬性和耐磨性。鉆頭鉆孔時刃口不易冷卻，希看盡可能進步其紅硬性，但為防止扭斷，鉆頭需要有較高強度，因此其淬火溫度略低于車刀。銑刀和絞刀的刃口較薄，為了避免崩刃，要求有足夠的韌性，應(yīng)適當(dāng)降低淬火溫度，小鉆頭使用時主要損壞方式是扭斷或折斷，為保證較高強度宜進一步降低淬火加熱溫度。冷擠壓模具承受很高的應(yīng)力，而對紅硬性要求不高，所以選擇出現(xiàn)強度峰值的淬火加熱溫度，而對于一些細長的或外形復(fù)雜，受較大沖擊載荷的冷沖模，則應(yīng)選擇更低的淬火溫度。表1說明用同一種鋼制造的刀具或模具，應(yīng)根據(jù)使用情況和失效的方式選擇不同的淬火溫度，其變化的范圍達到150℃。但對于一個具體的工件而言，只答應(yīng)±5℃的偏差。
結(jié)構(gòu)鋼和低合金工具鋼也有類似的情況，預(yù)先熱處理組織、淬火加熱溫度、冷卻方式、回火溫度都對鋼的性能有明顯的影響，它們之間的不同組合可以使材料獲得不同的綜合性能。結(jié)構(gòu)鋼的強度、硬度、韌性、塑性和彈性極限都隨著淬火后的回火溫度而變化，對于要求具有高塑性、高韌性特別是低的缺口敏感性的工件通常選用高溫回火(調(diào)質(zhì)處理)，而要求高強度和較高硬度的工件選用200℃左右的低溫回火，例如30CrMnSi，40CrNiMo淬火后200℃回火抗拉強度可高達1600~1800MPa，比調(diào)質(zhì)進步1倍左右。各類彈簧等彈性元件通常選用呈現(xiàn)彈性極限峰值的中溫回火。此外等溫淬火、二相區(qū)加熱淬火和形變熱處理等工藝都可以使結(jié)構(gòu)鋼獲得良好強韌性。至于各種化學(xué)熱處理和表面涂覆技術(shù)則可以通過調(diào)整工藝參數(shù)改變滲層表面的濃度和滲層深度以及控制濃度梯度和性能梯度，以適應(yīng)不同工件的不同的服役條件對工件整體綜合性能的要求，例如不同零件的滲碳處理，應(yīng)該有不同技術(shù)要求，才能獲得良好的使用性能(表2)，石油鉆井的牙輪鉆，滲碳層表面濃度由0.9~1.0%C降低到0.7~0.8 %C，并使?jié)舛确植记€呈平臺狀，使用壽命由27小時進步到52小時，收到一個鉆井隊抵二個鉆井對的效果，又例如用離子注進的方法進行表面改性處理可以在不改變整體的強度、韌性的同時，大幅度進步耐磨性、降低摩擦系數(shù)、進步抗蝕性，應(yīng)用于航天器上各種傳動機構(gòu)中的軸承和各種摩擦件、飛機上的液壓馬達中的耐磨零件、以及石油產(chǎn)業(yè)泥漿泵的套筒等均取得良好的效果。在有些情況下針對工件的特點采用一些看似“非正規(guī)”的熱處理工藝，能收到出奇效果：3Cr2W8熱模鋼的淬火溫度范圍一般為1050~1120℃，但鍋爐鋼管熱擠壓模，在模具型腔中相當(dāng)于鋼管散熱筋二側(cè)的位置，承受很大的應(yīng)力，輕易在熱態(tài)下屈服而使模具失效。經(jīng)過試驗將淬火溫度進步到1170~1180℃，淬火冷卻時水冷至~650℃，然后轉(zhuǎn)進低溫鹽浴中冷卻，模具壽命進步幾倍；水稻收割機刀片，用高濃度碳氮共滲處理；表面層出現(xiàn)大量碳化物和殘余奧氏體，按常規(guī)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)被視為分歧格，但因具有很高的耐磨性和良好的抗蝕性，水稻收割機刀片的使用壽命比常規(guī)滲碳處理高數(shù)倍。
粗略回顧上述早為人們熟知的事實，只是說明一種易被忽視的觀點：最優(yōu)化的熱處理工藝不可能是千篇一律的，同種材料的各項性能都會因熱處理方法及其工藝參數(shù)的不同而改變，各項性能指標(biāo)又經(jīng)常此消彼長。選擇合適的熱處理工藝參數(shù)、獲得與工件的使用狀況和失效方式相適應(yīng)的最佳綜合性能，才有可能制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品，這就是熱處理與表面改性技術(shù)的特點、難點和魅力之所在，布滿讓人發(fā)揮主觀能動性的空間和余地。
歷史已證實：改進熱處理技術(shù)，更充分發(fā)揮材料的潛力，往往是產(chǎn)品更新?lián)Q代的催化劑。調(diào)質(zhì)處理即淬火后高溫回火后的屈服強度大約在600~900 MPa之間，無論是強度和韌性都明顯優(yōu)于正火處理，因而成為結(jié)構(gòu)鋼常用的熱處理工藝，在二次大戰(zhàn)期間前蘇聯(lián)的研究職員發(fā)現(xiàn)30CrMnSi淬火和低溫回火，或等溫淬火后，屈服強度達到1500 MPa，并保持足夠的韌性。用于制造飛機起落架。中、低碳結(jié)構(gòu)鋼淬火低溫回火處理還應(yīng)用于火炮防彈護板等軍工產(chǎn)品，隨后各國開發(fā)一系列以淬火和低溫回火處理為特征的“超高強度鋼”促進了不少重要產(chǎn)品的更新?lián)Q代，例如：大功率燃氣輪機的液壓耦合器的轉(zhuǎn)子，傳遞著幾萬以至幾十萬千瓦的功率，轉(zhuǎn)速達每分鐘2萬轉(zhuǎn)以上，原設(shè)計為SEA4340鋼調(diào)質(zhì)處理，屈服強度為800MPa,后來采用淬火、低溫回火處理，屈服強度達到1800MPa，使整個耦合的重量減少到原來的1/4。這對于進步艦艇的性能是很有利的。
表面改性技術(shù)對高端產(chǎn)品的研發(fā)同樣有重要作用，眾所周知，燃氣的熱效率隨著燃氣溫度的升高而進步，然而高溫合金的耐熱溫度限制了燃燒室溫度的進步。在國外，由于研究成功在耐熱合金表面沉積含蜂窩狀ZrO2復(fù)合涂層，起著隔熱作用，使耐熱合金葉片的溫度比燃氣溫度低150℃以上，從而研制出燃燒室溫度更高的燃氣輪機，促成航空發(fā)動機的更新?lián)Q代。
即使是一般的機械制造行業(yè)，熱處理與表面改性的技術(shù)進步同樣對產(chǎn)品的創(chuàng)新有重要意義，例如生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件的冷鐓機的生產(chǎn)率現(xiàn)在已達600件/min，相比于二十幾年前60件/ min進步了10倍。標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)面貌大為改觀。實在冷鐓機并不復(fù)雜，在當(dāng)年設(shè)計制造600件/ min的冷鐓機亦非難事，題目在于那個小小的六角沖頭，它當(dāng)時壽命低于2萬件，在這種情況下，進步冷鐓機的速度毫無意義。由于標(biāo)準(zhǔn)件是一種批量極大的產(chǎn)品，通常要求每個沖頭壽命都要超過一個班，否則很難進行生產(chǎn)治理。上世紀(jì)80年代初通過熱處理工藝的改進,使沖頭的壽命進步到5萬件以上，才有100件/ min的冷鐓機面世.及至90年代用氣相沉積氮化鈦的方法進行六角沖頭的表面改性處理，使其壽命進步到35萬件以上。成為高速冷鐓機的催生劑。
一種特種變速箱的薄壁齒圈，其特點是可以明顯減小變速箱的體積和重量，但是用常規(guī)的齒輪熱處理方法制造碰到很大的困難，滲碳淬火或感應(yīng)加熱淬火都難以控制熱處理畸變，而常規(guī)的滲氮處理不能滿足該齒輪對接觸疲憊強度的要求，只有應(yīng)用動態(tài)可控滲氮工藝，使接觸疲憊強度由1400MPa進步到1700MPa，并且研究成功控制薄壁齒圈滲氮畸變的方法，才使特種變速箱試制成功。
僅從這些事例就可以反映出：熱處理的技術(shù)進步對產(chǎn)品創(chuàng)新有重要的推動作用。
鑒于上述特點，欲進步熱處理的技術(shù)水平首先應(yīng)開展熱處理工藝參數(shù)對材料組織性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究，其次研究工作不能只停留在用試樣研究的層面上。熱處理工藝研究需要和產(chǎn)品的臺架試驗、裝機試驗及失效分析相結(jié)合，經(jīng)過不斷摸索與改進，才能收到大幅度進步壽命的效果，例如：圖3所示卡車活塞銷冷擠壓凸模，承受約2000MPa單位壓力，需要有很高的抗壓屈服強度，而且其外形細長易折斷，又要求有足夠的韌性，擠壓過程中被擠壓金屬對韌帶強烈摩擦，因此需要很高的耐磨性和一定的熱穩(wěn)定性。選用W6Mo5Cr4V2高速鋼制造。起先選用手冊中給出的標(biāo)準(zhǔn)熱處理規(guī)范進行處理，使用壽命低于400件。失效方式是凸模施壓過程中折斷。為了進步材料的韌性將淬火溫度由1225℃降低至1190℃，收到明顯效果，壽命進步到2500件左右。進一步降低淬火溫度固然可使韌性進一步進步，然而使用壽命反而回落。對凸模的工作狀況和失效方式進行仔細分析后發(fā)現(xiàn)，在低溫范圍內(nèi)加熱淬火的沖頭，刃帶被逐漸拉毛，脫模時阻力愈來愈大，在脫模過程中由于沖擊拉伸應(yīng)力的作用導(dǎo)致斷裂。針對這種具體情況采用1190℃淬火560℃回火4次，然后進行氣體氮碳共滲處理。表面層(約0.02mm)的硬度進步到1000HV以上，而整體上保持高強度和高韌性，使用壽命進步到1萬件以上。
再則考慮到熱處理工藝參數(shù)對材料性能的影響相當(dāng)敏感，為了保證質(zhì)量的重現(xiàn)性和一致性必須研究開發(fā)先進的熱處理工藝裝備和精密可靠性的熱處理過程控制技術(shù)、設(shè)計公道的工裝夾具、規(guī)定和嚴(yán)格執(zhí)行公道的裝爐方式和操縱方法。所以進步熱處理質(zhì)量及其重現(xiàn)性是一個系統(tǒng)工程。在這一領(lǐng)域中不同國家和不同企業(yè)之間存在很大差距，也就不足為奇了。
2 熱處理技術(shù)落后已成為我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸
在發(fā)達國家中，凡是擁有著名品牌的機械產(chǎn)品的廠商都高度重視熱處理技術(shù)研發(fā)，通過大量的投進，持續(xù)的改進和長期的積累，形成各自獨占的技術(shù)，并作為市場競爭力的要素而嚴(yán)加保密。人們可以購得名牌產(chǎn)品，通過測繪和解剖分析，仿制出外型和成分與之完全相同的產(chǎn)品，但使用壽命和可靠性經(jīng)常相差甚遠。正是在這一關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)上我國與發(fā)達國家存在很大的差距。
長期以來我國制造業(yè)存在著重產(chǎn)品、輕毛坯，而在毛坯制造中則重控形、輕控性，重產(chǎn)能輕質(zhì)量等傾向。發(fā)展規(guī)劃和技改資金過分傾向于購置精密加工設(shè)備而很少顧及材料制造、特別是控性與改性技術(shù)的研發(fā)，其后果經(jīng)常由于產(chǎn)品的使用壽命低和可靠性差而在市場競爭中處于劣勢，只能陷進在慘烈價格戰(zhàn)中掙扎的困境。
熱處理在制造業(yè)中的作用未受重視，熱處理的產(chǎn)值按斤論價，其中的知識含量的價值被嚴(yán)重扭曲。被視為一個“產(chǎn)值很小的產(chǎn)業(yè)”而處于邊沿化。以致我國熱處理嚴(yán)重落后于國際先進水平，主要表現(xiàn)在：
2.1 產(chǎn)品的使用壽命低、可靠性差
由于熱處理技術(shù)落后，我國很多機械產(chǎn)品的使用壽命、可靠性和質(zhì)量重現(xiàn)性都遠遠低于國外先進水平，國防產(chǎn)業(yè)中的一些關(guān)鍵零部件和重大工藝裝備中的關(guān)鍵零部件不得不依靠進口，或者是只能引進國外的成形及熱處理設(shè)備制造中國的飛機、坦克、汽車，處處受制于人。例如：上海引進德國技術(shù)生產(chǎn)的汽車變速箱的一個齒輪，德方規(guī)定必須用歐洲的設(shè)備進行滲氮處理，設(shè)備報價一千多萬人民幣，相當(dāng)于該齒輪熱處理年產(chǎn)值二十余倍，而且消耗性的輔助材料也必須高價進口。這種狀況使“中國制造”所創(chuàng)造的利潤盡大部分落進洋人口袋中。
至于量大面廣的民用產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品，固然國內(nèi)亦能制造，但因壽命短、故障率高而缺乏競爭力，近年注塑機械需求增長很快，國產(chǎn)的注塑機的壽命只及國外同類產(chǎn)品的幾分之一，售價也就只及進口注塑機的1/8左右。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件冷鐓機沖模因使用使命只有臺灣或日本產(chǎn)品的幾分之一而慘遭市場淘汰。汽車尾氣凈化器蜂窩板粉末成型模國外可壓制蜂窩板2000m，而國內(nèi)仿制的模具只能壓制150m，難以立足市場。國產(chǎn)重載變速箱即使設(shè)計比較守舊，自重較大，但斷齒，斷軸而導(dǎo)致重大的機械運行事故仍時有所聞。國產(chǎn)的某種型號螺旋泵，是仿制進口的產(chǎn)品，由于熱處理工藝不當(dāng)經(jīng)常發(fā)生芯軸早期斷裂的故障。難與國外同類產(chǎn)品的故障率為百分之一的水平相比。
2.2 熱處理畸變控制水平低
我國熱處理畸變控制水平低也是一個突出的題目：例如我國重載變速箱齒輪滲碳熱處理留磨量是世界先進水平的三倍，不僅大幅度進步了制造本錢，而且磨削后滲碳層深度的偏差增大，對使用可靠性有不良影響。我國毛坯制造的控形精度低，切削加工余量偏大，大量優(yōu)質(zhì)鋼材變成鐵屑，造成了資源的嚴(yán)重浪費。
2.3 材料制造裝備的設(shè)計制造嚴(yán)重落后
我國材料制造與國際先進水平的差距還突出表現(xiàn)在材料制造裝備的設(shè)計制造嚴(yán)重落后，高真?zhèn)€熱處理和表面改性工藝裝備依靠性進口，重復(fù)引進，落后——引進——再落后——再引進的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，航空、軍工、和高檔汽車生產(chǎn)所需的真空滲碳高壓氣淬設(shè)備，國內(nèi)無法制造，全部依靠進口，這類設(shè)備的售價是傳統(tǒng)意義上的“制造本錢”的十幾倍以至幾十倍，現(xiàn)代先進的材料制造工藝裝備是先進材料制造技術(shù)的載體，其價格取決于其中知識的含量、高新技術(shù)集成度、以及技術(shù)的獨占性與知識產(chǎn)權(quán)等因素，然而我國熱處理設(shè)備制造廠固然多達數(shù)千家，但是只能制造相當(dāng)于國外幾十年以前水平的產(chǎn)品，在慘烈的價格戰(zhàn)中苦苦掙扎，不久前國內(nèi)一些航空和軍工單位公然招標(biāo)采購滲氮設(shè)備，國內(nèi)廠商的報價只有國外的幾十分之一，卻無一能中標(biāo)，這一事例表明目前我國材料制造工藝裝備制造業(yè)缺乏創(chuàng)新能力，無力滿足用戶的需求，自身也難以可持續(xù)發(fā)展，遠景甚憂。
我國材料制造控制性技術(shù)的落后，不但不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)和市場競爭的需要，而且制約我國制造業(yè)整體創(chuàng)新能力的進步。飛機、汽車、各種交通工具以及各類機械設(shè)備的輕量化，工模具、零部件的壽命，高速火炮的射擊頻率，潛艇的極限下潛深度，燃氣輪機的燃氣答應(yīng)溫度等等無不與材料潛力的發(fā)揮有關(guān)，不把握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進的材料制造技術(shù)，就不可能設(shè)計制造出先進的產(chǎn)品。例如：汽車發(fā)動機和變速箱中盡大多數(shù)的零部件都需要經(jīng)過熱處理或表面改性，目前我國生產(chǎn)的各種牌號的發(fā)動機和變速箱盡大多數(shù)都是國外品牌，沒有自主的核心技術(shù)，只能按照國外的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進行生產(chǎn)，近年來國內(nèi)自行研發(fā)了數(shù)款自主品牌的汽車變速箱，是可喜的進步。但是基本上屬于仿制，尤其是關(guān)鍵零部件材料的性能指標(biāo)和控性的技術(shù)要求，只能簡單的模仿國外的產(chǎn)品，存在很大的盲目性，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是：假如缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的材料控性核心技術(shù)的支撐，勢必制約我國自主品牌產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新能力，陷進“落后——仿制——再落后——再仿制”的路徑依靠的惡性循環(huán)，無法使我國制造業(yè)擺脫被置于全球化制造鏈低真?zhèn)€困境。
3 發(fā)展數(shù)字化的熱處理智能技術(shù)
熱處理過程十分復(fù)雜，在不同的外場(熱、力、電、磁、光等)和環(huán)境的作用下，材料發(fā)生相變、應(yīng)力、應(yīng)變和化學(xué)反應(yīng)等變化，對這些復(fù)雜現(xiàn)象中的客觀規(guī)律熟悉的深化，是進步熱處理質(zhì)量的基礎(chǔ)。電子計算機的發(fā)展，為人們提供了強大的科學(xué)計算和信息處理的能力，從而有可能集成不同學(xué)科的知識，用多場耦合的方法建立描述材料熱處理過程中各種復(fù)雜現(xiàn)象及其相互作用的物理數(shù)學(xué)模型和計算機模擬方法，構(gòu)成熱處理的虛擬生產(chǎn)平臺。將有可能使熱處理技術(shù)由傳統(tǒng)的“技藝”型的落后狀態(tài)向著以科學(xué)計算為依據(jù)的高度知識密集型技術(shù)的方向轉(zhuǎn)化。 熱處理過程的計算機模擬近年來發(fā)展迅速，并已顯示出提升熱處理水平的巨大潛力[2，4]。但也應(yīng)指出，熱處理計算機模擬技術(shù)還很不成熟，還有一系列基礎(chǔ)研究有待進行，例如氣—固表面換熱和液—固表面換熱的測試計算方法、非等溫非等速條件下相變動力學(xué)的定量計算、多場耦合的算法，復(fù)雜非線性題目的算法、界面反應(yīng)的物質(zhì)傳遞、等等都屬于高難度的有待長期深進研究的課題。計算機模擬結(jié)果的驗證和數(shù)學(xué)模型的修正都是工作量浩大的基礎(chǔ)工作。
由于熱處理過程的復(fù)雜性，還有很多基本原理尚待進一步深進研究，以致熱處理中有很多題目還不可能建立物理數(shù)學(xué)模型。這就有必要用“基于知識的工程(KBE)”的方法[3]，從大量的生產(chǎn)記錄、測試數(shù)據(jù)、案例和工程技術(shù)職員的經(jīng)驗中挖掘隱性的知識，用以改進熱處理技術(shù)和開發(fā)新的技術(shù)。
計算機模擬和KBE技術(shù)是發(fā)展知識密集型熱處理技術(shù)的二大支柱，是開發(fā)數(shù)字化熱處理智能技術(shù)制造的基礎(chǔ)。
另一個值得重視的題目是不應(yīng)將熱處理數(shù)字化、信息化的作用局限于熱處理生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前，熱處理是制造業(yè)信息化中最薄弱的環(huán)節(jié)，成為制造業(yè)全生命周期信息集成的瓶頸。熱處理技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)品設(shè)計脫節(jié)，熱處理工藝的制訂甚至熱處理技術(shù)指標(biāo)都有很大盲目性，是造成產(chǎn)品肥頭大耳或可靠性差的原因之一。信息化、數(shù)字化的熱處理智能技術(shù)的發(fā)展有可能克服上述弊端。將產(chǎn)品計算機輔助設(shè)計、選材與熱處理計算機模擬以及產(chǎn)品可靠性評估相結(jié)合，構(gòu)成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計平臺(圖5)，實現(xiàn)重量輕、體積小而又高度可靠的產(chǎn)品設(shè)計?？梢灶A(yù)期熱處理數(shù)學(xué)模型和計算機擬技術(shù)將在先進制造技術(shù)中發(fā)揮發(fā)揮越來越重要的作用。
4 結(jié)論
熱處理在現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)中的作用可謂四兩撥千斤——其本身產(chǎn)值只占制造業(yè)的百分之幾，而其水平高低則可能使整機的附加值相差幾倍至幾十倍。
我國熱處理的落后狀態(tài)嚴(yán)重影響我國制造業(yè)的競爭力。熱處理是當(dāng)前我國制造業(yè)發(fā)展中的最薄落的環(huán)節(jié)。
熱處理信息化使熱處理由技藝型技術(shù)向高科技型技術(shù)轉(zhuǎn)化，擺脫依靠于經(jīng)驗和操縱技能的落后狀態(tài)，向著精確猜測生產(chǎn)結(jié)果和實現(xiàn)可靠的質(zhì)量控制的方向發(fā)展。
熱處理信息化克服了制造業(yè)信息化的薄弱環(huán)節(jié)，將熱處理虛擬生產(chǎn)集成于產(chǎn)品的虛擬制造中實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化，對制造業(yè)跨越式發(fā)展有重大作用。