時(shí)間：2023-03-22 17:46:27
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2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1試樣的鑄態(tài)組織圖1為18Cr23MoVRE鑄鋼試樣組織的掃描圖片。由圖1可知，18Cr23MoVRE鑄鋼試樣的鑄態(tài)組織由珠光體和少量片狀馬氏體+碳化物組成，晶粒粗大，碳化物呈塊狀、團(tuán)球狀和連續(xù)網(wǎng)狀沿晶界分布。這主要是因?yàn)榻Y(jié)晶過(guò)程中，先結(jié)晶的晶粒內(nèi)合金元素含量較低，富裕的合金元素被推至結(jié)晶前沿，導(dǎo)致這些合金元素在結(jié)晶前沿富集，當(dāng)這些合金元素達(dá)到一定的濃度時(shí)，在晶粒間形成碳化物，并沿晶界連續(xù)分布，如圖1(a)所示。當(dāng)18Cr23MoVRE鑄鋼經(jīng)950℃淬火+300℃回火處理后，其組織為回火馬氏體+碳化物，見(jiàn)圖1(b)，碳化物以短桿狀、塊狀和狀沿晶界斷續(xù)分布，馬氏體基體得到細(xì)化，網(wǎng)狀碳化物分布得到明顯改善。隨淬火溫度的提高，顆粒狀碳化物增多，基體晶粒粗化，細(xì)碳化物顆粒彌散分布于基體上，見(jiàn)圖1(c)。當(dāng)淬火溫度達(dá)到1050℃時(shí)，馬氏體基體和碳化物明顯粗化，晶內(nèi)細(xì)顆粒狀碳化物增多，見(jiàn)圖1(d)。因?yàn)樵跓崽幚頊囟认?，晶界碳化物不斷擴(kuò)散進(jìn)入基體晶粒內(nèi)部，晶界碳化物減少，碳化物網(wǎng)被打破，淬火時(shí)這些溶入基體的合金元素來(lái)不及析出，被過(guò)飽和固溶于馬氏體基體內(nèi)，回火過(guò)程中，溶入馬氏體內(nèi)的合金元素以細(xì)顆粒碳化物的形式彌散均勻析出在基體上，改善了鋼中碳化物的分布，熱處理溫度提高，熱處理后鋼的晶粒越粗大?？梢?jiàn)，合理的熱處理工藝可以改善鋼的組織和碳化物分布。
2.2試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼試樣經(jīng)不同溫度淬火+300℃回火熱處理后的力學(xué)性能見(jiàn)圖2。由圖2可以看出，鑄態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度值最小，為HRC44，隨著淬火溫度的升高，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度提高。當(dāng)淬火溫度升高至1000℃時(shí)，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度升至最高，達(dá)到HRC58.5，繼續(xù)提高淬火溫度至1050℃時(shí)，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度略有下降，為HRC58?？梢?jiàn)，適當(dāng)提高淬火溫度，對(duì)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼硬度的改善有益，但淬火溫度不宜過(guò)高。淬火之所以能提高18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的硬度，主要是因?yàn)樘岣叽慊饻囟?，有更多的碳原子及合金元素溶于奧氏體，淬火后馬氏體中碳和合金元素的過(guò)飽和度增加，加劇了馬氏體晶格畸變，固溶強(qiáng)化作用增大，從而提高了材料的硬度。從圖2還可以看出，淬火溫度對(duì)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性也有一定的影響，鑄態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性為4.6J，相對(duì)較低;隨著淬火溫度的升高，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性逐漸升高，當(dāng)淬火溫度達(dá)到1000℃時(shí)，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性達(dá)到了5.8J;再升高淬火溫度，18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的沖擊韌性有降低的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)殍T態(tài)18Cr23MoVRE耐磨鑄鋼組織是不均勻的，存在成分偏析，那些高碳高合金微區(qū)韌性往往較差，在熱處理過(guò)程中，高碳高合金微區(qū)的元素在高溫下向低碳低合金微區(qū)擴(kuò)散，鋼的成分、組織和韌性得到改善。當(dāng)淬火溫度較高時(shí)，由于晶粒長(zhǎng)大使鋼的組織粗大，脆性增加。因此，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜商岣?8Cr23MoVRE耐磨鑄鋼的性能，以1000℃淬火+300℃回火最佳。
1．2試驗(yàn)方案制定不同熱處理工藝，對(duì)14Cr1MoR＋S32154試板進(jìn)行熱處理試驗(yàn)，并檢驗(yàn)理化性能和顯微組織，試驗(yàn)方案見(jiàn)表3。
2試驗(yàn)結(jié)果及分析
2．1試驗(yàn)結(jié)果理化性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4．
2．2結(jié)果分析
2．2．1理化性能1）爆炸復(fù)合板依靠炸藥爆轟產(chǎn)生的沖擊力完成基覆板的冶金接合，完成爆炸焊接的同時(shí)，復(fù)合板也產(chǎn)生了沖擊硬化和內(nèi)應(yīng)力，表4中6號(hào)試樣為爆炸復(fù)合態(tài)的力學(xué)性能，與原始基板相比，其力學(xué)性能表現(xiàn)為強(qiáng)度高，屈強(qiáng)比高，斷后伸長(zhǎng)率低。2）1、2號(hào)試樣經(jīng)歷了相變溫度以上的高溫?zé)崽幚?，基板性能與原始狀態(tài)相比有較大差別，強(qiáng)度降低，沖擊吸收功減少，斷后伸長(zhǎng)率增加。1號(hào)試樣經(jīng)歷了高溫正火＋720℃回火熱處理，基層獲得較好的強(qiáng)度和塑韌度配合，綜合力學(xué)性能較好；2號(hào)試樣的熱處理為800℃退火，與1號(hào)試樣相比，強(qiáng)度和塑性差別不大，但沖擊韌度大幅度降低，對(duì)覆層彎曲和晶間腐蝕檢驗(yàn)均不合格。800℃下長(zhǎng)時(shí)間停留對(duì)覆層S31254產(chǎn)生了不利影響，析出了脆性相。3）3、4、5號(hào)試樣的熱處理為相變溫度以下的低溫?zé)崽幚?，旨在消除爆炸沖擊硬化，恢復(fù)性能，盡量減少對(duì)覆層S31254析出相的影響。從表4試驗(yàn)結(jié)果可以看出，低溫退火可以消除爆炸加工硬化現(xiàn)象，隨著加熱溫度的升高，基層14Cr1MoR強(qiáng)度逐漸降低，塑性變好，沖擊吸收功無(wú)明顯變化。同時(shí)覆層的外彎試驗(yàn)和晶間腐蝕試驗(yàn)結(jié)果均合格，可見(jiàn)低溫?zé)崽幚砦磳?duì)覆層產(chǎn)生明顯不利影響。
2．2．2顯微組織分析1）基覆材的原始狀態(tài)顯微組織如圖1所示，基層為貝氏體組織，覆層組織為孿晶奧氏體＋少量碳化物。2）1號(hào)試樣經(jīng)正火＋回火后復(fù)合板基覆層的顯微組織如圖2所示，熱處理后基層組織為鐵素體＋貝氏體，覆層組織為等奧氏體＋碳化物，由于加熱溫度低，奧氏體為等軸晶粒［4］；2號(hào)試樣800℃退火后的金相組織如圖3所示，熱處理后基層組織為鐵素體＋珠光體＋貝氏體，覆層組織為孿晶奧氏體＋碳化物。與2號(hào)試樣相比，1號(hào)試樣基層組織更為均勻，更接近原始組織，故力學(xué)性能較好，但由于加熱溫度高，覆層組織與原始狀態(tài)相比變化較大。與原始狀態(tài)相比，2號(hào)試樣覆層晶界和晶內(nèi)產(chǎn)生了大量析出物，導(dǎo)致力學(xué)性能惡化和耐蝕性降低。3）由于3、4、5號(hào)試樣的熱處理為相變溫度以下的退火處理，基層未發(fā)生相變，因此主要對(duì)覆層組織進(jìn)行觀察分析。金相照片（見(jiàn)圖4）顯示，3號(hào)和4號(hào)試樣的金相組織與原始狀態(tài)最為接近，為孿晶奧氏體＋少量碳化物，5號(hào)試樣在晶內(nèi)和晶界析出相明顯增多。
2耐延遲斷裂性能分析
圖2為不同熱處理工藝條件下30MnSi鋼的延遲斷裂性能?？梢钥闯?，回火溫度為390℃時(shí)，試樣的延遲斷裂時(shí)間隨淬火溫度的升高而先上升后下降。雖然試樣的力學(xué)性能都能滿足要求，但耐延遲斷裂性能差異較大，也就是說(shuō)淬火溫度對(duì)PC鋼的耐延遲斷裂性能影響較大[2]。當(dāng)淬火溫度為870℃時(shí)，由于低溫下淬火材料的回火溫度較低，使材料的韌性變低，耐延遲斷裂性也較低，所以導(dǎo)致延遲斷裂的時(shí)間變短為30h。當(dāng)淬火溫度為950℃時(shí)，試樣的耐延遲斷裂性能達(dá)到了FIP實(shí)驗(yàn)的要求。當(dāng)回火溫度為430℃時(shí)，淬火溫度為910℃和990℃時(shí)斷裂的時(shí)間都增加且與在950℃淬火時(shí)相同。當(dāng)回火溫度為390℃時(shí)，淬火溫度為910℃和990℃時(shí)其耐延遲斷裂性能遠(yuǎn)不如950℃淬火時(shí)的性能。這說(shuō)明，耐延遲斷裂性能隨著回火溫度的升高而提高，且獲得較好的延遲斷裂性能的淬火溫度的范圍變大[4]。當(dāng)在較低的溫度下回火時(shí)，試樣的耐延遲斷裂性能不能滿足FIP實(shí)驗(yàn)的要求。而在高溫下回火時(shí)，則可以滿足FIP實(shí)驗(yàn)的要求。所以，當(dāng)PC鋼的強(qiáng)度滿足要求時(shí)，適當(dāng)?shù)奶岣呋鼗饻囟瓤稍黾硬牧系哪脱舆t性能。
圖3為不同淬火溫度下試樣的微觀組織?？梢钥闯?，當(dāng)淬火溫度為950℃時(shí)，所得組織是細(xì)小且均勻的回火屈氏體。淬火溫度為990℃時(shí)，組織是較粗大的回火屈氏體。淬火溫度升高到1030℃時(shí)，組織較粗化且板條之間的距離變大，但其延遲斷裂性能的差別并不是晶粒尺寸所影響的。實(shí)際上，當(dāng)奧氏體的溫度升高時(shí)，鋼中合金元素的分布位置會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)椴牧现蠱n的含量比較高，Mn對(duì)延遲斷裂較敏感[3]。這些都導(dǎo)致了當(dāng)奧氏體化溫度大于950℃時(shí)，溫度越高材料的耐延遲斷裂性能越差。
圖4為不同回火溫度下30MnSiPC鋼的TEM形貌。可以看出，回火溫度為390℃時(shí)，可以清晰的看到馬氏體板條界，并在界面上可觀察到析出的薄片狀碳化物。該碳化物為收集氫的陷阱，如果這種碳化物連續(xù)的分布在馬氏體的邊界，則進(jìn)入到鋼中的氫會(huì)富集在晶界處，導(dǎo)致晶界脆化，從而使延遲斷裂變得敏感。當(dāng)回火溫度從390℃升高到430℃后，析出的滲碳體會(huì)聚集粗化，并變?yōu)榍逦貤l狀的滲碳體。細(xì)小的碳化物會(huì)彌散的分布，從而較小應(yīng)力集中，使界面能降低，斷裂時(shí)間變長(zhǎng)，從而使其耐延遲斷裂性能增加[5]。當(dāng)回火溫度升高到470℃時(shí)，滲碳體會(huì)球化。當(dāng)回火溫度繼續(xù)升高時(shí)，較小的碳化物顆粒會(huì)逐漸溶解，大的顆粒會(huì)長(zhǎng)大，當(dāng)溫度升高到一定程度后，細(xì)粒的碳化物會(huì)逐漸聚集并粗化，會(huì)出現(xiàn)更加粗大的滲碳體和鐵素體顆粒，其強(qiáng)度和硬度都較低。
1．2試驗(yàn)原理有機(jī)炸藥不同晶型之間雖分子結(jié)構(gòu)式相同，但存在空間異構(gòu)體，可以利用紅外光照射物質(zhì)后，不同結(jié)構(gòu)的基團(tuán)或官能團(tuán)產(chǎn)生不同的吸收峰來(lái)確定物的結(jié)構(gòu)，不同晶型的空間異構(gòu)體，其紅外吸收特征峰存在個(gè)體差異;采用烘箱模擬退火及回火過(guò)程熱效應(yīng)處理炸藥試樣及導(dǎo)爆索，對(duì)炸藥及索內(nèi)炸藥進(jìn)行紅外光譜分析，研究紅外吸收峰結(jié)構(gòu)變化情況與保溫試驗(yàn)溫度、時(shí)間的關(guān)系，制定熱處理工藝。
1．3試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)結(jié)合HMX轉(zhuǎn)晶溫度(158℃)，及銀質(zhì)導(dǎo)爆索常規(guī)去應(yīng)力和軟化溫度(160～175℃)，在此溫度對(duì)聚奧炸藥進(jìn)行短時(shí)間保溫，或在低于此溫度附近選擇不同溫度、保溫不同時(shí)間研究其結(jié)構(gòu)變化情況。設(shè)計(jì)選擇4步方案進(jìn)行分析并采集紅外光譜圖。即:1)175℃，保溫時(shí)間≤5h;2)160℃，保溫時(shí)間≤8h;3)150℃，保溫時(shí)間≤25h;4)130℃，保溫時(shí)間≤26h。對(duì)于4個(gè)方案，首先分析原態(tài)炸藥在不同的方案的紅外光譜圖，比較分析其與β-HMX及α-HMX晶型的相關(guān)度，以制定初步熱處理?xiàng)l件。然后依據(jù)初步熱處理?xiàng)l件制定的方案，模擬拉索熱處理過(guò)程，選擇銀導(dǎo)爆索在進(jìn)行退火處理之前和退火處理之后兩步方案，進(jìn)行模擬試驗(yàn)及紅外光譜測(cè)試，對(duì)比分析其與β-HMX標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜的相關(guān)度，研究不同保溫溫度、保溫時(shí)間與相關(guān)度的關(guān)系，確定最終的退火回火熱處理參數(shù)條件。通過(guò)試驗(yàn)研究，選擇既滿足金屬銀導(dǎo)爆索拉伸性能及導(dǎo)爆索拉制安全性，又保持晶型不發(fā)生轉(zhuǎn)變的適宜參數(shù)條件，確定熱處理工藝。
2結(jié)果與討論
2．1炸藥試驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1．1聚奧炸藥175℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至175℃，保溫3、4、5h，采集紅外光譜圖，如圖1。HMX的4種晶型中，能穩(wěn)定存在的為α、β、γ型，β型是作為含能材料使用要求的晶型，高于轉(zhuǎn)晶溫度時(shí)，其會(huì)轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的δ型，δ型在室溫下放置后會(huì)有部分轉(zhuǎn)變?yōu)棣列?，影響產(chǎn)品的性能，β及α2種晶型奧克托今炸藥的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖見(jiàn)圖2。在紅外光譜中，以β-HMX標(biāo)樣圖譜為參比，建立快速比較方法，利用軟件快速比較計(jì)算出試樣圖譜相對(duì)于標(biāo)樣圖譜吸收峰的相似程度，得到相關(guān)度數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)對(duì)圖1中3張圖譜的對(duì)比分析，結(jié)果表明:在175℃保溫3～5h過(guò)程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與常規(guī)β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為50．77%。表明聚奧炸藥在175℃保溫3h以上即發(fā)生晶型變化。
2．1．2聚奧炸藥160℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至160℃，保溫4～8h，得到保溫4、5、6、7、8h5張紅外光譜圖(疊加)，如圖3。經(jīng)過(guò)圖譜快速比較方法，結(jié)果表明:在160℃保溫4～8h過(guò)程中，其紅外吸收峰與β-HMX及α-HMX相比差異較大，與β-HMX相關(guān)度由最初的98．90%降為22．64%，表明聚奧炸藥在160℃保溫4h以上即發(fā)生晶型變化。
2．1．3聚奧炸藥150℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至150℃，保溫22h，每2h選取一份試樣，之后繼續(xù)保溫3h，每1h選取一份樣 品進(jìn)行紅外光譜分析，共采集14張紅外光譜圖進(jìn)行比較，如圖4、圖5。圖4中，自上而下依次為150℃保溫時(shí)間2、4、6、8、10、12、14h的紅外光譜比較圖;圖5依次為16、18、20、22、23、24、25h的紅外光譜比較圖，分析14個(gè)紅外光譜吸收峰相近，其結(jié)構(gòu)為β-HMX，比較分析150℃保溫不同時(shí)間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果表明:在2h至23h，相關(guān)度為97．15%以上;保溫至24h，相關(guān)度下降為91．82%，聚奧炸藥在150℃保溫23h以上晶型發(fā)生變化。
2．1．4聚奧炸藥130℃模擬保溫試驗(yàn)將聚奧炸藥加熱至130℃，保溫18h，每3h取一份，繼續(xù)保溫8h，每2h取一份樣品進(jìn)行紅外光譜分析，比較采集的10張圖譜，10個(gè)紅外光譜吸收峰相近，分析結(jié)構(gòu)為β-HMX結(jié)構(gòu)，130℃保溫不同時(shí)間圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。表1中，聚奧炸藥與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度在3h至24h為97．21%以上;繼續(xù)保溫至26h，相關(guān)度略有下降，為93．75%，表明聚奧炸藥在130℃保溫25h以上晶型才有輕微變化。
2．2銀導(dǎo)爆索試驗(yàn)結(jié)果與討論炸藥裝索后，在熱處理過(guò)程中存在熱積累、炸藥裝填密實(shí)且隔離空氣等情況;以上因素可能會(huì)影響導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥局部溫度高于散裝炸藥，因此結(jié)合裝填炸藥模擬試驗(yàn)結(jié)果，避免拉索過(guò)程熱積累，保證生產(chǎn)有一定裕度，初步確定退火溫度控制在130℃。進(jìn)行銀導(dǎo)爆索模擬試驗(yàn)。
2．2．1未退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗(yàn)生產(chǎn)中需將銀導(dǎo)爆索從10．0mm拉至1．6mm，依據(jù)試驗(yàn)確定的初步退火溫度，將炸藥裝入銀導(dǎo)爆管，在不退火的條件(即室溫)下，拉至規(guī)定值。為研究索內(nèi)保溫的熱積累效應(yīng)對(duì)炸藥的影響，對(duì)拉好的導(dǎo)爆索進(jìn)行130℃保溫試驗(yàn)，并解剖不同保溫時(shí)間下導(dǎo)爆索內(nèi)炸藥，進(jìn)行紅外光譜分析，與β-HMX、α-HMX比較，相關(guān)度分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2知，銀導(dǎo)爆索在130℃條件下，保溫時(shí)間在11h內(nèi)可保證產(chǎn)品中炸藥晶型基本不發(fā)生轉(zhuǎn)變。不退火拉索試驗(yàn)中，不僅費(fèi)力、易拉斷，而且拉制的銀導(dǎo)爆索壁厚不均勻。因此，需對(duì)銀導(dǎo)爆索進(jìn)行高溫軟化處理(即退火與回火)，恒定溫度130℃，進(jìn)行不同時(shí)間的工藝摸底試驗(yàn)。
2．2．2已退火銀導(dǎo)爆索模擬保溫試驗(yàn)對(duì)導(dǎo)爆索在130℃進(jìn)行退火1．5h后，模擬回火保溫不同時(shí)間(3～7h)，采集紅外譜圖，比較退火銀導(dǎo)爆索保溫3、5、6、7h的紅外光譜圖。分析圖6，已退火導(dǎo)爆索保溫3～7h，紅外光譜吸收峰顯示為β-HMX結(jié)構(gòu)，比較其圖譜與β-HMX紅外圖譜相關(guān)度，結(jié)果顯示與β-HMX相關(guān)度均在96%以上，未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明，某裝填聚奧炸藥的銀導(dǎo)爆索在130℃下，累計(jì)保溫7h以內(nèi)，其內(nèi)裝聚奧炸藥未發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，拉索安全且不易斷裂。以此制定了熱處理工藝。銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm室溫即可進(jìn)行;從6．0mm拉至1．6mm需軟化處理。由于退火軟化后銀導(dǎo)爆索持續(xù)拉制過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，產(chǎn)生散熱而使溫度下降，使后期拉制較為費(fèi)力。因此為保證生產(chǎn)中易于拉索，采用130℃間斷性的退火軟化，然后于此溫度回火保溫，重復(fù)多次，拉至規(guī)定值，總體累計(jì)時(shí)間小于7h。依此進(jìn)行生產(chǎn)工藝試驗(yàn)，綜合兩結(jié)果，最終確定了熱處理工藝條件為:某銀導(dǎo)爆索由10．0mm拉至6．0mm，室溫放置1h，拉至5．0mm，按130℃、1h退火，拉至4．4mm、3．5mm、2．5mm，各按130℃、0．5h退火，拉至1．6mm，按130℃、1．5h退火。
1.2激光熱處理技術(shù)激光熱處理技術(shù)主要是利用激光對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理。由于激光穿透力強(qiáng)，因此可以實(shí)現(xiàn)其他熱處理方式達(dá)不到的效果，使金屬材料表面硬度增強(qiáng)，性能提高。使用電腦控制激光熱處理技術(shù)，可以大大提高效率，實(shí)現(xiàn)熱處理自動(dòng)化。
1.3真空熱處理技術(shù)真空熱處理技術(shù)利用真空作為金屬材料熱處理的環(huán)境，可以縮短時(shí)間，提高效率，減少有毒氣體的排放，有明顯的節(jié)能效果和環(huán)保效果。目前，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，真空熱處理技術(shù)還在不斷研究和更新，力求在無(wú)氧環(huán)境的基礎(chǔ)上填充惰性氣體作為熱處理環(huán)境，使熱處理效率更高。
1.4超硬涂層技術(shù)超硬涂層技術(shù)可以提高材料表面硬度，使其更加耐用，提高性能，是目前應(yīng)用范圍較為廣泛的熱處理技術(shù)之一。隨著現(xiàn)代金屬材料加工技術(shù)的不斷發(fā)展，超硬涂層技術(shù)采用電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便該技術(shù)更好地應(yīng)用。
1.5振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)依靠振動(dòng)原理穩(wěn)定金屬材料性能，可以有效防止金屬材料變形。振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)采用計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，既可以減少生產(chǎn)時(shí)間，提高效率，還能夠降低成本，節(jié)能減耗，克服了傳統(tǒng)熱處理技術(shù)的不足。
2金屬材料熱處理工藝與技術(shù)展望
隨著金屬材料熱處理工藝與技術(shù)的不斷發(fā)展，誕生了許多熱處理技術(shù)。其中，可控氣氛熱處理就是較為成熟的熱處理技術(shù)之一。可控氣氛，顧名思義，就是一種可以控制和保護(hù)的氣氛，是一種保護(hù)金屬材料的氣體介質(zhì)?？煽貧夥湛梢杂行ПＷo(hù)金屬材料的表面性能，使熱處理過(guò)程更為完善。對(duì)于鋼制工件而言，可控氣氛熱處理極為適合，可以給鋼材料提供更為妥善的保護(hù)。這是因?yàn)殇撛跓崽幚砀邷刂泻苋菀妆谎趸?，表面破壞較為嚴(yán)重，但可控氣氛熱處理卻能夠避免鋼被氧化。對(duì)于其他金屬材料而言，可控氣氛熱處理同樣適用，在尺寸上可以調(diào)控，使操作更加靈活。目前，可控氣氛熱處理的應(yīng)用較為廣泛，但依然有很大的局限性。因此，未來(lái)的金屬材料熱處理工藝和技術(shù)需更加普及，才會(huì)有更廣泛的發(fā)展空間。
保溫1h后，取出模具和閥片放到工作臺(tái)上，快速擰緊螺栓，再放到爐子中保溫0.5h。根據(jù)閥片的變形程度、金相組織和硬度值，最后確定最優(yōu)熱處理參數(shù)。為了檢測(cè)閥片的變形量和變形角度，將淬火和回火后的變形件垂直于桌面放置，如圖4所示?？潭瘸咚椒胖糜谧烂娌⑴c彈簧片成90°角，用相機(jī)拍攝，利用Photoshop軟件在A面上做一條水平的直線，再通過(guò)B點(diǎn)和變形量最大的C點(diǎn)做兩條平行于A面的直線，測(cè)量B點(diǎn)和C點(diǎn)的水平距離以及A面與B面的角度。測(cè)量熱處理后閥片的硬度，制備金相試樣，采用硝酸酒精侵蝕并觀察組織。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)擰入螺絲的扣數(shù)調(diào)整預(yù)緊力的大小，擰入越多，施加的預(yù)緊力越大。通過(guò)調(diào)整第一階段回火后擰入螺絲的扣數(shù)來(lái)研究預(yù)緊力對(duì)閥片變形校正程度的影響，結(jié)果如圖5所示。圖5不同預(yù)緊力下回火件效果圖1號(hào):一扣螺絲2號(hào):二扣螺絲3號(hào):三扣螺絲閥片裝夾模具時(shí)，擰緊程度對(duì)淬火變形有一定的影響。擰緊一扣螺絲，閥片變形量為0.35mm。擰緊二扣螺絲，變形量為0.3mm。擰緊三扣螺絲時(shí)，變形量為0.25mm。可見(jiàn)在第二階段回火前擰入螺絲時(shí)，隨著螺絲擰緊程度的增加，閥片的變形量變小。
調(diào)整模具厚度為5mm和10mm，研究模具厚度對(duì)回火校正效果的影響，結(jié)果如圖6所示。測(cè)量A面和B面的角度發(fā)現(xiàn)，380℃回火時(shí)，模具厚度對(duì)變形角度影響不大。當(dāng)回火溫度為400℃時(shí)，模具越厚，變形角度越小，但不管模具厚度是5mm還是10mm，A面和B面的角度均小于0.5°，說(shuō)明兩平面基本平行。測(cè)量閥片整個(gè)表面的變形量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模具越厚，A面的變形量越小，但兩個(gè)厚度的模具校正后，閥片變形量均小于0.5mm，基本保持平整。為了防止模具因高溫變形，選擇模具的厚度為10mm?；鼗饻囟葹?80℃、400℃、430℃時(shí)閥片的金相組織如圖7所示?？梢钥闯?，三種回火溫度下，組織均為回火屈氏體和回火索氏體。隨著回火溫度的升高，回火索氏體的量增加，回火屈氏體的量降低。測(cè)量不同回火溫度下閥片的變形角度和顯微硬度，結(jié)果如表1所示，可以看出，回火溫度升高，閥片的變形角度降低?；鼗饻囟葹?00℃時(shí)閥片的變形角度也符合要求。隨著回火溫度的升高，閥片的顯微硬度逐漸降低。離合器要求彈簧閥片的HRC在48-53之間。從提高模具壽命和節(jié)約能源的角度考慮，選擇回火溫度為400℃，該溫度下回火能滿足閥片的彈性和硬度要求。
2力學(xué)性能
表4為不同回火溫度下試件的力學(xué)性能測(cè)試?？梢钥闯?，隨著回火溫度的升高，SA738Gr.B鋼的屈服強(qiáng)度逐漸降低，630℃回火處理后要比690℃回火處理后高出98MPa。同樣，抗拉強(qiáng)度也隨著淬火溫度的升高而逐漸降低。在抗沖擊性能方面，不同回火溫度下的沖擊性能有所變化，但是變化幅度不大，在690℃下回火試樣的沖擊韌度較高。綜上所述，SA738Gr.B鋼的最佳熱處理工藝是920℃淬火，保溫30min，之后在630℃下回火，保溫60min。
3實(shí)驗(yàn)結(jié)果的工業(yè)化應(yīng)用
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在首鋼應(yīng)用該熱處理方案對(duì)SA738Gr.B鋼進(jìn)行工業(yè)化熱處理。熱處理完成后隨機(jī)抽取鋼板分別截取表面、1/4斷面、心部斷面進(jìn)行金相觀察，金相組織如圖3所示?？梢钥闯?，經(jīng)回火處理后，鋼板組織主要為貝氏體，各斷面組織沒(méi)有差異，表面組織更為細(xì)密。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本相同。表5為試樣的室溫拉伸性能測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯?，1/4處和1/2處的室溫橫向拉伸性能變化不大，同實(shí)驗(yàn)室結(jié)果相比，在1/4的力學(xué)性能較吻合，因此經(jīng)工業(yè)熱處理后的鋼板具有了良好的力學(xué)性能，能更好的滿足核電站建設(shè)用鋼的標(biāo)準(zhǔn)。圖4為工業(yè)熱處理后鋼板的低溫抗沖擊性能測(cè)試結(jié)果?？梢钥闯?，即使溫度降至-80℃，鋼板仍然有150J左右的沖擊吸收能。而在-20℃至-40℃，沖擊吸收能保持在280J左右?？梢?jiàn)，經(jīng)工業(yè)熱處理后的SA738Gr.B鋼具有優(yōu)良的低溫抗沖擊性能。
一、使用外加劑提高有關(guān)效益
混凝土中摻加有關(guān)外加劑，如高效減水劑和早強(qiáng)劑，可使混凝土的7天強(qiáng)度提高1倍以上，降低泌水率，提高減水率，并在標(biāo)養(yǎng)28天后抗壓強(qiáng)度比可達(dá)到150％以上，這樣在配制高強(qiáng)或超高強(qiáng)度混凝土就易于實(shí)現(xiàn)。在混凝土摻加有關(guān)外加劑提高強(qiáng)度同時(shí)，改善了其和易性和泌水性，調(diào)節(jié)含氣量，提高耐腐蝕性，減弱堿－集料反應(yīng)，提高鋼筋抗銹能力，提高粘結(jié)力，這不但擴(kuò)大了混凝土的使用范圍，并節(jié)省了建筑材料，節(jié)約水泥或替代特種水泥。而在混凝土中摻加緩凝型減水劑，可調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間、改善可泵送性，延緩了砼凝結(jié)時(shí)間和硬化時(shí)間，可滿足不同工程，特別是大體積混凝土工程的施工及質(zhì)量要求。在混凝土中選用外加劑時(shí)，要同時(shí)考慮水泥的品種和其他成分的特性，并根據(jù)目的不同選擇不同類型減水劑，選用時(shí)既要考慮經(jīng)濟(jì)性，又要注意減水劑的質(zhì)量穩(wěn)定性。如遇到水泥和外加劑不適應(yīng)的問(wèn)題，必須通過(guò)試驗(yàn)排除有關(guān)因素，選擇適當(dāng)?shù)臏p水劑類型，分析水泥有關(guān)質(zhì)量問(wèn)題，確定合適摻量，砼配合比影響等。在幾種外加劑復(fù)合使用時(shí)，需注意品種之間的相容性及對(duì)砼性能的影響，使用前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)，如聚羧酸系高性能減水劑與萘系減水劑不宜復(fù)合使用。隨著混凝土外加劑的發(fā)展和應(yīng)用，克服了工程中存在的“強(qiáng)度低、自重大、脆性高”等弱點(diǎn)，并確保了工程施工的連續(xù)性，大大縮短了工期，推動(dòng)了流態(tài)混凝土技術(shù)及泵送澆注新工藝的發(fā)展，加速了商品混凝土的發(fā)展。而商品混凝土的發(fā)展給我國(guó)建筑業(yè)帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)效益，進(jìn)一步推動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展和建筑技術(shù)的提高。
二、實(shí)現(xiàn)混凝土施工中的低用水量的技術(shù)途徑
混凝土工作性特性是流動(dòng)性和其強(qiáng)度的控制，主要取決于混凝土單位用水量和水灰比（水膠比）。我國(guó)現(xiàn)行混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中混凝土用水量的取值是依據(jù)混凝土坍落度和石子最大粒徑確定的。設(shè)計(jì)高性能混凝土配合比時(shí)，用水量仍以滿足其工作性為條件，按規(guī)范所列經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用。往往用水量的多少，對(duì)控制砼強(qiáng)度的高低是有直接影響因素。有時(shí)在未使用有關(guān)外加劑時(shí)候，使用一定用水量時(shí)雖然滿足了和易性（即坍落度要求），但是其強(qiáng)度往往上不去，甚至達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，這是因?yàn)樗冶却罅?，并且水泥的用量又要滿足有關(guān)規(guī)范要求，所以就無(wú)法設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的配合比；而砼在較低塌落度時(shí)候，強(qiáng)度是比較容易提高的，但其和易性是不行的。所以，為了既保證和易性又要保證強(qiáng)度的不降低甚至提高，就必須使用有關(guān)外加劑。許多流動(dòng)性混凝土利用高效減水劑的減水作用，改善了混凝土的和易性，并減少水泥用量，不僅達(dá)到同樣的混凝土標(biāo)號(hào)，節(jié)約了水泥15%～25%，而且使流動(dòng)性混凝土施工省力、工效提高、造價(jià)低，大大滿足了現(xiàn)代化施工要求和特種工程需要。
三、需掌握外加劑的摻量
每種外加劑都有適宜的摻量，并且由于生產(chǎn)廠家的不同，即使同一種型號(hào)外加劑，不同的用途都有不同的適宜的摻量。而且不能單憑廠家推薦用量來(lái)確定摻量，還需要通過(guò)試驗(yàn)試拌來(lái)確定。如果在摻量過(guò)大，不僅在經(jīng)濟(jì)上不合理，而且可能造成質(zhì)量事故。如對(duì)有引氣、緩凝作用的減水劑，尤其要注意不能超摻量。如對(duì)于粉劑和水劑又有不同摻量要求，粉劑摻量需少點(diǎn)，因其濃度更高，不宜大量摻入。高效減水劑摻量過(guò)小，失去高效能作用，而摻量過(guò)大(>1.5%)，則會(huì)由于泌水而影響質(zhì)量。氯離子的限制是有要求的，過(guò)量會(huì)引起鋼筋銹蝕等等來(lái)控制外加劑的摻量?？傊?，影響外加劑摻量的因素較多，在摻加減水劑之前，需通過(guò)試驗(yàn)取得用途不同的適量摻量，有關(guān)試驗(yàn)可根據(jù)國(guó)標(biāo)《混凝土外加劑GB8076-2008》和有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所摻的外加劑量的減水率、泌水率、含氣量、凝結(jié)時(shí)間之差、抗壓強(qiáng)度比、收縮性等進(jìn)行試驗(yàn)。
外加劑需采用適宜的摻加方法。在混凝土攪拌過(guò)程中，外加劑的摻加方法對(duì)外加劑的使用效果影響較大。如減水劑摻加方法大體分為先摻法(在拌合水之前摻入)、同摻法(與拌合水同時(shí)摻入)、滯水法(在攪拌過(guò)程中減水劑滯后于水2～3min加入)、后摻法(在拌合后經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才按1次或幾次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中，再經(jīng)2次或多次攪拌)。不同的摻加方法將會(huì)帶來(lái)不同的使用效果，不同品種的減水劑，由于作用機(jī)理不同，其摻加方法也不一樣。影響外加劑摻加方法的因素主要有水泥品種、減水劑品種、減水劑摻量、摻加時(shí)間及復(fù)合的其它外加劑等，均宜通過(guò)試拌確定。
四、新型外加劑中的聚羧酸高性能減水劑
該品種減水劑是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)開(kāi)發(fā)的新型品種，具有“流狀”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有帶有游離的羧酸陰離子團(tuán)的主鏈和聚氧乙烯基側(cè)鏈組成，用改變單體的種類，比例和反應(yīng)條件可生產(chǎn)出各種不同性能和特性的高性能減水劑。而由分子設(shè)計(jì)引入不同功能團(tuán)可生產(chǎn)出早強(qiáng)型、標(biāo)準(zhǔn)型和緩凝型高性能減水劑。其具有更高的減水率、更好塌落度保持性能、較小干燥收縮，且具有一定引氣性能的減水劑。
聚羧酸高性能減水劑主要技術(shù)特征：
4.1聚羧酸系高效減水劑摻量低，減水率高聚數(shù)酸系高效減水劑摻量占膠凝材料的0.80%-1.25%，減水率可達(dá)（20-35）%，與粉煤灰配合使用，使得水膠比較低，適應(yīng)配制中、高強(qiáng)度的高性能混凝土。
4.2混凝土流動(dòng)性大，坍落度損失小由于聚羧酸系高效減水劑良好的分散穩(wěn)定性，聚羧酸系高效減水劑所配制的大流動(dòng)性混凝土（坍落度≥180mm）經(jīng)時(shí)損失小，一小時(shí)基本無(wú)坍落度損失，二小時(shí)經(jīng)時(shí)損失小于15%，彌補(bǔ)了常用萘系高效減水劑配制的混凝土坍落度損失大、易泌水等方面的缺陷，與粉煤灰配合使用，減水劑的小摻量即可獲得優(yōu)異的流動(dòng)性，適應(yīng)生產(chǎn)商品混凝土的工藝要求，特別對(duì)于泵送混凝土不易發(fā)生堵管現(xiàn)象。
4.3與膠凝材料的適應(yīng)性良好工程實(shí)踐中，不同廠家生產(chǎn)的水泥配制泵送混凝土，同時(shí)摻有大量的粉煤灰，聚羧酸系高效減水劑摻入后，與不同水泥的相容性較好，無(wú)明顯泌水離析、阻礙混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的現(xiàn)象產(chǎn)生，并因其高減水率，適應(yīng)與粉煤灰配合使用，減小了粉煤灰混凝土的收縮，又使混凝土可泵性得到明顯改善，而且提高了混凝土的耐久性。混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí)，水泥用量增加，減水劑用量隨著少量增加，水膠比下降，混凝土強(qiáng)度提高；不同設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，減水劑用量隨著膠凝材料用量增加而少量增加，水膠比下降，混凝土的強(qiáng)度隨之提高，但混凝士和易性總體保持穩(wěn)定，坍落度可達(dá)（180-240）mm。
1污水處理廠對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的處理工藝流程
污水處理廠對(duì)城鎮(zhèn)生活污水采取的是分級(jí)處理方式。一級(jí)處理是對(duì)污水進(jìn)行最基本的初步處理，主要是通過(guò)過(guò)濾、沉淀等比較普遍的方式除去污水中的懸浮顆粒以及膠狀物質(zhì)，并初步調(diào)節(jié)生活污水的pH值，城市生活污水經(jīng)過(guò)一級(jí)初步處理仍然達(dá)不到國(guó)家污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行后續(xù)的二級(jí)處理。采用生物處理方法對(duì)城鎮(zhèn)污水進(jìn)行二級(jí)處理，目的是除去生活污水中溶解有機(jī)物，還可以將一級(jí)處理中過(guò)濾干凈的懸浮顆粒和膠狀物一并分解除去。城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后基本可以達(dá)到國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。但為了使污水得到進(jìn)一步的凈化和處理，降低污水對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境造成的損害與破壞，需要進(jìn)行城鎮(zhèn)生活污水的三級(jí)處理。三級(jí)處理是對(duì)經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后的污水的再凈化，該過(guò)程會(huì)發(fā)生一些物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)以及生物反應(yīng)，最終達(dá)到除去溶解在污水中的有機(jī)物、不容易進(jìn)行生物降解的有機(jī)物、礦物質(zhì)、氮磷化合物、病原體以及其他類物質(zhì)。城鎮(zhèn)生活污水經(jīng)過(guò)污水處理廠的三級(jí)處理后就可以達(dá)到工業(yè)用水的基本要求，如果處理過(guò)程比較嚴(yán)格，就會(huì)獲得更好的處理效果，理想狀況下亦可當(dāng)作生活用水供城鎮(zhèn)居民使用。
2我國(guó)主要的鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工藝
2.1淹沒(méi)式生物膜工藝
目前，淹沒(méi)式生物膜工藝被廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)生活污水的處理過(guò)程中，處理效果較為明顯。淹沒(méi)式生物膜工藝中的生物載體主要是由具備彈性的生物環(huán)填料、球形懸浮狀填料以及軟性填料組成，曝氣池中生物的存在狀態(tài)有兩種，分別是懸浮狀態(tài)和固定狀態(tài)，選用該種工藝進(jìn)行城鎮(zhèn)生活污水的處理需要進(jìn)行后續(xù)的再次沉淀，目的是進(jìn)行固液分離。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）生物種類和生物量較多，對(duì)污水的處理能力較強(qiáng)，處理效果也較好；（2）對(duì)污水的水質(zhì)和水量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，工藝性能比較穩(wěn)定，不易被破壞；（3）成本費(fèi)用較低，操作簡(jiǎn)便，易于運(yùn)行。綜上所述，淹沒(méi)式生物膜工藝具有低耗能、高效率、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)，是處理城鎮(zhèn)生活污水的最佳選擇。
2.2氧化塘處理工藝
氧化塘處理工藝也是當(dāng)前用的較為廣泛的一種城鎮(zhèn)生活污水處理工藝，是利用水中天然存在的各種藻類植物和具有分解作用的微生物對(duì)城鎮(zhèn)生活污水進(jìn)行處理，發(fā)生一系列的需氧、厭氧生物反應(yīng)的天然或人工建造的池塘。該工藝是通過(guò)天然的生物凈化作用達(dá)到對(duì)生活污水進(jìn)行處理的目的。該處理工藝的優(yōu)點(diǎn)：氧化塘的修建是在現(xiàn)有河道的基礎(chǔ)上進(jìn)行，投資成本低，而且可以利用處理后的污水進(jìn)行水生植物和生物的養(yǎng)殖，從而實(shí)現(xiàn)處理后城鎮(zhèn)生活污水的再利用。不足之處：對(duì)城鎮(zhèn)生活污水的處理效率較低、占據(jù)較大的空間面積，更嚴(yán)重的是該工藝的設(shè)計(jì)和操作一旦出現(xiàn)問(wèn)題，很容易造成水體的二次污染，使水資源滋生大量的蚊蟲(chóng)等危害人體健康的生物。
3污水處理技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)
3.1高效率、低成本的污水處理技術(shù)
由于我國(guó)仍是發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚不發(fā)達(dá)，我們現(xiàn)在的主要資金還是運(yùn)用到了經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，在污水排放量一天天增加的同時(shí)，我們的污水處理技術(shù)卻不能以相同的速度提高，盡管政府已把部分資金投入到污水處理技術(shù)方面，但是還相差甚遠(yuǎn)，先進(jìn)的設(shè)備成本過(guò)高，迫使許多政府機(jī)構(gòu)放棄投資。因此我們需要努力爭(zhēng)取更大的支持、加大污水處理的投資，但也不能僅靠擴(kuò)大投資來(lái)增加更多的污水處理，我們需要利用有限的投資提高污水處理的規(guī)模及標(biāo)準(zhǔn)，研究開(kāi)發(fā)低成本、低投資、高效率的污水處理新技術(shù)和新設(shè)備，這將是我們未來(lái)發(fā)展的首要任務(wù)。
3.2大力發(fā)展污泥處理技術(shù)
在我們處理城市污水的同時(shí)，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生許多的污泥，且污泥中含有的污染物濃度更高，所以處理好污泥也是我們處理污水的最重要的工作之一，可是怎樣才能處理好污泥，這對(duì)我們發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的難題。我國(guó)的有關(guān)環(huán)保部門(mén)規(guī)定，因污泥量中含有大量的有毒有害物質(zhì)，如果不處理就會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響，因此污泥必須進(jìn)行妥善的處理。因城市污水產(chǎn)生的污泥含水率極高，所以在污水處理的過(guò)程中產(chǎn)生的污泥量也特別多，雖然我們不能阻止污泥的產(chǎn)生，可是我們可以讓污泥量減少：一是我們可以從源頭去減少污泥量的排放，這樣在污泥處理中也會(huì)減少費(fèi)用；二是對(duì)處理污泥量的力度提高，但是第二種方法是我們大多數(shù)人不能接受的，因?yàn)檫@樣會(huì)使成本更高，所以我們都會(huì)選擇簡(jiǎn)單、節(jié)省成本的第一種方法，這就需要我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)更為有效的技術(shù)，以解決污泥處理的問(wèn)題。
4結(jié)語(yǔ)
我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水的處理任重而道遠(yuǎn)，只有加大對(duì)污水處理的重視，才能保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)和諧社會(huì)的發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的越來(lái)越快，我們可以使用的水資源也會(huì)越來(lái)越匱乏，而我國(guó)的污水處理技術(shù)水平非常有限，我們需要進(jìn)一步去開(kāi)發(fā)新的技術(shù)和新的設(shè)備，這樣我們的生活環(huán)境才會(huì)改善，我們的生活質(zhì)量才會(huì)提高，我們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)才能源源不斷地得到發(fā)展。
作者:馬三貴 單位:河南恒安環(huán)?？萍加邢薰?/p>
在煉廠一般都采用利用油、水的比重差進(jìn)行油水分離的隔油池。其中比重小于1的油品上浮至水面而得到回收；比重大于1的其他機(jī)械雜質(zhì)沉于池底。所以，隔油池同時(shí)又是沉淀池，但主要起除油作用。
（2）浮選。
浮選就是向污水中通入空氣，使污水中的乳化油粘附在空氣泡上，隨氣泡一起浮升至水面。一般為了提高浮選效果，向污水中投加少量浮選劑。由于煉廠的生產(chǎn)污水中本身含有某些表面活性劑，如脂肪酸鹽、環(huán)烷酸鹽、磺酸鹽等，故不需另外加入浮選劑，也能獲得較好的浮選效果。所以，近幾年來(lái)在國(guó)內(nèi)外都廣泛地用它來(lái)處理煉廠的含油污水。
（3）絮凝。
對(duì)于顆粒直徑小于10-5m的油粒，一般稱之為乳化油。這種乳化油由于其表面吸附有水分子，此水層使油粒不能相互聚合。另外，因油粒表面帶有相同電荷，由于靜電排斥作用也妨礙油粒間的相互聚合而在水中呈穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。這兩種因素構(gòu)成了乳化油在水中的穩(wěn)定狀態(tài)。再者，油粒間由于水分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的布朗運(yùn)動(dòng)，促使油粒相互碰撞聚合而變成較大的油粒，以及由于范德華力所產(chǎn)生的油粒間相互吸引力，促使它們相互聚合，以上所有這些因素就構(gòu)成了油粒的不穩(wěn)定因素。為了使具有這種特性的油粒凝聚，就應(yīng)消除其穩(wěn)定因素。絮凝法的基本原理主要是根據(jù)油粒穩(wěn)定因素之一——靜電排斥力發(fā)生電中和作用的現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行絮凝。僅用雙電層原理來(lái)解釋絮凝原理尚有許多現(xiàn)象不能說(shuō)明，因此絮凝作用還應(yīng)考慮金屬氧化物的水化物對(duì)油粒的吸附、包圍圈帶等各種現(xiàn)象的綜合作用。
（4）過(guò)濾。
含油污水中油粒和懸浮物質(zhì)在通過(guò)濾層時(shí)被截留在濾層中間，一般污水中的懸浮物質(zhì)的粒度同砂層中的空隙相比要小得多，這種微小的顆粒在砂層中被截留下來(lái)的現(xiàn)象，許多學(xué)者試用下列作用來(lái)解釋：篩濾作用、沉淀作用、化學(xué)吸附作用、物理吸附作用、附著作用及絮凝形成作用，這些作用中，到底哪一種對(duì)過(guò)濾起著決定性的作用，不同的研究者提出了不同的看法，至今還未建立一個(gè)統(tǒng)一的、肯定的說(shuō)法。
2含硫、氨、酚污水處理工藝
煉廠在渣油焦化、催化裂化、加氫精制等二次加工過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生一定量的過(guò)程凝縮水，其中含有較多的硫化物、氨和酚類，一般稱為含硫污水。它的排量不大，但如不經(jīng)任何處理直接排入煉廠排水系統(tǒng)，則將嚴(yán)重地破壞隔油池操作流程，影響污水處理構(gòu)筑物的正常運(yùn)行。
（1）水蒸汽汽提法。
水蒸氣汽提法就是把水蒸汽吹進(jìn)水中，當(dāng)污水的蒸汽壓超過(guò)外界壓力時(shí)，污水就開(kāi)始沸騰，這樣就加速了液相轉(zhuǎn)入氣相的過(guò)程；另一方面當(dāng)水蒸氣以氣泡形態(tài)穿過(guò)水層時(shí)，水和氣泡表面之間就形成了自由表面，這時(shí)液體就不斷地向氣泡內(nèi)蒸發(fā)擴(kuò)散。當(dāng)氣泡上升到液面時(shí)就開(kāi)始破裂而放出其中的揮發(fā)性物質(zhì)，所以數(shù)量較多的水蒸氣汽提擴(kuò)大了水的蒸發(fā)面，強(qiáng)化了過(guò)程的進(jìn)行。工業(yè)污水中的揮發(fā)性溶解物質(zhì)如硫化氫、氨、揮發(fā)性酚等都可以用蒸汽蒸餾的方法從污水中分離出來(lái)。
（2）含酚污水的處理。
酚既能溶于水，又能溶于有機(jī)溶劑如苯、輕油等。水和有機(jī)溶劑是兩種互不相溶的液體，利用酚在這兩種液體中的溶解度不相同（酚在有機(jī)溶劑中的溶解度較水大），把某種有機(jī)溶劑如苯加入酚水中，經(jīng)過(guò)充分混合后，酚就會(huì)逐漸溶于苯中，再利用水和苯的比重差進(jìn)行分離。因此可以利用此原理從污水中把酚提取出來(lái)。但為了獲得較高的脫酚效率，需要采用對(duì)酚的分配系數(shù)高又與水互不相溶、不易乳化、損耗小、價(jià)格低廉、來(lái)源容易的有機(jī)溶劑作萃取劑。
3生物氧化法
利用大自然存在著大量依靠有機(jī)物生活的微生物來(lái)氧化分解污水中的有機(jī)物質(zhì)，運(yùn)行費(fèi)用比用化學(xué)氧化法低廉。這種利用微生物處理污水的方法叫作生物氧化法。由于它能有效地除去污水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，所以一般煉廠都采用它作為凈化低濃度含酚污水的主要方法之一。
4深度處理
煉廠污水經(jīng)過(guò)隔油、浮選（一級(jí)處理）和生化處理（二級(jí)處理）等構(gòu)筑物凈化后，水質(zhì)仍然達(dá)不到國(guó)家制定的排入地面水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了防止惡化環(huán)境，消除其對(duì)水體、水生生物和人畜的危害，對(duì)某些地處水源上游和沒(méi)有大量水源可作稀釋水的煉廠來(lái)說(shuō)，就必須對(duì)排出污水進(jìn)行深度處理（亦稱三級(jí)處理或拋光處理）。深度處理方法很多，但一般都由于技術(shù)比較復(fù)雜，處理成本過(guò)高，而未被生產(chǎn)上廣泛采用，尚有待進(jìn)行深入研究和改進(jìn)。目前從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)看，活性炭吸附法、臭氧氧化法，對(duì)徹底凈化煉廠污水，使其達(dá)到排入水體或回收利用方面頗有價(jià)值。
（1）活性炭吸附法。
活性炭吸附污水中的雜質(zhì)屬于物理吸附。其原理是由于活性炭是松散多孔性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，具有很大的比表面積，一般可達(dá)1000m2/g。在它的表面粒子上存在著剩余的吸引力而引起對(duì)污水中雜質(zhì)的吸附。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外利用活性炭吸附處理煉廠一級(jí)或二級(jí)出水，取得了良好的效果，綜合起來(lái)，可得到以下的主要試驗(yàn)結(jié)果：①用活性炭吸附法凈化煉廠污水生化需氧量可脫除80%，出水中酚含量<0.02mg/L；②使水產(chǎn)生臭味的有機(jī)污染物，較其他有機(jī)污染物更容易脫除，在凈化過(guò)程中它們首先被吸附掉；③在使用活性炭吸附前，污水應(yīng)經(jīng)過(guò)預(yù)處理，使固體懸浮物小于60mg/L，油含量達(dá)到20mg/L以下，這樣可以減輕活性炭的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)操作時(shí)間，減少再生頻率，降低再生費(fèi)用；④每公斤活性炭可吸附0.3~0.5kg以化學(xué)耗氧量衡量的有機(jī)物，吸附飽和后的活性炭可用烘焙法再生，再生損失約為5%~10%；⑤活性炭的粒徑對(duì)吸附速度影響較大，一般水處理活性炭采用8~30目較合適。
（2）臭氧氧化法。
臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，所以在西歐各國(guó)被廣泛用于給水處理的殺菌、脫色和除臭處理。目前國(guó)內(nèi)外已開(kāi)始大規(guī)模地研究把臭氧氧化用于工業(yè)污水的最終處理，并取得了良好的效果。
5其他處理工藝
除了上述幾種常見(jiàn)的采油廢水處理工藝外，近幾年來(lái)也出現(xiàn)了一些新技術(shù)。文獻(xiàn)[1-2]指出，越來(lái)越多的膜分離技術(shù)開(kāi)始用于油田采出水處理，膜分離技術(shù)是利用膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行分離和提純的技術(shù)。膜法處理可以根據(jù)廢水中油粒子的大小，合理地確定膜截留分子量。文獻(xiàn)[3-4]指出，生物吸附法是一種較為新穎的處理含重金屬?gòu)U水的方法，具有高效、廉價(jià)的潛在優(yōu)勢(shì)。所謂生物吸附法就是利用某些生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來(lái)吸附溶于水中的金屬離子，再通過(guò)固液兩相分離來(lái)去除水溶液中金屬離子的方法。
在實(shí)際熱處理中，較多的是采用連續(xù)冷卻熱處理。為了對(duì)在連續(xù)冷卻條件下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變進(jìn)行定性分析，可以將鑄鐵的冷卻曲線繪制到C曲線上。如圖4所示，當(dāng)冷卻速度為V1時(shí)，冷卻曲線與C曲線有b1和a1兩個(gè)交點(diǎn)，分別表示珠光體轉(zhuǎn)變結(jié)束和開(kāi)始。將冷卻速度提高到V2，轉(zhuǎn)變溫度降低，轉(zhuǎn)變開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間都縮短。如果將冷卻速度提高到臨界冷卻速度V''''c以上，則冷卻曲線與轉(zhuǎn)變終了線不相交，這說(shuō)明一部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，而其余部分被過(guò)冷到Ms點(diǎn)以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。雖然應(yīng)用C曲線可以定性地分析過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變，但是由于連續(xù)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的孕育期與等溫轉(zhuǎn)變有所不同，上述分析在數(shù)值上存在著一定的偏差。因此，在分析過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻時(shí)比較多的是采用過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）。圖5是共析成分奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，為便于對(duì)比，圖中還畫(huà)出了C曲線。與其C曲線相比，連續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間和開(kāi)始溫度降低。圖中CC''''線為轉(zhuǎn)變中止線，表示冷卻曲線與此線相交時(shí)轉(zhuǎn)變并未完成，但奧氏體分解停止，剩余部分被冷卻到更低的溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。許多因素都會(huì)影響奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，如奧氏體化溫度、化學(xué)成分、加熱速度。因此，實(shí)際鑄鐵的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與圖5有比較大的出入。圖6是一種球墨連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，冷卻曲線下面的數(shù)據(jù)為硬度（HV10）。
鑄鐵的正火處理主要是為了增強(qiáng)其強(qiáng)度和耐磨性，主要用于灰鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。下面重點(diǎn)探討灰鑄鐵、球墨鑄鐵的正火處理。（1）灰口鑄鐵的正火工藝灰口鑄鐵在提高加熱溫度后，可使奧氏體碳含量增加，從而使冷卻后珠光體量增加，具體的加熱溫度根據(jù)灰口鑄鐵共晶滲碳體量不同而有所不同，當(dāng)共晶滲碳體較多時(shí)，溫度為900~950℃；當(dāng)較少時(shí)，溫度為850~900℃。保溫時(shí)間一般為1~3小時(shí)。保溫后采用冷卻，這樣可以使珠光體含量增加，冷卻方式可采用噴霧冷卻、風(fēng)冷或空氣冷卻。（2）球墨鑄鐵的正火處理球墨鑄鐵的正火處理主要分四種：高溫奧氏體化正火和兩階段正火所得到的基體組織都為少量鐵素體（牛眼狀）和少量鐵素體；部分奧氏體化正火和高溫不保溫正火所得到的基體組織都為鐵素體（破碎狀）和珠光體。這四種球墨鑄鐵正火處理的目的和處理規(guī)范，如圖7所示。
淬火是為了提高鑄件的各種性能，如提高其耐磨性、硬度等。而回火是為了降低淬火中產(chǎn)生的應(yīng)力，是一種后處理方法。（1）抗磨白口鑄鐵的淬火及回火工藝以不同牌號(hào)的抗磨白口鑄鐵為例。KmT-BCr2Mo1Cu1抗磨白口鑄鐵，轉(zhuǎn)化退火工藝為：940~960℃保溫1~6h，緩冷至760~780℃保溫4~6h，緩冷至600℃以下出爐空冷，淬火工藝：960~1000℃保溫1~6h，出爐空冷；回火工藝為：200~300℃保溫4~6h，出爐空冷；KmTBCr15Mo2-DT抗磨白口鑄鐵，轉(zhuǎn)化退火工藝：920~960℃保溫1~8h，緩冷至700~750℃保溫4~8h，緩冷至600℃以下出爐空冷，淬火工藝：920~1000℃保溫2~6h，出爐空冷，回火工藝：200~300℃保溫2~8h，出爐空冷；KmT-BCr20Mo2Cu1抗磨白口鑄鐵，轉(zhuǎn)化退火工藝：920~960℃保溫1~8h，緩冷至700~750℃保溫4~10h，緩冷至600℃以下出爐空冷，淬火工藝：960~1020℃保溫2~6h，出爐空冷，回火工藝：200~300℃保溫2~8h，出爐空冷。（2）球墨鑄鐵的淬火及回火工藝球墨鑄鐵的淬火分為部分及完全奧氏體化后淬火兩種。部分奧氏體化后淬火：加熱到共析轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)（即加熱時(shí)共析轉(zhuǎn)變的上、下限之間），在淬火后為馬氏體和少量分散分布的鐵素體，再回火。270~350HB，aK20~40J/cm2；完全奧氏體化后淬火：一般加熱到Ac1（加熱時(shí)共析轉(zhuǎn)變溫度）上限以上30~50℃，普通球墨鑄鐵850~880℃，淬火后為馬氏體組織，再回火。HRC＞50，aK10~20J/cm2。球墨鑄鐵的回火分為以下三種：低溫回火（140~250℃）：馬氏體逐漸分解，析出碳化物微粒，形成含碳量比淬火馬氏體少的回火馬氏體。最終組織為球墨、殘余奧氏體和細(xì)針狀回火馬氏體；中溫回火（350~500℃）：馬氏體分解終了，形成一種混合組織，又稱屈氏體，為細(xì)小彌散滲碳體質(zhì)點(diǎn)和鐵素體的混合物；高溫回火（500~600℃，一般550~600℃）：馬氏體析出的滲碳體顯著地聚集長(zhǎng)大，稱為索氏體或回火索氏體。（3）等溫淬火等溫淬火可以最大限度地發(fā)揮材料潛力，使其具有較高的韌性、硬度、塑性和強(qiáng)度。等溫淬火在白口鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中，可用于多種鑄件的熱處理，如襯板、犁鏵、拋丸機(jī)葉片等。白口鑄鐵等溫淬火的工藝：先將其在900℃奧氏體化，然后在等溫轉(zhuǎn)變溫度下等溫1~1.5小時(shí)后空冷。等溫淬火在灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵及球墨鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程中主要是來(lái)獲得殘余奧氏體基體組織和貝氏體。要掌握好等溫淬火時(shí)間，時(shí)間過(guò)短會(huì)使轉(zhuǎn)化的貝氏體不足；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)對(duì)材料的韌性產(chǎn)生影響?；诣T鐵、蠕墨鑄鐵、球墨鑄鐵等溫淬火工藝是將鑄鐵加熱到奧氏體化溫度，保溫后進(jìn)行等溫淬火。等溫淬火溫度要根據(jù)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線確定，提高奧氏體化溫度，有利于形成上貝氏體組織，增加奧氏體化保溫時(shí)間，可以提高材料的韌性。
總而言之，在改變基體組織時(shí)，必須嚴(yán)格按照有關(guān)理論知識(shí)和相關(guān)工藝，控制好正火、淬火和回火才能夠有效增強(qiáng)基體組織的強(qiáng)度和耐磨性，提高鑄件的各種性能（耐磨性、硬度等）。由此可知，改變基體組織熱處理是鑄鐵熱處理主要方法之一。
本文作者：王群陳志堅(jiān)房應(yīng)榮工作單位：科美（杭州）機(jī)械有限公司
