热处理是指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
一、热处理的概念及原理
热处理是指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年,中国人在生产实践中就已发现,钢铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
热处理是装备制造业中对产品质量具有关键作用的重要基础工艺之一,也是提升机械制造整体水平的核心技术之一,对实现制造强国战略具有重要的支撑作用。随着零部件、机械制造等重工业的不断发展,热处理对中国机械制造业的振兴和发展具有重要的支撑作用,而机械制造业的发展也必将带动中国热处理行业的快速发展,为中国热处理行业的发展提供广阔的发展空间,行业的发展前景广阔。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。热处理设备是对工件进行退火、回火、淬火、加热等热处理工艺操作的设备。
进入21世纪,专门从事热处理加工的中小型民营企业迅猛发展,为了帮助这些企业在技术、设备、管理和人员培训上规范发展,热处理企业在节能、环保、安全卫生、生产技术、产品质量和科学管理诸多方面都提升到了一个较高水平。
目前,我国已有各类热处理加工企业和车间一万多家,全行业热处理生产设备约20多万台(套),每年的热处理加工量约5000多万吨。热处理设备和工艺材料制造企业1000多家,热处理装备和工艺材料制造达到或接近国际先进水平,本土制造的热处理装备能够满足国内热处理主体需求,热处理装备进入国际市场数量逐年增加,十三五期间热处理行业出口量超过1000万美元。热处理产品质量稳步提高,整个行业朝着可持续之路发展。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国热处理行业发展前景及投资风险预测分析报告》显示:
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属,而且钢铁显微组织也最为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,获得需要的金相组织,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
热处理十三五规划《中国制造2025》强国战略规划坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国。近十年来,作为我国国民经济支柱产业的机械制造业获得了跨跃式发展,其产值以每年约10%以上的幅度递增,主导产品如金属切削机床、汽车、工程机械等产量已居世界前列,就其总量和规模而言,我国制造业已位居世界第一。
“十三五”末期,热处理企业整合集中到6000~8000家(含热处理分厂、车间),40%热处理企业实现管理信息化、加工数字化;全员劳动生产率达到40万元/人年。创造条件培育2~3家具备国际竞争力的热处理工艺装备开发和关键产品制造工艺开发的研究机构或企业。到2025年,通过贯彻企业规范化条件,使热处理企业整合集中到5000家以下;创造条件培育3~5家具备国际竞争力的热处理企业和热处理装备制造企业。人均劳动生产率达到80万元人民币/人年。
近年来我国热处理行业进口金额和进口数量均成上升趋势,进口产品中,单价较高的高端产品金额占比高达70%以上。目前国内尚未掌握高端热处理装备核心技术,仍然较大程度依赖进口,因此尽管技术水平在不断进步,短期内,我国热处理设备制造行业相关产品进口仍将进一步上升。
毋庸置疑,热处理节能是装备制造业实现“碳达峰”目标的重要抓手之一。为满足热处理行业节能工作需求,帮助热处理企业深挖节能潜力,推动热处理工业绿色发展。
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2023-2028年中国热处理行业发展前景及投资风险预测分析报告
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