第四章 机械
第六节 材料与热加工技术
一、金属材料 〔结构钢〕 1963～1976年间，合肥通用所等单位肖有谷等完成“建立我国压力容器用强度钢系列”研究工作。这项研究通过测试钢材高温机械性能、确定钢制压力容器焊后消除应力的热处理界限、研究压力容器用钢应变时效性能等一系列基础工作，初步建立起从σs＝ 24公斤／平方毫米的碳素钢到σs＝70公斤／平方毫米的高强度钢系列，从而形成具有我国特色的压力容器用强度钢系列，结束了在压力容器设计选材时仿抄外国的落后局面。高强度钢的推广使用，不仅节约了大量钢材，缩短制造工时，同时还为化工、石油设备向大型化发展创造了条件。 1976年，第十七冶金建设公司等单位刘策等完成“采用15锰钒氮钢制造储氧球罐的试验研究”。该课题研究了15锰钒氮钢的冷加工工艺性能与焊接性能，进行了落锤试验及容器爆破试验等一系列试验研究。用15锰钒氮钢制造400立方米储氧球罐，比原来用16锰钢节约钢材30％，节约工时20％，并避免焊接缺陷，储氧球罐可在摄氏零下40度的条件下使用。 〔耐腐蚀材料〕 1965～1975年间，合肥通用所等单位梁华滋等研制成“微碳纯铁氨合成塔内件。”微碳纯铁是氨合成塔内件的新钢种，在氨合成条件下具有良好的耐蚀性能，可取代不锈钢作小型合成塔内件。它不含合金元素，材料费为不锈钢的六分之一。研制中已基本掌握冶炼、加工工艺，成批生产出内件所需不同规格的板、管、丝、卷板、锻件及专用焊条。用微碳纯铁加工氨合成塔内件时无特殊工艺要求，内件在使用时也无特殊要求，使用损坏后具有较好的可修复性。 1980年，合肥通用所黄嘉虎等完成“尿素用氨基甲酸铵泵耐腐蚀材料研究”。课题分析了尿素甲铵泵缸体因腐蚀疲劳而开裂的原因，对8种材料试样进行了现场腐蚀疲劳试验，从而选择出寿命较长的钢号如3RF 60、316LN等，并对其冶炼、锻造、热处理和机加工技术提出了控制要求。此成果在全国推广应用后，使甲铵泵缸体平均寿命由半年提高了5倍。甲铵泵用阀由含钼不锈钢改为钛合金，使用寿命提高几百倍。 1985年，合肥通用所陈焕荧等完成“耐氯离子的油田注水泵和海水输送泵用材料的研究”，为我国耐蚀耐磨泵用材料研制了代号为CL－3、CL－4、CL－5三种耐氯离子新型不锈钢，解决了各种油田急需的注水泵的耐腐蚀问题。用新材料制造的6D 100叶轮，较原1Cr18Ni9Ti铸钢叶轮寿命提高一倍，且泵效率保持在73．5％。 〔耐磨铸铁〕 1983年，滁州汽缸套厂、省机械研究所等单位乔如典等研制出“磷铬钒钛汽缸套”，它是把磷铬铸铁与钒钛铸铁的优点综合在一起的新型减磨铸铁缸套。该汽缸套增加了钒钛化合物硬质点，提高了耐磨性能，延长了使用寿命。经6小时快磨试验，其磨损量为国内同类型缸套磨损量的50％～60％，且与钨钒钛和铬钼铜活塞环具有良好的匹配性能。 1985年，省机械研究所陈柱全等完成了“钒钛钨铸铁活塞环（材质）的研究”。该课题用马鞍山生铁中共生的钒钛元素及中国富有的钨铁合金取代昂贵的钼、镍等资源，通过对熔炼工艺、金相组织、机械性能及耐磨性能的研究分析，对微观组织的成因提出新的观点。新型活塞环的折算使用寿命稳定在4000小时以上，达到国内先进水平，是内燃机活塞环较为理想的一种新材质。 同年，省机械研究所、蚌埠机床厂等单位范本贤等完成“稀土磷钒钛铸铁机床导轨（材质）的研究。”该课题以马鞍山钒钛生铁为基础，加入一定量中国特有的稀土添加剂，研究出的机床导轨新材质耐磨性较HT 20－40高2～5倍，机械性能由原HT 20－40提高到HT 30－54，预计可使机床大修期延长到10年以上。 〔材料的力学性能研究〕 1980年，合肥通用所等单位肖有谷等完成“裂纹张开位移COD测试方法的研究”。这是测量材料断裂韧性的一种方法，用这种方法测得的裂纹张开位移可用于工程结构的防脆断安全评定，也可用来对材料及工艺质量进行评定。研究中对英国COD试验方法试行草案中的技术关键进行了大量的试验研究，且有所发展，具有自己的特色，已制定成国家标准。 1981年，合肥通用所等单位完成的“压力容器用低合金高强度钢再热裂纹试验研究”，评定了国内常用压力容器用10种钢的再热裂纹敏感性，并进行了分类；掌握了评定再热裂纹敏感性的常用试验方法；较深入地研究了再热裂纹的形成条件与影响因素；提出了在生产上防止再热裂纹的行之有效的热处理措施，提出了“嵌块碎化”的新见解。这些研究成果已在锅炉压力容器制造行业的生产中取得显著效果。 〔钢结硬质合金〕 1978年，合肥工业大学、合肥硬质合金厂等单位王成福等完成“GJW－50碳化钨钢结硬质合金材料及其热处理”研究。GJW－50是一种新型的钢结硬质合金模具材料，机械性能与工艺性能良好。用它做冷锻模冲头，寿命比原9硅铬钢模具长近百倍；用作冷冲压冲子，加工正火或热轧状态的50钢，比原来用YG 8硬质合金模具寿命长40倍。 1984年，合肥工业大学等单位黄录官等完成“高速钢钢结硬质合金GGW 45的研制”，较为系统地研究了以高速钢为基体的W C系列钢结硬质合金。研制者通过分析比较和成份配方的筛选，研制出GGW 45，并对其相变原理，退火态、淬火态和回火态的相变结构，红硬性，热处理工艺与性能，耐磨性等进行了一系列试验研究，测出了该材料的相变临界点和过冷奥氏体等温转变TTT曲线，得出了合理的热处理工艺。用该材料制成的刀具，使用寿命比W 18Cr4V高速钢铣刀长8倍。 1984年，合肥工业大学游兴河等完成的“钢结硬质合金强韧化研究”，对国产W C系列、TiC系列钢结硬质合金进行了不同热处理条件下金相组织、硬度、强度、冲击韧性、断裂韧性及耐磨性等试验，证明钢结硬质合金在较大负荷作用下，其磨损机制属于剥层磨损，其耐磨性与断裂韧性K IC值有相应线性关系。该成果已用于新材料研究和材料生产中。 〔粉末冶金压机计算机群控〕 1978年，安徽大学无线电系等单位陶仁俊等研究成功“粉末冶金压机计算机群控”：它采用国产TS－10A小型工业控制计算机，对粉末冶金生产的主要工序压机压制进行群控。程序包括面极约定、开工、启停、压机动作、送料、报警等部分，随控制对象及内容增加，功能可以扩充。经试用证明，该成果能使产量提高一倍，8台压机由年产200万件增至400万件，并减少工作人员80％。 二、非金属材料 〔人造金刚石合成工艺〕 1965年，合肥通用所等单位胡恩良等在发达国家对合成人造金刚石技术严格保密的情况下，完成了“人造金刚石试验研究”。他们自行设计、制造的61型两面顶装置工作压力达7万公斤／平方厘米，温度摄氏2000度，超高压压力校正精度±4％，采用Ni－Cr－Fe触媒增加活性，提高成功率达100％，转化率达24％。用人造金刚石工具加工硬质合金、光学玻璃、单晶硅、红宝石、大理石等都取得良好效果。 〔波形填料〕 1977年，合肥通用所等单位研制的“BSP－600波型填料”，是一种结构新颖的成型金属石棉填料。它具有密封性好、工作可靠、寿命长和摩擦力小等优点，适用于温度低于摄氏600度，压力小于200公斤／平方厘米，输送过热蒸汽、水、油品的阀门密封。该波型填料在北京热电厂2号机组上试用，密封可靠，开关轻便，受到工人欢迎；在上海炼油厂酚精泵出口阀上使用，长期渗漏的问题得到解决。 〔耐火纤维材料〕 1979年，机械工业部第一设计院等单位崔会雄等完成“耐火纤维材料在热处理炉上的应用”研究。该课题经过试验研究，相继完成大型台车式燃油热处理炉和45千瓦箱式电阻炉采用耐火纤维作炉衬的试验，基本掌握了有关设计、施工、操作和保养的技术。生产实践证明，国产硅酸铝耐火纤维炉衬及铁铬铝耐热紧固件可用于炉温不超过摄氏1000度的一般热处理火焰炉和电阻炉；采用这种炉衬能达到节约燃料、电力及炉用金属材料，提高生产率等效果。 〔涤纶标牌工艺及设备〕 1980年，合肥工业大学等单位黄锡森等完成“涤纶标牌工艺及设备”的研制。涤纶标牌的生产工艺包括印刷、烘干、真空镀铝、着色、分切等，其中真空蒸发镀铝是关键。他们研制的LDM－600涤纶标牌蒸镀机，每分钟可镀宽230毫米的标牌累计长9米，当用双丝送进时，累计可达每分钟25米。用该方法生产的标牌不仅色泽鲜艳美观，生产效率高，而且可节约大量铝材，成本比铝标牌低得多。 〔聚氨酯材料加工〕 1985年，合肥工业大学李焕生等完成的“聚氨酯抛光材料切片机研究”，也是“光学冷加工最佳工艺参数研究”的子项目。研制出的切片机加工范围是250×500毫米，切制出的抛光片两面平行度误差小于0．03毫米，切片精度在国内领先，且一机多用。 三、热加工与表面处理技术 〔高频自动淬火机床〕 为适应柴油机配套产品240DA型齿轮箱零件高频淬火的需要，国营六八九一厂在70年代研制成130千瓦“晶体管高频自动淬火机床”，实现了无感应加热淬火过程自动化。 〔硬质合金热处理〕 1981年，合肥工业大学王成福等完成“W C型钢结硬质合金热处理研究”，在国内首次研究了W C型钢结硬质合金在液相烧结和热处理过程中，硬质相W C与粘结相钢基体的相互作用；测出了W C型钢结硬质合金（代号GJW 50）的TTT曲线；系统地研究了W C型钢结硬质合金热处理的相变规律和基本原理。上海缝纫机一厂用W C型钢结硬质合金制造缝纫机梭芯套冷挤压模具，比按原工艺处理的模具寿命延长近百倍。 〔保温材料〕 1983年，安徽工学院等单位陈建明等完成“空心微珠保温帽的研制”，对以空心微珠为骨料的保温帽制品的物理化学性能进行了深入研究和全面测试。将该保温帽用于铸钢件生产，可使工艺出品率提高10．5％～34％。与陶粒保温帽和高温水泥保温帽相比，空心微珠保温帽使钢锭切头率降低31．8％和33．6％。该保温帽易成型，操作简便，浇注时不产生烟、气味，清理时不粘附铸件，能呈块状脱落。 〔微机控制热处理过程〕 1985年，省机械研究所胡柳生等完成“微机控制10米井式炉加热过程”研究工作，这是省内首次将微机用于深井式电炉控制。该成果运用微机按工艺曲线自动控制升温速度、保温时间，同时对7个加热区温度的准确性、同步性进行控制，使工件变形量显著减少，且节约电能。 〔铸造工艺〕 1973年，第六机械工业部第425厂罗庚生等研制成“低压铸造工艺”。其原理是在装有金属液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定温度的金属液面上，使金属液沿着升液管内孔自下而上地经铸件浇道进入型腔，待金属液充满型腔后，增加气压，型腔里的金属液在较高压力作用下，凝固成型。“024”螺旋浆由原砂型铸造改为石墨型低压铸造后，单件铸件重量由120公斤下降为80公斤，铸造工时由30小时减为5小时，单件机加工工时由400小时减为300小时，成本明显降低。 1986年，萧县黄口内燃机配件厂宋公亭等完成“金属型复砂铸造球铁曲轴工艺的研究与应用”。由于金属型箱刚度好，导热性好，且复砂层极薄，结合牢固，因此铸件内部组织致密，晶粒细小，同时减少了砂眼、气孔等缺陷，采用无冒口浇注，工艺出品率达94％以上。 1986年，合肥精密铸造厂汪国保等成功地解决了“精铸大模数直齿圆锥齿轮”的工艺问题。采用熔模精密铸造方法加工的大模数锥齿轮成本低（仅为锻坯、加工锥齿轮的三分之一至二分之一），生产周期短，资金占用少，节约钢材50％，节电60％，其运动精度达到机械部标准JB 180的11级。这种精铸锥齿轮主要用于轧辊道传动中。 〔环形电镀自动线〕 1983年，省机械研究所张秀仪等设计的“AJS－LL－DDX全液压传动挂具垂直升降的环形挂镀自动线”，采用了镍铁镀层体系，水冷式可控硅整流电镀电源和逆向冲洗法，使生产废水闭路循环。该自动线使合肥自行车厂的生产能力由原来的2万辆／年提高到65万辆／年，建成投产后，半年即可收回全部投资。 1984年，合肥自行车厂、省机械研究所等单位张健等完成“环形电镀自动线的应用”研究。自动线上有各类设备、装置895台，应用了9项新工艺、新材料。电镀零件经过80个工位完成一个工作循环。电镀生产过程中，各工艺槽均处于满负荷状态，因而生产效率高。 四、其它重要成就 〔水基清洗剂〕 1981年，江淮仪表厂肖长庚等完成“JH－1、JH－2水基清洗剂的研制与应用”，这两种清洗剂配方合理，化学性能稳定。实践证明，与汽油、煤油相比，该清洗剂清洗效果好，有一定的防锈能力，不燃不爆，使用安全，对皮肤无刺激，可代替汽油、煤油清洗金属零件和材料。仅该厂一年就可节约清洗用油40吨，降低清洗成本60％～80％。 〔低浓度复合电解液〕 1982年，合肥工业大学等单位朱树敏等完成“低浓度复合电解液性能及应用”研究，提出以低浓度硝酸钠溶液为基的复合电解液和适用于不同材料的电解液配方，在较大的加工间隙（0．5～0．8毫米）下，也能获得良好的成型精度。该课题还提出了以电流效率曲线作为分析和筛选电解液配方的主要手段，国外文献尚未见到这类资料。 〔真空吸塑成形包装机〕 1984年，合肥通用所卢声等研制成“82RJ1型食品真空吸塑成型包装机”。该机利用真空技术以及机械传动与气动配合来完成输入、成型、封口、剪切、包装盒输出等动作，包装速度3～8次／分钟，无级调速。该包装机整机结构紧凑，造型美观，通用性强，可用于固态、流质、半流质食品、药品的包装，也可用于小五金仪器等产品包装。进口同类设备每台需24万元，而该包装机每台仅6．5万元。 〔油漆作业防毒措施综合评价〕 1985年，机械工业部第一设计院等单位陆哲明等完成“机械系统油漆作业防毒工程技术措施综合评价”。该课题对全国20个省市12个行业220个企业进行调查和现场实测，摸清机械系统主要行业油漆作业危害现状和治理水平，分析比较国内外在治理设备的开发、危害及污染控制手段方面的主要差距，并提出制定有关技术政策等措施建议，对油漆工艺的改革进行了探讨。 获省部、级以上奖励的机械科技成果表表4－4－1  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  （续表）  |
