節(jié)能增效是齒輪熱處理領域的重要課題，結合具體案例說明工藝優(yōu)化是熱處理節(jié)能降耗的有效手段之一，在滿足技術要求的前提下，通過挖掘熱處理工藝方面的節(jié)能潛力、縮短生產周期、降低能源消耗來實現(xiàn)經(jīng)濟效益。

重載齒輪領域，中硬齒面以及硬齒面齒輪應用廣泛，調質以及滲碳淬火是最常用的兩種熱處理工藝方法。熱處理是傳統(tǒng)的制造行業(yè)，是提高齒輪強度以及韌性的必要工序，生產中需要大量的能源來改善齒輪表面以及內部的組織結構，以獲取使用性能。我國機械行業(yè)產品消費的能源，一般為全國能源消耗的65%，其中熱處理行業(yè)占機械行業(yè)能源消耗的20%～30%。由于歷史原因，我國熱處理整體生產效率相對低下，是美國的1/26，而能耗比美國高40%。現(xiàn)代制造技術重視制造的可持續(xù)發(fā)展，尤其熱處理領域，如何降低能耗，實現(xiàn)節(jié)能增效，是機械制造領域的重要課題。

熱處理就是將零件加熱至一定溫度，保溫一段時間，然后采取不同冷卻速度以獲得不同組織結構的工藝方法，熱處理僅改變零件的內部組織，不改變零件的形狀。熱處理節(jié)能增效的方法就是在保證內在性能的前提下，通過改變加熱溫度、保溫時間、冷卻方式等參數(shù)來縮短生產周期，節(jié)能降耗。作為傳統(tǒng)行業(yè)，熱處理是能耗大戶，主要體現(xiàn)在電能方面的消耗，在重載齒輪制造領域，尤其滲碳淬火熱處理，通常硬化層深要求大于2mm，滲碳時間長達20h以上，電能節(jié)約是最直觀的節(jié)能方向。節(jié)能可以通過不同的措施來實現(xiàn)，例如采用先進耗能小的熱處理設備、連續(xù)化生產、制定合理的熱處理工藝、做好設備的維護保養(yǎng)等。在眾多節(jié)能手段中，工藝優(yōu)化是不需要投入大量資金而實現(xiàn)節(jié)能增效的有效手段之一。下文將闡述幾種重載齒輪熱處理生產的工藝節(jié)能方法。

1、鹽浴淬火后鹽浴回火的應用

風電重載齒輪滲碳件，主流采用18CrNiMo7-6材質，淬火后必須進行170～200℃去應力，以減小內應力，提高齒輪的強度和塑性。對于50%KNO3+50%NaNO2配方的低溫鹽浴淬火介質而言，國內外常規(guī)低溫回火均采用電爐加熱，采用空氣進行傳熱，在電爐內傳熱以對流為主；工件在鹽浴介質中加熱時，以熱傳導為主，兼有輻射傳熱及對流傳熱。電爐加熱，以空氣作為熱傳導介質，風電重載齒輪的回火時間按照每毫米直徑或厚度2.4min計算，即100mm直徑或厚度保溫4h，最短保溫時間不小于2h。

對于50%KNO3+50%NaNO2配方的鹽浴介質，其熔點140℃，使用溫度在150～550℃，由于鹽浴傳導系數(shù)遠大于空氣介質，采用鹽浴回火的保溫時間大大縮短，按照JB/T6048-2004《金屬制件在鹽浴中的加熱與冷卻》，回火保溫時間為100mm直徑或厚度保溫約2h。

鹽浴回火優(yōu)點：

1)鹽浴回火均勻性優(yōu)于電爐的，單件的表面硬度偏差由電爐的±1HRC提高至±0.5HRC。

2)由于鹽浴介質傳熱系數(shù)遠大于空氣，相同齒輪零件，鹽浴回火時間僅為電爐回火的50%，生產周期以及加熱成本降低50%。

3)圖3為電爐加熱與鹽浴加熱回火后的滲碳件表層殘余應力分布曲線，圖4、5為電爐與鹽浴加熱回火后的滲層組織，兩者的殘奧、馬氏體級別相同，可見鹽浴回火的殘余應力以及組織性能檢測結果可以達到電爐回火效果。

4)鹽浴淬火介質，不能結塊，必須永久保溫處理，鹽浴淬火后再利用該閑置熱源回火可以節(jié)能增效。

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