古老的渗碳淬火工艺的传承和创新

一、案例文本

渗碳工艺是一个十分古老的工艺，在中国最早可上溯到两千年以前。起先是用固体渗碳介质渗碳。在20世纪出现液体和气体渗碳并得到广泛应用。后来又出现了真空渗碳和离子渗碳。渗碳工艺具有非常重要的实用价值，原因就在于它的合理的设计思想，即让钢材表层接受各类负荷(磨损、疲劳、机械负载及化学腐蚀)最多的地方，通过渗入碳等元素达到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度及耐蚀性﹐而不必通过昂贵的合金化或其它复杂工艺手段对整个材料进行处理。这不仅能用低廉的碳钢或合金钢来代替某些较昂贵的高合金钢，而且能够保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。因此，完全符合节能、降耗，可持续发展的方向。

二、案例解析

家庭中使用的各种缝纫针，人们都很熟悉，但是古代的针是怎么制造出来的呢？打开明代的科学著作《天工开物》可知，原来那时的针是由冷拔铁线制成的，并且还经过了固体渗碳处理。渗碳技术，始于中国渗碳工艺，是近代复杂的化学热处理方法之一。而我国古代劳动人民早已掌握了这一技术，古代科学家宋应星还对此作了科学的总结，他所著的《天工开物》一书中就有记载。

淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件千差万别的技术要求，发展了各种淬火工艺。经济的高速发展，技术的快速更新，要求各类工程机械零件精度更高、性能好、寿命更长、生产效率更高，同时生产过程更环保。

渗碳是指将工件在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。 其目的提高钢件表层的含碳量，再经淬火和低温回火后,提高工件表面硬度和耐磨性，心部保持良好的韧性，获得“表硬里韧” 的性能。渗碳是零件表面改性的一种热处理手段，是关键的基础加工制造工艺。渗碳热处理可以有效提高钢件零件疲劳强度、耐磨性，广泛应用于航空航天、船舶、电力、汽车、机械制造、工具等各个行业。渗碳作为工程零件热处理的一项关键技术，其质量不仅影响零件性能和使用寿命，而且直接影响到整机的精度、可靠性和使用寿命。

近年来，随着许多新的能源的开发和利用，化学热处理技术手段也得到了较大的发展。如采用超声波催渗技术，另外激光束化学热处理和电子束化学热处理的渗速都非常快。

三、教学建议

本案例适用于《工程材料与热加工》项目二“化学热处理”知识点的教学。教师可结合本案例，讲解古老的渗碳淬火工艺的传承和创新，为学生讲解专业知识和技能的重要。不但要传承传统的工艺技术，而且要不断的创新发展，为祖国的科技发展、民族富强做出贡献。

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