中國(guó)古代的熱處理
　　
　　材料熱處理在中國(guó)有悠久的歷史。 與世界其他地區(qū)相比，中國(guó)古代熱處理技術(shù)的發(fā)展有 明顯的區(qū)域特色，在某些方面中國(guó)的熱處理技術(shù)落后于其它地區(qū)，但也有許多發(fā)明和技術(shù)在世界 熱處理史上處于遙遙領(lǐng)先的地位，其中不少成果還傳播到了世界各地，對(duì)世界熱處理技術(shù)的進(jìn)步 起到了直接的促進(jìn)作用。
　　
　　我國(guó)材料熱處理技術(shù)的發(fā)展，同其它技術(shù)類似，傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)經(jīng)歷過(guò)從萌芽、建立、發(fā)展、鼎盛到衰弱，最后是現(xiàn)代技術(shù)的引入、消化和發(fā)展的過(guò)程。參考我國(guó)古代的分期，可以認(rèn)為，在遠(yuǎn)古時(shí)期，我國(guó)的熱處理已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)萌芽，在上古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)熱處理技術(shù)開(kāi)始初步建立；到中古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展；在近古時(shí)期，我國(guó)傳統(tǒng)熱處理技術(shù)達(dá)到鼎盛，在近現(xiàn)代時(shí)期，我國(guó)的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)逐漸衰弱，同時(shí)現(xiàn)代技術(shù)開(kāi)始建立和發(fā)展。
　　
　　在遠(yuǎn)古時(shí)期，我國(guó)的熱處理已經(jīng)出現(xiàn)萌芽。古代熱處理技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是火?；鸬睦檬遣荒懿惶岬?。在舊石器時(shí)代，火主要被用于取暖照明烹飪和驅(qū)趕野獸。中國(guó)古人類在用火方面素有傳統(tǒng)。最遲在46萬(wàn)年前的北京猿人時(shí)期，我們的祖先已學(xué)會(huì)了用火。已有的考古資料表明，北京周口店山頂洞人居住的洞穴中發(fā)現(xiàn)的灰燼，是世界公認(rèn)的具有典范的人類用火的最早遺跡之一。中國(guó)古代先民將火用于材料熱處理是從新石器時(shí)代開(kāi)始的。 在新石器時(shí)代早期，古代先民在勞動(dòng)和生活中，經(jīng)常與泥土打交道，發(fā)現(xiàn)泥土與適量的水混合后，就會(huì)有粘性和可塑性，可以用手隨意地塑造成各種形狀。泥坯涼干變硬，可盛東西，但泥器怕水。過(guò)火的泥坯不怕水，這可能是源于一次偶然的發(fā)現(xiàn)。從此開(kāi)始，由于火，由于熱處理，使粘土轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)久、耐火、耐水的陶器。這是人類自覺(jué)進(jìn)行熱處理最早事例。根據(jù)現(xiàn)有考古資料表明，我國(guó)陶器出現(xiàn)在距今7千～1萬(wàn)年以前，它是世界上最早出現(xiàn)的陶器。經(jīng)測(cè)定早期的陶器大都經(jīng)歷750～1000℃溫度左右的熱處理，這使得泥坯中的石英、云母、長(zhǎng)石等粘土礦物發(fā)生高溫轉(zhuǎn)變。此后，人們對(duì)陶器的選料和燒成條件不斷實(shí)踐，使我國(guó)早期的陶瓷工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于世界其它地區(qū)。普通泥質(zhì)陶具容易破碎，我國(guó)先民又發(fā)明了在泥土中加入一定量的砂，由于在粘土中加砂燒制成夾砂陶器，使材質(zhì)的膨脹系數(shù)降低，抗冷熱穩(wěn)定性大大提高。 夾砂陶器在很多新石器時(shí)代的遺址均有發(fā)現(xiàn)。
　　
　　在夏朝和商朝時(shí)期，我國(guó)古代先民也開(kāi)始認(rèn)識(shí)金屬、加工金屬以及冶鑄金屬。人類應(yīng)用銅的歷史可追溯到公元前7250年以前。退火工藝的發(fā)明應(yīng)該說(shuō)是人類金屬熱處理的開(kāi)端。研究表明早期的銅及其合金不經(jīng)過(guò)退火是不適宜進(jìn)行大形變量加工的。銅及其合金容易發(fā)生加工硬化，中間退火產(chǎn)生再結(jié)晶使銅合金軟化，以便進(jìn)行進(jìn)一步的加工，這一技術(shù)以后廣泛應(yīng)用于制造兵器和生活器具。國(guó)外采用鍛造和退火的工藝對(duì)青銅進(jìn)行加工處理很早就已經(jīng)出現(xiàn)。中國(guó)古代先民應(yīng)用銅及其合金的歷史要晚于兩河流域。根據(jù)發(fā)掘出的早期器物，有的認(rèn)為我國(guó)約于公元前5千年已有冶金術(shù)的萌生。迄今所知的中國(guó)最早的金屬遺物是臨潼姜寨屬仰韶文化半坡類型一期遺址發(fā)掘的銅片、管。此外，還有山東大汶口文化遺址出土的距今約6000年的紅銅屑和遼寧建平出自牛河梁紅山文化遺址的紅銅環(huán)等?？梢哉J(rèn)為在大約公元前7千年至第三千紀(jì)出現(xiàn)的遠(yuǎn)古的金屬遺物已經(jīng)表明金屬技術(shù)在這塊土地上開(kāi)始萌生。尤其是公元前3千年后半葉的龍山文化時(shí)期，中國(guó)有關(guān)的出土銅器有11類50多件。龍山文化時(shí)期的銅器都屬于刀、錐、鑿、鉆一類的小件工具和飾物，其成形方法用鑄造或鍛造，有的刃具在加工中可能經(jīng)過(guò)退火處理。原北京鋼鐵學(xué)院冶金史組對(duì)由甘肅永靖秦魏家遺址出土的約公元前1700年的青銅錐的分析表明，其基體組織為再結(jié)晶固溶體，晶粒粗大，α+δ共析組織沿加工方向變形，很明顯該組織經(jīng)歷過(guò)再結(jié)晶退火。古代兵器如劍、戢、斧、戈等，需要進(jìn)行鍛打成鋒刃，為防止鍛造過(guò)程中的開(kāi)裂，須采用鍛間退火處理。“鍛乃矛戈”是商周時(shí)期有關(guān)制作兵器的記載，有效地應(yīng)用退火技術(shù)，才能制作出制型復(fù)雜、鋒利異常的寶劍。
　　
　　退火還在隕石加工中被應(yīng)用。隕鐵實(shí)際上屬高鐵鎳合金。居住在兩河流域的人類從公元前3000多年以前就開(kāi)始使用這一“天賜”的金屬。為了制造刀具或小件物品，他們采用了退火或鍛造工藝。這是人類最早的鋼鐵熱處理。我國(guó)在商周遺址中共發(fā)現(xiàn)了七件隕鐵制品，有經(jīng)過(guò)鍛造和退火加工的痕跡。其中年代最久的是1972年河北藁城臺(tái)西村商代遺址出土的屬公元前14世紀(jì)的鐵刃銅鉞。在鐵刃中有高、低鎳層狀組織，確認(rèn)系采用含鎳較高的隕鐵鍛制而成。另有一件是1977年在北京平谷縣劉家河村的商代墓葬中發(fā)現(xiàn)鐵刃銅鉞。其中的鐵刃被鍛造成2毫米左右厚的薄片。這一鐵刃銅鉞明顯是經(jīng)歷過(guò)鍛造和退火加工。相比之下，中國(guó)的隕鐵加工較兩河流域晚些，這些制品的退火加工是否是中國(guó)先民所為，在國(guó)際考古學(xué)界仍有爭(zhēng)議。國(guó)外有相當(dāng)多的學(xué)者認(rèn)為，這一件物品很有可能是從中東或亞洲其它地區(qū)引入的，他們認(rèn)為中國(guó)用鐵歷史較短，在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有能力進(jìn)行類似的金屬加工。
　　
　　退火在商代被用于自然金的加工。自然金主要來(lái)源于天然金塊和砂金的熔塊。金的早期一個(gè) 重要用途是做成很薄的金葉或金片，來(lái)裝飾器物。國(guó)外早期通常采用冷加工使金片的厚度減到百 分之幾毫米。中國(guó)出土的金制品多為飾物，如金臂釧、金耳墜、金珥、金葉等，出土的商代遺存中還有相當(dāng)薄的金箔。如安陽(yáng)大司空殷商墓出土的金箔，其厚度為0.01±0.001mm，經(jīng)原北京鋼鐵學(xué)院冶金史教研室分析，其晶粒大小均勻、晶界平直，認(rèn)為是采用鍛打和退火工藝制成的。由于中國(guó)早期在建筑等方面的大面積裝飾需要，促使中國(guó)工匠在金箔的加工中應(yīng)用了退火處理。退火的應(yīng)用，使中國(guó)商代就擁有金箔。
　　
　　周朝，特別是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，是我國(guó)的冶鐵術(shù)的肇始時(shí)期。這期間出現(xiàn)了固體滲碳制鋼術(shù)。固體滲碳是采用將工件埋入固體滲碳物質(zhì)中進(jìn)行處理的工藝技術(shù)，它是最古老的熱處理技術(shù)之一。中國(guó)固體滲碳處理大約開(kāi)始于春秋時(shí)期，其年代大約在公元前7至前6世紀(jì)左右，這是金屬化學(xué)熱處理的開(kāi)端。固體滲碳鋼可以制作更加鋒利、細(xì)長(zhǎng)的兵器，是換代的兵器材料。中國(guó)古代的文獻(xiàn)《越絕書(shū)》對(duì)此有描述，“黃帝之時(shí)，以玉為兵，禹穴之時(shí)，以銅為兵，當(dāng)此之時(shí)(文中指春秋時(shí)期，筆者注)，做鐵兵，威服三軍”。固體滲碳制鋼在我國(guó)的應(yīng)用比國(guó)外制鐵業(yè)的發(fā)源地落后了大約十個(gè)世紀(jì)。采用固體滲碳法制取的產(chǎn)品被稱為快煉鐵。我國(guó)出土的塊煉鐵實(shí)物不多，考古證實(shí)在春秋晚期墓葬中已經(jīng)出現(xiàn)中碳的塊煉鐵滲碳鋼。如對(duì)湖南長(zhǎng)沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍的分析表明，其含碳量為0.5％左右，屬塊煉鐵滲碳鋼制品，其年代為公元前6世紀(jì)左右。
　　
　　戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)古代熱處理的一項(xiàng)舉世矚目的成就是發(fā)明了鑄鐵柔化術(shù)。經(jīng)大量的考古證實(shí)， 我國(guó)鑄鐵的發(fā)明大約在春秋中期。迄今發(fā)掘出年代最早的鑄鐵殘片是在山西天馬——曲村晉文化 墓葬中出土的。屬于戰(zhàn)國(guó)早期用白口鑄鐵制成的產(chǎn)品亦發(fā)掘出十余件。中國(guó)工匠為了克服白口 鑄鐵的脆性，大約于公元前五世紀(jì)發(fā)明了適用于鑄鐵柔化處理的退火技術(shù)，在河南洛陽(yáng)戰(zhàn)國(guó)早期 灰坑出土的鐵錛，其內(nèi)部組織為萊氏體，表面有約1毫米左右的珠光體帶。珠光體層的存在，使白口鑄鐵具有韌性，很明顯這是通過(guò)退火處理得到的組織。與鐵錛同坑出土還有一個(gè)鐵 。這一鐵 已基本繡蝕，其殘部經(jīng)金相檢驗(yàn)表明，其基體組織為鐵素體脫碳層，石墨組織為比較完善的團(tuán)絮狀退火石墨?？梢哉J(rèn)為這是通過(guò)退火得到的展性鑄鐵。據(jù)分析其大約是經(jīng)過(guò)在900℃或稍高的溫度下，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的退火，使?jié)B碳體分解，得到團(tuán)絮狀的石墨，歐洲同類型的可鍛鑄鐵的出現(xiàn)是在1720年之后。
　　
　　根據(jù)文物考古分析，中國(guó)古代淬火技術(shù)可能最早被應(yīng)用于塊煉鐵中?？脊虐l(fā)掘的一件淬火實(shí) 物是河北易縣燕下都武陽(yáng)臺(tái)村戰(zhàn)國(guó)晚期遺址出土的鋼劍。其含碳量為0.5％～0.6％，整支劍身由高碳層與低碳層相間組成，刃部主要由淬火馬氏體所構(gòu)成。這是典型的塊煉滲碳鋼疊打鍛造的淬火組織。經(jīng)過(guò)鍛打塊煉鐵，鐵吸收了炭份，減少了夾雜物就成為鋼。這種鋼組織緊密、碳分均勻， 適用于制作兵器和刀具。這一煉鋼技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展是“百煉鋼”技術(shù)。對(duì)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的鋼鐵制品的金相分析還發(fā)現(xiàn)鋼鐵內(nèi)部有類似回火和正火的組織，我國(guó)工匠可能在無(wú)意之間應(yīng)用了類似于回火和正火的工藝，從而拓展了鋼鐵制品的用途。
　　
　　中國(guó)古代金屬表面處理主要有“鎏金”、“鎏銀”和鍍錫。最常用的是汞齊法，即將被鍍金屬溶于水銀中，然后采用擦涂的方法將其被覆于基材之上。該技術(shù)一般應(yīng)用于銅器的裝飾處理。已知早期的鎏金物件為山東曲阜出土的長(zhǎng)臂銅猿，墓葬年代為春秋戰(zhàn)國(guó)之交。陶弘景后來(lái)對(duì)汞齊的作用指出： “水銀能消化金、銀，使成泥，人以鍍物是也。”中國(guó)古代的玻璃制造術(shù)也是在周朝開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。1976年在陜西省寶雞茹家莊地區(qū)發(fā)掘出的西周都市遺址中，發(fā)現(xiàn)四種不同形式的玻璃扁株和綠色玻璃管狀項(xiàng)鏈。此外，還在金村、長(zhǎng)沙、輝縣等地戰(zhàn)國(guó)墓葬中，出土過(guò)一批白色、翠綠色、暗綠色的玻璃制品，色澤美觀，大都半透明。據(jù)分析，它們大多是含鉛、鋇量較高的“鉛鋇玻璃”。與西方常見(jiàn)的“鈉鈣玻璃”在成分上有很大的差異。“鉛鋇玻璃”的加工溫度低，雖具備多彩、晶瑩的特點(diǎn)，但有易碎、透明度差的缺點(diǎn)。
　　
　　秦漢兩朝是我國(guó)冶鐵規(guī)模蓬勃發(fā)展的時(shí)期，西漢的豎爐已發(fā)展到相當(dāng)規(guī)模，南陽(yáng)出土的鑄鐵爐耐火磚的復(fù)原情況表明，當(dāng)時(shí)的豎爐高約3-4米，直徑2米，東漢的太守杜詩(shī)還發(fā)明了鼓風(fēng)工效大得多的水排。而且在兩漢時(shí)期，炒鋼技術(shù)已經(jīng)普及，用此技術(shù)可生產(chǎn)出熟鐵。相應(yīng)的古代熱處理加工也出現(xiàn)了全面發(fā)展的狀況。這時(shí)期的工匠在掌握和應(yīng)用鋼鐵退火加工方面取得很大進(jìn)步。除了對(duì)鍛鋼件實(shí)施中間退火以外，以退火作為最終的熱處理手段看來(lái)也被古代工匠所采用。滿城1號(hào)漢墓和呼和浩特二十家子出土的同時(shí)代的鎧甲片都是塊煉鐵材料，從其表層的顯微組織觀察，為鐵素體組織，其最終的處理工藝應(yīng)屬于退火工藝。此外，原北京鋼鐵學(xué)院冶金史研究室對(duì)河南出土的188件漢代鐵器進(jìn)行過(guò)金相普查。結(jié)果表明被普查的鐵器的40％屬鑄鐵經(jīng)脫碳處理而制取的鋼件，其中大部分的農(nóng)具的顯微組織均為珠光體和滲碳體，甚至有一部分滲碳體已經(jīng)球化。依此可以看出，古代工匠對(duì)中、高碳鋼實(shí)施的是在723℃附近長(zhǎng)時(shí)間的退火，他們采用了這種方法在某些情況下獲得了球化退火組織。脫碳處理是一種化學(xué)熱處理。這一技術(shù)秦漢兩朝被大量應(yīng)用來(lái)加工白口鐵?；铱阼F內(nèi)部的石墨成片狀，是性能較好的鑄鐵，當(dāng)代的灰口鐵是靠添加促進(jìn)石墨化元素和控制冷卻速度實(shí)現(xiàn)的。中國(guó)古代則很早就獲得灰口組織。北京鋼鐵學(xué)院冶金史教研室曾經(jīng)普查了漢代的鐵器，發(fā)現(xiàn)在鑄造生鐵中灰口鐵占21％、麻口鐵占4%，他們認(rèn)為漢代灰口鐵的生產(chǎn)已屬成熟的工藝，麻口鐵則是生產(chǎn)灰口鐵時(shí)偶然得到的。古代工匠似乎已經(jīng)知道灰口鐵的性能特點(diǎn)，在滿城漢墓出土的公元前112年的車軸，用的就是灰口鐵，其組織中有石墨，可起耐磨和減摩的作用。這是發(fā)掘出的最早的灰口鐵。由于古代的灰口鐵含硅量低于現(xiàn)代的灰口鐵，灰口組織的獲得很可能是灰口化的退火處理的產(chǎn)物。當(dāng)然，漢代灰口鐵也有可能是依靠控制凝固的冷卻速度而得到。但更可能是對(duì)鑄鐵采用了在窯爐中高溫退火的方法。更值得注意的是在被普查的鐵器的內(nèi)部出現(xiàn)了球墨組織。球狀石墨是在鑒定澠池漢魏窖藏鐵器時(shí)發(fā)現(xiàn)的。我國(guó)的考古工作者通過(guò)對(duì)某些具有球墨組織的鐵器的分析表明，其球狀石墨的形貌、結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能與現(xiàn)代靠添加球化劑獲得的石墨無(wú)異。球化等級(jí)達(dá)到現(xiàn)代球墨鑄鐵金相標(biāo)準(zhǔn)的1—2級(jí)。而國(guó)外的研究者是在1942年對(duì)意外獲得的高韌性鑄鐵的金相觀察后才進(jìn)而確定出鑄鐵的球墨化退火工藝。漢代在淬火方面也取得很大成就。這時(shí)期發(fā)明的“百煉鋼”的主要用于制造兵器的技術(shù)。百煉鋼折疊、鍛打次數(shù)很多，碳分比較多，組織更加細(xì)密，成份更加均勻，所以鋼的質(zhì)量有很大提高。在西漢中晚期，我國(guó)又出現(xiàn)了新的煉鋼技術(shù)“炒鋼”，這是在生鐵冶鑄技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種煉鋼新技術(shù)。炒鋼技術(shù)是煉鋼技術(shù)的一項(xiàng)突破，它能提供大量廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)的熟鐵或鋼，滿足生產(chǎn)和戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。炒鋼的出現(xiàn)也大大促進(jìn)了百煉鋼技術(shù)的發(fā)展，人們可以以炒鋼為原料，經(jīng)過(guò)反復(fù)加熱、折疊、鍛打成質(zhì)量很好的鋼件。在山東臨沂蒼山出土的安帝永初六年的環(huán)首鋼刀和徐州銅山出土的章帝建初二年的鋼劍，分別記有“三十 ”和“五十 ”的字樣。這期間古代工匠還發(fā)明了局部淬火，對(duì)徐州獅子山楚王陵出土的4件鑿刀的金相分析””表明，該4件鑿刀都經(jīng)過(guò)對(duì)刀頭的局部淬火處理，以獲得刀頭硬、刀體韌的效果。對(duì)在山東蒼山漢墓出土的環(huán)首鋼刀、陜西扶風(fēng)漢墓鋼劍和漢代劉勝錯(cuò)金書(shū)刀的分析也表明，這些刀劍僅在刃部觀察到馬氏體，劍的脊部未見(jiàn)淬火組織。
　　
　　魏晉和南北朝時(shí)期，我國(guó)在淬火劑的掌握和應(yīng)用方面取得很大突破。三國(guó)時(shí)期的蒲元明確指出水質(zhì)對(duì)淬火的影響?！短接[》引《蒲元傳》中有說(shuō)蒲元“熔金造器特異常法。刀成，自言漢水鈍弱，不任淬用。蜀江爽烈，乃命人于成都取之。”不同的水質(zhì)對(duì)淬火的影響不可否認(rèn)，但在《蒲元傳》中可能是過(guò)分強(qiáng)調(diào)了。然而有趣的是在十五個(gè)世紀(jì)以后西方國(guó)家居然出現(xiàn)了與上述故事雷同的美國(guó)到英國(guó)取水淬火的事件。我國(guó)對(duì)淬火技術(shù)有重大貢獻(xiàn)的另一人是南北朝的綦毋懷文?！侗笔?藝術(shù)列傳》指出“懷文造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數(shù)宿則成剛。以柔鐵為刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬過(guò)三十札。” 五牲之脂是動(dòng)物油，淬火應(yīng)力小、變形開(kāi)裂傾向小。文中還可見(jiàn)綦毋懷文創(chuàng)造性地提出了采用尿液的淬火工藝。五牲之溺是含鹽水，冷卻能力強(qiáng)、淬硬層深。令人們感興趣的是，如何來(lái)理解文中提及的“浴以五牲之溺，淬以五牲之脂”，如果是雙液淬火，則這一出現(xiàn)在公元6世紀(jì)的淬火技術(shù)則是一個(gè)重要的突破。
　　
　　中國(guó)瓷器的制作有悠久的歷史。一般認(rèn)為，青瓷作為瓷器的代表是在三國(guó)時(shí)期誕生的。它的制作是將高嶺土做成瓷坯，在其中摻入酸性氧化物，經(jīng)攝氏1000℃的高溫煅燒，成為瓷器。實(shí)際上在新石器時(shí)代晚期，中國(guó)古代先民用瓷土作原料，在高溫?zé)傻目碳y白陶和印紋硬陶，是原始瓷器出現(xiàn)的基礎(chǔ)。解放后，從遍及南北的墓葬中，出土了許多東漢、三國(guó)、兩晉時(shí)代的青瓷器皿。從這些出土的青瓷來(lái)看，由于普遍地采用了優(yōu)質(zhì)的礦物原料作為坯體，而且在胎骨中酸性氧化物二氧化硅相對(duì)地增加了，堿性氧化物氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉等都相對(duì)地減少，這種情況導(dǎo)致青瓷燒成溫度不斷提高。在高溫下燒結(jié)的青瓷器，其胎骨的?；潭雀撸矣捎谂髁霞庸ぞ?xì)，其他雜質(zhì)很少，同時(shí)在其表面施一層青色玻璃質(zhì)釉，使得這種青瓷制品異常美觀、堅(jiān)硬，標(biāo)志著中國(guó)陶瓷生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。
　　
　　宋元時(shí)期古代工匠除了采用百煉鋼技術(shù)以外，還采用了熟鐵和生鐵合煉的技術(shù)。“團(tuán)鋼”和“灌鋼”技術(shù)，實(shí)際上都屬于液體滲碳制鋼法。北宋的沈括在《夢(mèng)溪筆談》中描述了團(tuán)鋼的制備方法，是“用‘柔鐵'盤(pán)屈之，乃以‘生鐵'陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼”。液體滲碳與固體滲碳比較，有滲速快、滲層厚度均勻和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等的優(yōu)點(diǎn)。具有冶煉生鐵堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的中國(guó)古人獨(dú)創(chuàng)了以熔融生鐵為滲碳劑的液體滲碳方法，極大地推進(jìn)了我國(guó)古代的鋼鐵制造業(yè)。液體滲碳究竟始于何時(shí)，目前尚不清楚，很有可能《吳越春秋》描繪的“三百人鼓橐裝炭，金鐵乃濡”就是液體滲碳的開(kāi)端。采用液體滲碳方法制取“灌鋼”的技術(shù)可能很早，西晉的張協(xié)有“楚之陽(yáng)劍，歐冶所營(yíng)，乃煉乃爍，萬(wàn)辟千灌”。這里所謂“灌”，可能指的是“灌鋼”，到宋代，灌鋼流行全國(guó)，已經(jīng)取代炒鋼和百煉鋼，成為當(dāng)時(shí)主要的煉鋼方法。這是我國(guó)古代熱處理技術(shù)的一項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性的成就。
　　
　　明清時(shí)期，中國(guó)古代工匠采用了許多熱處理技術(shù)。有關(guān)的記載很多。如明代宋應(yīng)星的《天工開(kāi)物》、明代方以智的《物理小識(shí)》、清代徐壽基的《續(xù)廣博物志》和清代陳克恕的《篆刻緘度》等。這時(shí)期我國(guó)工匠在淬火的控制火候上也有所發(fā)明，如采用預(yù)冷淬火。預(yù)冷淬火對(duì)減小刀具的畸變、提高刀具的強(qiáng)韌性有益處。明代宋應(yīng)星的《天工開(kāi)物》中有對(duì)采用預(yù)冷淬火技術(shù)制蹉的記載：“以已健劃成縱斜文理，劃時(shí)斜向入，則方成焰。劃后燒紅，退微冷，入水健。”其中“退微冷”，就是預(yù)冷淬火工藝。
　　
　　在化學(xué)熱處理方面，在應(yīng)用液體滲碳方法制鋼方面又有了很大進(jìn)展，這時(shí)采用所謂的“生鐵淋口”技術(shù)，生產(chǎn)的鋼材被稱為“蘇鋼”。宋應(yīng)星在《錘鍛》篇中提及采用液體滲碳法對(duì)鋤具進(jìn)行表面處理的工藝。鋤用“熟鐵鍛成，熔化生鐵淋口，入水淬健，即成剛勁。”可以看出，該工藝是將鋤具在熔化生鐵中滲碳，目的是使其表面成為高碳鋼，經(jīng)淬火后得到馬氏體而強(qiáng)化。在固體滲碳處理上采用燜熬法固體滲碳工藝。明代宋應(yīng)星的《天工開(kāi)物》中記載了一種燜熬法固體滲碳技術(shù)，他寫(xiě)道：“凡針，先錘鐵為細(xì)條。用鐵尺一根，錐成線眼，抽過(guò)條鐵成線，逐寸剪斷成針。先蹉其末成穎，用小槌敲扁其本，剛錐穿鼻，復(fù)蹉其外。然后入釜，慢火炒熬。炒后以土末松木火矢、豆豉三物罨蓋，下用火蒸。”可知當(dāng)時(shí)的滲碳是在釜中進(jìn)行的，采用釜外供熱方式，固體滲碳劑中松木火矢是一種木炭，同書(shū)有說(shuō)明火矢是木材經(jīng)“不閉穴火”所獲產(chǎn)物，是主要的滲入劑：豆豉也是含碳物質(zhì)是輔助滲入劑：土末是分散劑，對(duì)防止含碳物質(zhì)的相互黏結(jié)和炭黑的析出有一定的作用。這與當(dāng)今的裝箱固體滲碳方法如出一轍。固／液滲碳處理不同于固體或液體滲碳，它是以固態(tài)物質(zhì)為骨架或載體、液態(tài)物質(zhì)為滲劑的滲碳方式。最常見(jiàn)的固／液滲碳工藝是膏體法滲碳，是將含碳物質(zhì)混和于粘性物質(zhì)中，形成膏體，涂于工件表面，在后續(xù)的加熱處理中，碳滲入工件表面。為了要在涂膏中獲得液相，一般在膏體中都要添加鹽類，鹽在600-900℃經(jīng)常呈熔融態(tài)?！侗忝駡D篡》提及：“羊角、亂發(fā)俱煅灰，細(xì)研，水調(diào)，涂刀口，燒紅，磨之。”羊角、亂發(fā)經(jīng)煅燒后主要成分為氧化鈣、碳酸鈣和未充分燃燒的生物角質(zhì)，這些物質(zhì)含碳。其中氧化鈣、碳酸鈣主要是被用作為載體，而未充分燃燒的生物角質(zhì)為含碳滲入劑。明代《物理小識(shí)》“器用類?淬刀法”中干脆用未經(jīng)煅燒的生物角質(zhì)為含碳滲入劑：“一以羊角，亂發(fā)為末，調(diào)傅刀口，不必蟾酥而自然灰埋也。”其中羊角、亂發(fā)是主要的含碳物質(zhì)，含碳量高于其灰；“蟾酥”為癩蛤蟆皮下的汁液，是生物油脂，油脂不僅可做黏結(jié)劑，也可做滲碳劑：“自然灰”主要成分是碳酸鈉?？磥?lái)此工藝開(kāi)始時(shí)的關(guān)鍵是以蟾酥為添加劑，以后發(fā)展成以自然灰為重要添加劑的工藝。這兩種添加劑都是很必要的， 自然灰的應(yīng)用是一個(gè)明顯的進(jìn)展，不僅因?yàn)樽匀换襾?lái)源相對(duì)廣泛，更重要的是因?yàn)樘妓徕c具有明顯的碳原子的催滲效果?，F(xiàn)在液體化學(xué)熱處理常用碳酸鈉作為滲碳促進(jìn)劑，在膏體中亦有其催滲效果。
　　
　　至遲到宋代，中國(guó)傳統(tǒng)的金屬箔的制造業(yè)已很成熟。在《天工開(kāi)物》、《繪事瑣言》等古籍中均有記載，即將金片初鍛后，層層疊入特制的烏金紙，扎成束，加以鍛打和退火。其中間退火處理，可能是連同烏金紙一起置于炭爐中，在約100℃的溫度下加熱，以消除加工硬化。其最終退火處理是利用鍛造的余熱，將金片連同烏金紙緩慢冷至室溫。因創(chuàng)造性地采用烏金紙間隔、扎束鍛打和退火的獨(dú)特工藝，才得以制作比國(guó)外更薄更均勻的金箔。除金箔外，中國(guó)古代還有關(guān)于銀箔的記載。銀箔主要用于器物的裝飾。元代陶宗儀《南村輟耕錄》中載：“凡器作什物，以金薄或銀薄依銀匠所用紙糊罩，置金銀薄在內(nèi)，逐旋細(xì)切取。鋪已，旋漆上，新綿揩拭牢實(shí)。”錫箔是用量很大的金屬箔，其最大的用途是制作紙錢(qián)和裝飾。關(guān)于錫箔的制造在古籍中也有報(bào)道。其加工制作也是采用層層疊合鍛打和退火，不同的是古人可能認(rèn)識(shí)到了錫的表面易形成隔層(即氧化層)，因此不采取金屬片之間采用紙間隔的辦法。此后，又開(kāi)發(fā)了蒸汽退火加熱技術(shù)。用蒸汽加熱可使溫度控制在略高于100℃，既可獲得很高的延展性，又可避免錫箔過(guò)度氧化。
　　
　　從近代起，我國(guó)傳統(tǒng)冶鐵術(shù)已無(wú)法滿足市場(chǎng)需要，盡管仍有地方生產(chǎn)“灌鋼”或“蘇鋼”，如在安徽的蕪湖、湖南的湘潭、四川的重慶、威遠(yuǎn)等地人們還在使用這一傳統(tǒng)技術(shù)，但在全國(guó)范圍內(nèi)，這一傳統(tǒng)的液體滲碳制鋼法不再成為制鋼主要手段。我國(guó)的鋼鐵一方面依靠進(jìn)口，另一方面開(kāi)始建立近代化的鋼鐵廠。從1868年開(kāi)始，相繼建成福州船政局鐵廠、江南機(jī)器制造總局煉鋼廠、漢陽(yáng)鐵廠漢冶萍煤鐵廠分公司、民族資本和興鐵廠、揚(yáng)子機(jī)器公司鐵廠本溪湖煤鐵股份公司鋼鐵生產(chǎn)廠，這些工廠不僅生產(chǎn)生鐵和熟鐵，還可提供大量的鋼材。這時(shí)積累長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)所形成的傳統(tǒng)熱處理技術(shù)仍在金屬加工中發(fā)揮重要的作用。采用熔融生鐵作為滲碳劑的液體滲碳法的表面處理技術(shù)還有所發(fā)展，這些方法通常稱為“擦生”或“擦鏑”，其具體處理方法在不同地區(qū)還有許多種。在江西采用的是類似于宋應(yīng)星描述的“生鐵淋口”技術(shù)，河北、山西、內(nèi)蒙等地區(qū)采用的是“擦滲”法，東北地區(qū)則采用“鋪滲”法，福建、廣東則更像是“煮滲”法。在淬火及回火的工藝控制方面已很成熟，如民間在淬火劑的選擇上和進(jìn)行鋼鐵控冷自回火方面發(fā)展了很多技巧，如“淬黃火”和“淬白火”等。在刀剪制造行業(yè)中也逐漸建立了某些名牌商號(hào)，包括北京王麻子和杭州張小泉等，盡管他們不知刀剪的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，但他們?cè)陂L(zhǎng)期的實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的工藝技巧，使其能達(dá)到性能控制的目的，從而生產(chǎn)的刃具堅(jiān)韌、耐用。燜熬法固體滲碳方法已成為滲碳的重要技術(shù)，在近代被華中和華北地區(qū)的工匠所采用，他們所用的“釜”是鐵鍋，制備的鋼被稱為“燜鋼”。
　　
　　中國(guó)當(dāng)代熱處理進(jìn)展
　　
　　熱處理是機(jī)械工業(yè)中的一基十分重要的基礎(chǔ)工藝，對(duì)提高機(jī)電產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和使用壽命，加強(qiáng)產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有舉足輕重的作用。但是人們認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)卻花了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間和很大的代價(jià)。由于熱處理影響的是產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，它一般不會(huì)改變制品的形狀，不會(huì)使人直觀地感到它的必要性，弄不好還會(huì)嚴(yán)重畸變和開(kāi)裂；破壞制品的表面質(zhì)量和尺寸精度，致使制造過(guò)程前功盡棄。所以在我國(guó)的制造業(yè)中長(zhǎng)期存在著“重冷（冷加工）輕熱（熱加工）”現(xiàn)象，以致這個(gè)行業(yè)一直處于落后狀態(tài)。
　　
　　由于工業(yè)基礎(chǔ)的薄弱和在戰(zhàn)爭(zhēng)中遭受的破壞，我國(guó)的熱處理在40年代還僅僅屬于一種作坊式的生產(chǎn)，尚未形成實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)業(yè)。在工科院校中無(wú)熱處理的專門(mén)學(xué)科，因而也缺乏高層次的專業(yè)技術(shù)人才。當(dāng)時(shí)的熱處理操作大都是家傳技藝，籠罩著神秘氣氛，處于十分落后的境地。
　　
　　我國(guó)的熱處理產(chǎn)業(yè)起源于50年代初蘇聯(lián)援建的156項(xiàng)企業(yè)。其中的機(jī)械工廠都設(shè)熱處理車間和工段。購(gòu)買(mǎi)了大批蘇制熱處理設(shè)備、包括箱式、井式、鹽浴等30、40年代水平的電阻加熱爐，并相應(yīng)建立了第一批按蘇聯(lián)圖紙生產(chǎn)這些類型設(shè)備的電爐廠。一些高等工科學(xué)校經(jīng)過(guò)院系調(diào)整后、創(chuàng)建了包括在機(jī)械制造工藝系中的熱處理專業(yè)，于1954～1956年培養(yǎng)出了第一批?？坪捅究频臒崽幚韺I(yè)正式畢業(yè)生。50年代末和60年代初還有從蘇聯(lián)學(xué)習(xí)歸來(lái)一批熱處理專業(yè)的留學(xué)生。陸續(xù)建立的一些科研機(jī)構(gòu)和專院校，基本上能按照材料和應(yīng)用發(fā)展的步伐開(kāi)展熱處理基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，涌現(xiàn)出一系列的科研成果。由此，從人才培養(yǎng)、研究與開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)的革新和設(shè)備制造等方面初步形成了一個(gè)較完整的專業(yè)體系。
　　
　　由于科研和生產(chǎn)應(yīng)用的脫節(jié)，對(duì)革新生產(chǎn)設(shè)備的忽視以及長(zhǎng)期閉關(guān)鎖國(guó)造成的目光短淺，上世紀(jì)60、70年代的機(jī)械、冶金工廠的熱處理生產(chǎn)技術(shù)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的進(jìn)步。直到80年代實(shí)現(xiàn)了和國(guó)際社會(huì)的溝通，引進(jìn)了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，一些大型骨干企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)有了明顯的改觀。
　　
　　1 熱處理行業(yè)現(xiàn)狀
　　
　　據(jù)中國(guó)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)在制訂國(guó)家熱處理行業(yè)“十一五”規(guī)劃時(shí)的調(diào)查，2003年我國(guó)的熱處理概括起來(lái)有以下幾方面的基本情況：
　　
　?。?） 企業(yè)總數(shù)
　　
　　全國(guó)全能企業(yè)熱處理廠、分廠、車間、股份制、民營(yíng)熱處理企業(yè)約15000家。其中全民所有制企業(yè)約占80%，有12000家；個(gè)體民營(yíng)和股份制企業(yè)占20%，約3000家。由于內(nèi)地許多地區(qū)在進(jìn)行國(guó)營(yíng)中小企業(yè)改制，華東、華南沿海城市民營(yíng)企業(yè)仍在不斷涌現(xiàn)，也有不少外資企業(yè)準(zhǔn)備在沿海城市設(shè)熱處理加工廠，“十五”后期民營(yíng)與股份制企業(yè)總數(shù)仍會(huì)繼續(xù)上升。
　　
　?。?） 熱處理員工總數(shù)
　　
　　按全國(guó)熱處理廠點(diǎn)15000家，每家平均員工25人計(jì)，全國(guó)員工總數(shù)約37萬(wàn)人。其中，企業(yè)技術(shù)人員比例平均 為8%，約37萬(wàn)人；管理人員約9%，約3.3萬(wàn)人。
　　
　?。?） 熱處理加熱設(shè)備總數(shù)
　　
　　按企業(yè)數(shù)占全國(guó)企業(yè)總數(shù)的5%計(jì)，反算得出的全國(guó)熱處理加熱設(shè)備（以75kW為一標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)）約15萬(wàn)臺(tái)，裝機(jī)容量11×106kW。
　　
　?。?） 熱處理生產(chǎn)能力
　　
　　設(shè)每臺(tái)設(shè)備平均生產(chǎn)率為100kw/h，全國(guó)平均1.5班工作制，15萬(wàn)臺(tái)加熱設(shè)備的年生產(chǎn)能力近45×106t。
　　
　　（5） 熱處理能源消耗
　　
　　設(shè)熱處理加熱設(shè)備的平均利用率為30%，全國(guó)平均1.5班工作制，15萬(wàn)臺(tái)設(shè)備的每年實(shí)際熱處理生產(chǎn)量為13.5×106t，消耗電總量為9.9×109kW.h。
　　
　?。?） 熱處理年?duì)I業(yè)額
　　
　　在調(diào)查中，熱處理加工的平均價(jià)格為2.30元/kg。按全年實(shí)際產(chǎn)量13.5×106t計(jì)，全國(guó)熱處理年?duì)I業(yè)額約310億元。若以平均利潤(rùn)率10%計(jì)年創(chuàng)利潤(rùn)總計(jì)30億元。熱處理行業(yè)增值稅率平均達(dá)12.5%，每年向國(guó)家納稅約39億元。
　　
　　2 科研、開(kāi)發(fā)和新技術(shù)應(yīng)用成果
　　
　?。?） 物理冶金基礎(chǔ)研究的進(jìn)展
　　
　　結(jié)合新工程材料的研究和發(fā)揮已有材料的潛力，上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)了金屬相變理論和強(qiáng)韌化機(jī)理的研究，對(duì)馬氏體、貝氏體的組織形態(tài)、精細(xì)結(jié)構(gòu)、預(yù)相變機(jī)制，形狀記憶合金與超塑合金中相變機(jī)制都進(jìn)行了深入研究。控制滲碳、滲氮和熱過(guò)程溫度、應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬也是上海交通大學(xué)上世紀(jì)八十年代以來(lái)工作的突出方面。
　　
　　西安交通大學(xué)為根據(jù)機(jī)器零件服役條件及失效形式正確評(píng)價(jià)選擇材料，長(zhǎng)期開(kāi)展關(guān)于材料宏觀性能、微觀組織及其相互關(guān)系的研究。周惠久教授提出了小能量多次沖擊理論用以修正一些材料評(píng)價(jià)和選用的準(zhǔn)則。結(jié)合低碳馬氏體在生產(chǎn)中的應(yīng)泛應(yīng)用，取得顯著成效。
　　
　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)多年來(lái)在雷延權(quán)教授領(lǐng)導(dǎo)下堅(jiān)持了金屬形變強(qiáng)化的理論和實(shí)踐的研究，對(duì)一定溫度和形變度下的金屬再結(jié)晶規(guī)律，形變熱處理后不同組織和性能之間叛亂紗有許多重要結(jié)論，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)和開(kāi)發(fā)了一系列變化學(xué)熱處理方法。形變熱處理應(yīng)用的典型例子是汽輪機(jī)葉片和柴油機(jī)連桿的鍛后余熱淬火，既可節(jié)約電能，又能提高性能。哈爾濱工業(yè)大學(xué)還在金屬基復(fù)合材料、雙相鋼、銅基和鐵基形狀記憶合金和陶瓷韌化以及金屬和合金的離子鍍和離子注入等方面取得了突出成就。
　　
　　北京科技大學(xué)在低合金高強(qiáng)鋼、微合金鋼的理論和實(shí)踐，控制軋制，非晶態(tài)材料稀土元素在鋼中作用以及金剛石薄膜沉積等方面開(kāi)展了系統(tǒng)研究，所得在果在冶金行業(yè)獲得實(shí)際應(yīng)用。
　　
　　特別應(yīng)指出的是柯俊教授早期提出的貝氏體無(wú)擴(kuò)散切變機(jī)制、和阿隆松的擴(kuò)散一臺(tái)階機(jī)制在國(guó)際上成為分庭抗禮的針?shù)h相對(duì)觀點(diǎn)。徐祖耀、康沫狂、俞德剛等人在貝氏體相變理論和開(kāi)發(fā)貝氏體鋼以及貝氏體等溫處理方面都有突出貢獻(xiàn)。
　　
　　（2） 熱處理生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步
　　
　　——滲碳技術(shù)的進(jìn)步
　　
　　滲碳是汽車拖拉機(jī)工業(yè)應(yīng)用最廣的工藝方法之一。50年代實(shí)現(xiàn)了從固體滲碳到井工爐中滴入液體滲劑的氣體滲碳的過(guò)渡，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了工效。60年代初研制成功LiCl露點(diǎn)儀以后，首先在井式滲碳爐上實(shí)現(xiàn)了滴入甲醇和丙酮的可控滲碳。在掌握了吸熱式氣氛制備方法和研制成功密封滲碳爐以后，用露點(diǎn)儀實(shí)現(xiàn)了密封滲碳爐的碳勢(shì)控制。60年代末期研制成功紅外線二氧化碳分析儀。為了提高碳勢(shì)控制精度，在70年代推廣了紅外儀，主要用于井式爐的滴注式滲碳。目前用滴甲醇和煤油方式的可控滲碳已達(dá)到相當(dāng)普及的程度。尤其是在70年代末、80年代初大量引進(jìn)滴注式密封滲碳爐和多種微處理機(jī)可編程序控制器碳勢(shì)控制儀問(wèn)世以后，在密封多用爐上也廣泛應(yīng)用起來(lái)了。
　　
　　由于往爐中滴入甲醇和煤油，爐氣中的一氧化碳成分不穩(wěn)定，甲烷含量也達(dá)到1%～2%程度，只用二氧化碳紅外儀的單因素控制是很達(dá)到±0.05%的控制精度。為此，便研究開(kāi)發(fā)出了二氧化碳、一氧化碳和甲烷的多因素碳勢(shì)控制的儀器和方法。
　　
　　因?yàn)橹苽湮鼰崾綒獾脑?mdash;—天然氣和液化石油氣供應(yīng)緊張，而大量使用甲醇，生產(chǎn)成本高，迫使工業(yè)生產(chǎn)尋找別的出路。碳分子篩變壓吸附制氮（PSA法）技術(shù)的出現(xiàn)為解決這個(gè)難題創(chuàng)造了條件。80年代初期，研制成功國(guó)產(chǎn)碳分子篩制的同。隨后用氮基氣氛、甲醇和乙酸乙酯（或煤油）的合成氛滲碳法便應(yīng)運(yùn)而生。與此同時(shí)，引進(jìn)了氣氛微量氧（氧勢(shì)）測(cè)量、控制技術(shù)和儀器。目前應(yīng)用氮基合成氣氛和氧探頭的爐氣控制技術(shù)的滲碳、用微處理機(jī)控制碳勢(shì)和滲層深度的方法已在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。個(gè)別工廠還引進(jìn)了Supercarb直生式滲碳法的設(shè)備和工藝。目前在汽車、摩托車、工程機(jī)械、軸承、齒輪、緊固件行業(yè)的可控滲碳、碳氮共滲、氮碳共滲技術(shù)已達(dá)相當(dāng)普及程度。
　　
　　上世紀(jì)80年代以來(lái)，本土設(shè)備制造企業(yè)已能成系列生產(chǎn)密封多用爐、推桿連續(xù)爐滲碳、淬火、清洗、回火生產(chǎn)線和網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線。應(yīng)運(yùn)而生的尚有與之相配套的碳勢(shì)和工藝過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的商品生產(chǎn)供應(yīng)。1990年代以來(lái)，國(guó)際知名設(shè)備制造企業(yè)相繼在國(guó)內(nèi)建立合資，獨(dú)資生產(chǎn)廠，為熱處理企業(yè)提供了可靠性高，價(jià)格可以接受的先進(jìn)設(shè)備。為此，也刺激，提高了本土設(shè)備制造廠的制造水平，為近十年大量涌現(xiàn)的民營(yíng)，股份制專營(yíng)熱處理加工企業(yè)和國(guó)營(yíng)大廠的熱處理技術(shù)改造和設(shè)備更新創(chuàng)造了好的條件。
　　
　　—— 真空熱處理技術(shù)的普及
　　
　　1970年代開(kāi)始研制油、氣淬火冷卻的冷壁式真空熱處理爐，1980年代成系列地批量生產(chǎn)。目前本土制造企業(yè)已能成系列地提供真空加熱、油氣淬火爐、低壓滲碳爐、1MPa(10bar)高壓氣淬爐、真空燒結(jié)爐、和釬焊爐。真空淬火、高壓氣淬爐的最高溫度可達(dá)1350℃，真空燒結(jié)爐最高可達(dá)1800℃。各種爐種和爐型的產(chǎn)量在200臺(tái)以上。近幾年航空工業(yè)和模具工業(yè)的發(fā)展對(duì)真空熱處理爐、真空釬焊爐，特別是真空加熱高壓氣淬爐有大量需求，推動(dòng)了真空設(shè)備制造業(yè)的興旺。低壓滲碳和高壓氣淬技術(shù)的結(jié)合，為車輛齒輪的延壽、減畸（變）和降噪提出了新的途徑，而體現(xiàn)此先進(jìn)技術(shù)的半連續(xù)式生產(chǎn)線的開(kāi)發(fā)為大批量生產(chǎn)的汽車齒輪熱處理的技術(shù)改造提供了可能。在新世紀(jì)之初、國(guó)內(nèi)已有數(shù)家汽車、柴油機(jī)齒輪制造廠引進(jìn)了此類設(shè)備和生產(chǎn)線。
　　
　　由于模具對(duì)表面質(zhì)量和畸變的高要求，真空高壓氣淬已幾乎成為模具熱處理不可替代的技術(shù)。目前在華南和華東沿海，稍具規(guī)模的民營(yíng)熱處理加工企業(yè)都擁有至少一臺(tái)0.4MPa（最多的有6臺(tái)）的真空加熱高壓氣淬爐。在切削刀具行業(yè)，數(shù)控和加工中心的廣泛應(yīng)用，強(qiáng)烈要求刀具具有高的質(zhì)量和長(zhǎng)的壽命、城市的環(huán)保也對(duì)熱處理提出更嚴(yán)格要求，真空加熱高壓氣淬也因此成為高速鋼刀具熱處理替代鹽浴加熱淬火的首選工藝。
　　
　　—— 感應(yīng)加熱的廣泛應(yīng)用
　　
　　感應(yīng)加熱技術(shù)在汽車、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在汽車制造中有200多種，近50%重量的零件采用感應(yīng)加熱淬火，例如曲軸、半軸、凸輪軸、剎車凸輪、轉(zhuǎn)向節(jié)、變速導(dǎo)塊槽口、氣門(mén)調(diào)整螺栓，進(jìn)排氣閥端頭、球頭肖等。其中東風(fēng)汽車公司半軸的橫向磁場(chǎng)加熱淬火是最具代表性的先進(jìn)技術(shù)。利用橫向磁場(chǎng)的矩形感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了半軸表面和圓角的一次加熱淬火，使生產(chǎn)效率提高數(shù)倍、半軸的抗彎扭疲勞強(qiáng)度提高10倍。具有故障報(bào)警、診斷功能、由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的半軸感應(yīng)淬火自動(dòng)生產(chǎn)線已多年穩(wěn)定投入生產(chǎn)。我國(guó)汽車工業(yè)的感應(yīng)熱處理已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
　　
　　我國(guó)的感應(yīng)電源制造企業(yè)自1990年代引進(jìn)SIT（靜電感應(yīng)晶體管）、1GBT（絕緣柵雙極晶體管）和MOSFET（金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管）全固態(tài)晶體管電源以來(lái)，老式的電子管高頻電源和機(jī)式中頻發(fā)電機(jī)組已逐步被晶體管電源代替，本土企業(yè)生產(chǎn)的新式電源已能基本滿足用戶企業(yè)在功率和頻率上的要求。感應(yīng)淬火機(jī)床朝柔性化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展具有識(shí)別零件，控制功率、自動(dòng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)、故障顯示、報(bào)警、診斷的感應(yīng)淬火裝置，在汽車工業(yè)生產(chǎn)中也逐步推廣應(yīng)用。
　　
　　—— 化學(xué)熱處理的潛力得到發(fā)揮
　　
　　除滲碳、碳氮共滲以外的化學(xué)熱處理，尤其是鋼在鐵素體狀態(tài)下的化學(xué)熱處理，其特點(diǎn)是工件畸變小，對(duì)提高機(jī)器零件耐磨減摩性能，提高抗疲勞、抗腐蝕性能和抗咬合能力以及節(jié)能降耗有明顯效果。自上世紀(jì)60年代機(jī)械部機(jī)械科學(xué)研究院研制成功鹽浴氮碳其滲（軟氮化）和無(wú)毒原料氮碳共滲，并在生產(chǎn)上應(yīng)用以來(lái)，又陸續(xù)開(kāi)發(fā)出碳氮硼三元共滲、氨+吸熱型氣氛、氨+空氣、氨+二氧化碳的氣體氮碳共滲和氮氧共滲以及低氰鹽浴滲氮、拋光、氧化的QPQ技術(shù)和LT鹽浴氮碳共滲在汽車、摩托車、輕紡機(jī)，機(jī)床，工模具、緊固件、儀器儀表、兵器等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。由于效果好、成本低，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、毒性很小，特別受到上列行業(yè)外資企業(yè)和外銷產(chǎn)品企業(yè)的青睞。
　　
　　氣體滲氮雖然工藝周期長(zhǎng)，但因滲層硬度高，提高零件耐磨性效果好，且工件畸變小，在機(jī)床精密零件中廣泛應(yīng)用。上海交通大學(xué)潘健生教授在1980年代即對(duì)控制滲氮技術(shù)開(kāi)展了系統(tǒng)研究。通過(guò)對(duì)氨分解率（H2）的精確控制，可以獲得預(yù)想的鋼件滲層含氮量和理想的組織結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。山東工業(yè)大學(xué)（現(xiàn)為山東大學(xué)材料工程學(xué)院）和江蘇機(jī)械研究所（現(xiàn)為鑄鍛熱處理研究所）在1970年代研發(fā)出可得到脆性小的單相Fe2B層的固體滲硼法和粒狀滲硼劑商品。武漢材料保護(hù)研究所亦于同期開(kāi)發(fā)出硼砂鹽浴滲金屬技術(shù)（類似日本的T.D法）。二者在提高冶金、礦山機(jī)器零件和模具壽命上充分發(fā)揮出了化學(xué)熱處理的潛力。
　　
　　—— 離子熱處理的盛行
　　
　　早在1970年代初北京機(jī)床研究所就研成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)10A離子滲氮試驗(yàn)裝置。此后，離子滲氮技術(shù)的研究在全國(guó)各地如雨后春筍船開(kāi)展起來(lái)。對(duì)工藝參數(shù)、滲層組織和性能之間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)研究，探索了鋼中含碳量和合金元素以及原始組織、溫度、時(shí)間、壓力、氣體介質(zhì)成分對(duì)滲層組織的影響。判明了形成γ、ε相，γ'+ε或ε+Fe3C復(fù)合相化合物層以及無(wú)化合物層的條件，測(cè)定了鋼件在多種服役條件下最適宜的組織形態(tài)。這些結(jié)論對(duì)離子滲氮的擴(kuò)大應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。到1980年末全國(guó)已有上千臺(tái)離子滲氮設(shè)備、數(shù)十家離子滲氮設(shè)備制造廠、興起了一場(chǎng)推廣離子滲氮技術(shù)的高潮。
　　
　　除離子滲氮外，許多科研單位、大專院校還開(kāi)展了離子滲碳、碳氮共滲、離子軟氮化、硫氮和碳氮硫共滲、離子滲硼等技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，但由于技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、環(huán)保和安全衛(wèi)生等因素，未得到廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)應(yīng)用最廣的還是離子滲氮。
　　
　　離子鍍滲技術(shù)的研究和應(yīng)用也是我國(guó)熱處理技術(shù)進(jìn)步的范例。太原工業(yè)大學(xué)，北京聯(lián)合大學(xué)和電子部第一研究所對(duì)離子鍍滲機(jī)理、工藝參數(shù)的優(yōu)選、鍍層質(zhì)量和工藝的關(guān)系進(jìn)行了深入研究，開(kāi)發(fā)出了多層輝光離子滲金屬和多弧離子鍍技術(shù)，不僅可以在金屬制品表面獲得致密的TiN沉積層，得到W、Mo、Cr、Ni等單元素鍍滲層，而且還可以使W、Cr、Mo、V等元素按不同組合和比例同時(shí)滲入普通鋼材，使其表面得到相當(dāng)厚的類似高速鋼成分的鍍滲層，從而代替昂貴的高速鋼。
　　
　　—— 激光和電子束熱處理
　　
　　激光熱處理的試驗(yàn)研究起始于1979年。最初是在250W的小功率激光器上用小試樣驗(yàn)證了鋼表面相變硬化的效果。目前二氧化碳激光器已能做到10kW的功率，激光器、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)和5坐標(biāo)工作臺(tái)都能自行制造。
　　
　　開(kāi)展了激光和電子表面相變硬化、熔化凝固、表面涂復(fù)和表面合金化的試驗(yàn)研究。激光相變硬化在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套、彈性聯(lián)軸節(jié)主簧片、紡織機(jī)錠桿、量具塊規(guī)、鑿巖機(jī)氣缸等機(jī)器零件上獲得應(yīng)用。一汽、二汽、北京內(nèi)燃機(jī)總廠、西安內(nèi)燃機(jī)配件廠都已建立起缸套的激光硬化生產(chǎn)線。
　　
　　十幾年來(lái)，從國(guó)外引進(jìn)的大功率二氧化碳激光器有十?dāng)?shù)臺(tái)之多。目前國(guó)產(chǎn)設(shè)備已基本取代進(jìn)口。
　　
　　大功率激光器的研制和生產(chǎn)單位有華中理工大學(xué)、上海光機(jī)所、沈陽(yáng)機(jī)電設(shè)計(jì)院、中科院北京自動(dòng)化所等。承擔(dān)國(guó)家863科研項(xiàng)目、在激光熱處理應(yīng)用上有貢獻(xiàn)的單位有沈陽(yáng)金屬所、北京機(jī)床所、北京市機(jī)電研究院、原機(jī)械部北京機(jī)電所、長(zhǎng)春機(jī)械研究所等。原機(jī)械部北京機(jī)電研究所和中科院自動(dòng)化所合作研制了15KW的電子束熱處理裝置。
　　
　　—— 熱處理質(zhì)量的嚴(yán)格控制
　　
　　產(chǎn)品質(zhì)量愈來(lái)愈嚴(yán)格的控制是近代熱處理技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)之一。這是隨著金屬學(xué)規(guī)律愈來(lái)愈精確的研究，測(cè)試傳感技術(shù)和儀器制造的長(zhǎng)足進(jìn)步以及電子計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用的必然結(jié)果，我國(guó)在這方面取得的進(jìn)步主要表現(xiàn)在以下方面。
　　
　　1) 工藝過(guò)程的自動(dòng)化作業(yè) 采用順控器或微處理機(jī)按熱處理工藝的要求實(shí)現(xiàn)裝料、加熱、冷卻、清洗、回火，卸料等工序的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程已在部分汽車、拖拉機(jī)、軸承、緊固件等大批量生產(chǎn)的企業(yè)投入使用。汽車工業(yè)的大型連續(xù)式滲碳、淬火、回火生產(chǎn)線和密封多用爐生產(chǎn)線大都采用微處理機(jī)控制的自動(dòng)化作業(yè)。在真空熱處理設(shè)備上用順控器或微機(jī)的程序控制作業(yè)也有許多成功的經(jīng)驗(yàn)。
　　
　　2) 工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制 對(duì)熱處理工藝參數(shù)，如時(shí)間、溫度、爐氣戒分和壓力、淬火介質(zhì)的濃度、雜質(zhì)和冷速(攪動(dòng)程度)的嚴(yán)格控制可使工件保持穩(wěn)定的高質(zhì)量，使工件的表面質(zhì)量、表面和心部硬度、滲層的滲入元素濃度和梯度、滲層深度都能得到有效的控制。在我國(guó)，由于可控硅控溫和PID儀表的普及，一般熱處理電阻爐(800～1000℃)的控溫精度可達(dá)到±5℃，甚至±2℃。采用紅外線氣體分析儀和計(jì)算機(jī)可對(duì)爐氣中的CO2、CO、CH4爐氣壓為等因素控制甚至達(dá)到±0.02的精度。目前可控硅控溫技術(shù)已達(dá)相當(dāng)普及程度，各種規(guī)格的控制器都可在市場(chǎng)上買(mǎi)到。一些高校，科研單位和企業(yè)開(kāi)發(fā)的按工藝參數(shù)和質(zhì)量關(guān)系的數(shù)字模型用計(jì)算機(jī)直接控制產(chǎn)品的嘗試已取得成功，部分成果已在生產(chǎn)上應(yīng)用。
　　3） 嚴(yán)格的質(zhì)量管理 通過(guò)熱處理行業(yè)協(xié)會(huì)開(kāi)展的質(zhì)量管理信得過(guò)企業(yè)、規(guī)范企業(yè)評(píng)選活動(dòng)和質(zhì)理檢驗(yàn)員的培訓(xùn)，在本世紀(jì)初熱處理企業(yè)的生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理水平有了明顯提高。大部分企業(yè)都重視改善質(zhì)量檢驗(yàn)條件，除國(guó)營(yíng)企業(yè)外，大部分民營(yíng)企業(yè)都購(gòu)置了金相顯微鏡，硬度計(jì)，磁粉探傷儀、少數(shù)企業(yè)還配備有看譜鏡，定量金相顯微鏡；通過(guò)評(píng)選的兩類企業(yè)和大部分被調(diào)查企業(yè)的技術(shù)工人都經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和持證上崗，在生產(chǎn)中建立了熱處理工藝卡，流程卡，檢驗(yàn)規(guī)程，質(zhì)量檔案等各項(xiàng)管理制度、主動(dòng)執(zhí)行熱處理質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)和熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定以及各類工藝標(biāo)準(zhǔn)。由于這些工藝條件的嚴(yán)格規(guī)定、工藝操作的規(guī)范化，職工素質(zhì)的提高，使這些企業(yè)的熱處理件質(zhì)量分散度逐步降低，產(chǎn)品一次合格率提高到98%以上，到2003年底通過(guò)ISO9000認(rèn)證企業(yè)近1000家，占全行業(yè)企業(yè)總數(shù)的6%，占營(yíng)業(yè)額500萬(wàn)元以上企業(yè)總數(shù)的20%左右。
　　
　　—— 熱處理專業(yè)化生產(chǎn)蓬勃發(fā)展
　　
　　自國(guó)家實(shí)行市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)后，1995年以來(lái)熱處理專業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展神速、主要表現(xiàn)在民營(yíng)、股份制專營(yíng)熱處理加工的企業(yè)迅猛增長(zhǎng)。在2003年主要集中在沿海城市的這類企業(yè)總數(shù)至少在2000家以上。近幾年，華北、東北及內(nèi)地民營(yíng)熱處理企業(yè)亦有明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。全國(guó)熱處理專業(yè)廠有可能達(dá)到3000家。保守地設(shè)每個(gè)企業(yè)平均年?duì)I業(yè)額200萬(wàn)元，全國(guó)這類企業(yè)的年?duì)I業(yè)額可達(dá)60億元，約占全國(guó)熱處理總營(yíng)業(yè)額的20%。此比例大于美國(guó)的10%，小于日本的30%。不可否認(rèn)，這是上世紀(jì)80年代國(guó)家提倡專業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，在近幾年取得的最大成就，也是深化改革、推行社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的必然產(chǎn)物。
　　
　　—— 熱處理生產(chǎn)技術(shù)改造和設(shè)備更新如日中天
　　
　　大部分民營(yíng)企業(yè)認(rèn)識(shí)到高技術(shù)起點(diǎn)對(duì)保持企業(yè)強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性。他們有足夠的資金和能力購(gòu)置先進(jìn)的熱處理設(shè)備，航空、兵器、船舶工業(yè)企業(yè)近幾年受惠于國(guó)家的國(guó)防現(xiàn)代化政策，進(jìn)行了大規(guī)模的技術(shù)改造和設(shè)備更新。汽車工業(yè)的空前發(fā)展對(duì)先進(jìn)熱處理技術(shù)和高精熱處理設(shè)備形成大量需求，航空工業(yè)企業(yè)和沿海民營(yíng)以輕工產(chǎn)品模具為主要對(duì)象的企業(yè)近幾年增添了大量真空熱處理設(shè)備，尤其是高壓氣淬設(shè)備。汽車、兵器工業(yè)企業(yè)和以汽車、摩托車零件為主要對(duì)象的民營(yíng)企業(yè)則以多用爐生產(chǎn)線為主要技術(shù)改造內(nèi)容。個(gè)別汽車公司的熱處理部門(mén)還引進(jìn)了低壓滲碳和高壓氣淬熱處理生產(chǎn)線。船舶工業(yè)企業(yè)則以高爐溫均勻性的碳勢(shì)精確控制的大型井式滲碳爐為技術(shù)改造目標(biāo)。在這些企業(yè)中，由于生產(chǎn)技術(shù)改造的蓬勃開(kāi)展，少無(wú)氧化熱處理的比重已達(dá)到90%以上?；旧蠈?shí)現(xiàn)了少無(wú)氧化、少無(wú)畸變、少無(wú)污染、少無(wú)廢品、少無(wú)人工、少無(wú)質(zhì)量分散的先進(jìn)的熱處理生產(chǎn)。
　　
　　—— 熱處理設(shè)備制造有了轉(zhuǎn)機(jī)
　　
　　“九五”期間，因國(guó)營(yíng)企業(yè)資金拮據(jù)，尚未興起熱處理設(shè)備更新高潮，更由于外資企業(yè)的進(jìn)入，國(guó)內(nèi)熱處理設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)白熱化，使不少技術(shù)落后，經(jīng)營(yíng)不善企業(yè)瀕臨倒閉邊緣。“十五”以來(lái)，大量民營(yíng)企業(yè)的涌現(xiàn)，使設(shè)備需求大增，即使是低水平的設(shè)備也暢銷無(wú)阻，救活了一批電爐制造企業(yè)。外資企業(yè)的進(jìn)入和用戶的高技術(shù)起點(diǎn)也使不少設(shè)備制造廠勵(lì)精圖治，不斷提高自己的產(chǎn)品檔次，贏得了用戶。值得一提的是不少設(shè)備制造企業(yè)應(yīng)用戶要求采用優(yōu)質(zhì)配套件和儀表，其中不乏國(guó)際名牌產(chǎn)品使國(guó)產(chǎn)設(shè)備的可靠性有了明顯改善，為熱處理加工企業(yè)的技術(shù)改造和設(shè)備更新創(chuàng)造了好的條件。
　　
　?。?） 熱處理標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)展
　　
　　實(shí)行改革開(kāi)放政策以前，熱處理標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)是很薄弱的。1980年以前，在國(guó)標(biāo)和冶標(biāo)(YB)中只有12項(xiàng)鋼材的冶金質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)標(biāo)(JB)中只有8項(xiàng)熱處理標(biāo)準(zhǔn)，且大多數(shù)是產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。改革開(kāi)放以來(lái)，特別是在提出等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)方針后，包括熱處理標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)工作出現(xiàn)了新的局面。政府各部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)都設(shè)專人負(fù)責(zé)熱處理標(biāo)準(zhǔn)化工作。在提出的熱處理標(biāo)準(zhǔn)體系表中羅列了制修訂94項(xiàng)國(guó)標(biāo)、部標(biāo)的計(jì)劃。在1981—1985期間共完成21項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂任務(wù)。為了使標(biāo)準(zhǔn)化工作實(shí)行跨部門(mén)，跨地區(qū)的行業(yè)管理，以動(dòng)員更廣泛力量盡快實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(現(xiàn)改為國(guó)家技術(shù)監(jiān)督質(zhì)量檢驗(yàn)檢疫局)在1985年決定建立各行業(yè)的全國(guó)性標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。1986年3月在國(guó)標(biāo)局主持下成立了由30名委員和顧問(wèn)組成的第一屆跨行業(yè)跨部門(mén)的熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。秘書(shū)處設(shè)在機(jī)械工業(yè)部北京機(jī)電研究所。1991年改選成立了第二屆委員會(huì)。1997年和2001年改選為第3、4屆委員會(huì)。委員會(huì)的主要任務(wù)是：向國(guó)家主管部門(mén)提出本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作的方針政策性建議，制訂本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系表，提出長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和年度工作計(jì)劃，組織本行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的制修訂工作，審查本行業(yè)國(guó)標(biāo)和行標(biāo)草案，并在技術(shù)上把關(guān)，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的宣傳貫徹、解釋、咨詢、提出標(biāo)準(zhǔn)成果的獎(jiǎng)勵(lì)建議等。
　　
　　經(jīng)過(guò)近20年的努力，已制修訂出76項(xiàng)國(guó)標(biāo)和行標(biāo)。其中絕大部分內(nèi)容是熱處理通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)，不包括產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)是國(guó)標(biāo)的熱處理通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)和國(guó)際貿(mào)易談判中對(duì)金屬材料經(jīng)熱處理后的組織和性能有了一個(gè)能公認(rèn)的品質(zhì)優(yōu)劣的判據(jù)，產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗(yàn)方法也有了一個(gè)共同的準(zhǔn)繩。新制訂的熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)可用來(lái)嚴(yán)格控制生產(chǎn)條件(設(shè)備儀表精度，可靠性與維護(hù)、溫度、爐氣、加熱和冷卻介質(zhì)等)，是實(shí)現(xiàn)熱處理生產(chǎn)全面質(zhì)量管理的有效措施。
　　
　　近幾年由全國(guó)熱標(biāo)委會(huì)組織開(kāi)展的針對(duì)熱處理專為廠的達(dá)標(biāo)驗(yàn)收活動(dòng)提高了企業(yè)貫徹?zé)崽幚順?biāo)準(zhǔn)的積極性，改善了企業(yè)的生產(chǎn)管理和質(zhì)量管理、提高了企業(yè)的信譽(yù)、效益和核心競(jìng)爭(zhēng)能力。