粗略回顧上述早為人們熟知的事實(shí),，只是說(shuō)明一種易被忽視的觀點(diǎn)：最優(yōu)化的熱處理工藝不可能是千篇一律的，同種材料的各項(xiàng)性能都會(huì)因熱處理方法及其工藝參數(shù)的不同而改變,，各項(xiàng)性能指標(biāo)又常常此消彼長(zhǎng),。選擇合適的熱處理工藝參數(shù)、獲得與工件的使用狀況和失效方式相適應(yīng)的最佳綜合性能,，才有可能制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品,，這就是熱處理與表面改性技術(shù)的特點(diǎn)、難點(diǎn)和魅力之所在,，充滿讓人發(fā)揮主觀能動(dòng)性的空間和余地,。
歷史已證明：改進(jìn)熱處理技術(shù)，更充分發(fā)揮材料的潛力,，往往是產(chǎn)品更新?lián)Q代的催化劑,。調(diào)質(zhì)處理即淬火后高溫回火后的屈服強(qiáng)度大約在600~900 MPa之間，無(wú)論是強(qiáng)度和韌性都顯著優(yōu)于正火處理,，因而成為結(jié)構(gòu)鋼常用的熱處理工藝,，在二次大戰(zhàn)期間前蘇聯(lián)的研究人員發(fā)現(xiàn)30CrMnSi淬火和低溫回火，或等溫淬火后,，屈服強(qiáng)度達(dá)到1500 MPa,，并保持足夠的韌性。用于制造飛機(jī)起落架,。中,、低碳結(jié)構(gòu)鋼淬火低溫回火處理還應(yīng)用于火炮防彈護(hù)板等軍工產(chǎn)品，隨后各國(guó)開發(fā)一系列以淬火和低溫回火處理為特征的“超高強(qiáng)度鋼”促進(jìn)了不少重要產(chǎn)品的更新?lián)Q代,，例如：大功率燃?xì)廨啓C(jī)的液壓耦合器的轉(zhuǎn)子,，傳遞著幾萬(wàn)以至幾十萬(wàn)千瓦的功率，轉(zhuǎn)速達(dá)每分鐘2萬(wàn)轉(zhuǎn)以上,，原設(shè)計(jì)為SEA4340鋼調(diào)質(zhì)處理,，屈服強(qiáng)度為800MPa,后來(lái)采用淬火、低溫回火處理,，屈服強(qiáng)度達(dá)到1800MPa,，使整個(gè)耦合的重量減少到原來(lái)的1/4,。這對(duì)于提高艦艇的性能是很有利的。
表面改性技術(shù)對(duì)高端產(chǎn)品的研發(fā)同樣有重要作用,，眾所周知,，燃?xì)獾臒嵝孰S著燃?xì)鉁囟鹊纳叨岣撸欢邷睾辖鸬哪蜔釡囟认拗屏巳紵覝囟鹊奶岣?。在?guó)外,，由于研究成功在耐熱合金表面沉積含蜂窩狀ZrO2復(fù)合涂層，起著隔熱作用,，使耐熱合金葉片的溫度比燃?xì)鉁囟鹊?50℃以上,，從而研制出燃燒室溫度更高的燃?xì)廨啓C(jī)，促成航空發(fā)動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代,。
即使是一般的機(jī)械制造行業(yè),，熱處理與表面改性的技術(shù)進(jìn)步同樣對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新有重要意義，例如生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件的冷鐓機(jī)的生產(chǎn)率現(xiàn)在已達(dá)600件/min,，相比于二十幾年前60件/ min提高了10倍,。標(biāo)準(zhǔn)件行業(yè)面貌大為改觀,。其實(shí)冷鐓機(jī)并不復(fù)雜,，在當(dāng)年設(shè)計(jì)制造600件/ min的冷鐓機(jī)亦非難事，問(wèn)題在于那個(gè)小小的六角沖頭,，它當(dāng)時(shí)壽命低于2萬(wàn)件,，在這種情況下，提高冷鐓機(jī)的速度毫無(wú)意義,。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件是一種批量極大的產(chǎn)品,，通常要求每個(gè)沖頭壽命都要超過(guò)一個(gè)班，否則很難進(jìn)行生產(chǎn)管理,。上世紀(jì)80年代初通過(guò)熱處理工藝的改進(jìn),使沖頭的壽命提高到5萬(wàn)件以上,，才有100件/ min的冷鐓機(jī)面世.及至90年代用氣相沉積氮化鈦的方法進(jìn)行六角沖頭的表面改性處理，使其壽命提高到35萬(wàn)件以上,。成為高速冷鐓機(jī)的催生劑,。
圖2是一種特種變速箱的薄壁齒圈，其特點(diǎn)是可以顯著減小變速箱的體積和重量,，但是用常規(guī)的齒輪熱處理方法制造遇到很大的難題,，滲碳淬火或感應(yīng)加熱淬火都難以控制熱處理畸變，而常規(guī)的滲氮處理不能滿足該齒輪對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度的要求,，只有應(yīng)用動(dòng)態(tài)可控滲氮工藝,，使接觸疲勞強(qiáng)度由1400MPa提高到 1700MPa，并且研究成功控制薄壁齒圈滲氮畸變的方法,，才使特種變速箱試制成功,。
僅從這些事例就可以反映出：熱處理的技術(shù)進(jìn)步對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新有重要的推動(dòng)作用,。
鑒于上述特點(diǎn)，欲提高熱處理的技術(shù)水平首先應(yīng)開展熱處理工藝參數(shù)對(duì)材料組織性能影響規(guī)律的系統(tǒng)研究,，其次研究工作不能只停留在用試樣研究的層面上,。熱處理工藝研究需要和產(chǎn)品的臺(tái)架試驗(yàn)、裝機(jī)試驗(yàn)及失效分析相結(jié)合,，經(jīng)過(guò)不斷摸索與改進(jìn),，才能收到大幅度提高壽命的效果，例如：圖3所示卡車活塞銷冷擠壓凸模,，承受約2000MPa單位壓力,，需要有很高的抗壓屈服強(qiáng)度，而且其形狀細(xì)長(zhǎng)易折斷,，又要求有足夠的韌性,，擠壓過(guò)程中被擠壓金屬對(duì)韌帶強(qiáng)烈摩擦，因此需要很高的耐磨性和一定的熱穩(wěn)定性,。選用W6Mo5Cr4V2高速鋼制造,。起先選用手冊(cè)中給出的標(biāo)準(zhǔn)熱處理規(guī)范進(jìn)行處理，使用壽命低于400件,。失效方式是凸模施壓過(guò)程中折斷,。為了提高材料的韌性將淬火溫度由1225℃降低至1190℃，收到顯著效果,，壽命提高到2500件左右,。進(jìn)一步降低淬火溫度雖然可使韌性進(jìn)一步提高，然而使用壽命反而回落,。對(duì)凸模的工作狀況和失效方式進(jìn)行仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn),，在低溫范圍內(nèi)加熱淬火的沖頭，刃帶被逐漸拉毛,，脫模時(shí)阻力愈來(lái)愈大,，在脫模過(guò)程中由于沖擊拉伸應(yīng)力的作用導(dǎo)致斷裂。針對(duì)這種具體情況采用1190℃淬火560℃回火4次,，然后進(jìn)行氣體氮碳共滲處理,。表面層(約 0.02mm)的硬度提高到1000HV以上，而整體上保持高強(qiáng)度和高韌性,，使用壽命提高到1萬(wàn)件以上,。
