新型双层辉光等离子表面冶金高速钢及其锯切工具.pdf

＼ 0 ／ ； ＼ ／ ／ ．／ 仝 ～ 综 述 一 新型双层辉光等离子表面冶金高速钢及其锯切工具 徐 重 ， 王从 曾。 ， 唐 宾 ， 高 原 ， 贺志勇 ， 刘 小萍 ， 徐 在峰 ， 王建明 贺 琦 ， 李成明 ， 李忠厚 ， 苏永安 ， 潘俊德 1 ． 太原理工 大学， 山西太原0 3 0 0 2 4 ； 2 ． 桂 林电子科技 大学 ， 广 西 桂林 5 4 1 0 0 4； 3 ． 北京工业大学 ， 北京 1 0 0 0 2 2 ； 4 ． 北京科技 大学 ， 北京 1 0 0 0 8 3 [ 编者按 ]为了鼓励创新、 提倡争鸣 ， 本刊 乐于登载一些有关我 国原创性技 术的发展 和现状的综述性文章 ， 以 供读者 了解新技术的特点 以及我 国在发展 原创性技 术方面所面 临的诸 多现 实问题和艰辛历程。 一 项原创性技术往往有一个不断改进、 逐步成熟的过程， 且正 因其“ 新” 而易起争议。质疑和争鸣 是促使科学技术发展的有效途径。因此编者期盼持 不同观点的人士赐稿 ， 使本刊既能成为展 示 自 主创新成果的园地， 也成为百花齐放 、 百家争鸣的园地 ， 共 同为建设创新型国家作 出贡献。 摘要主要介绍了双层辉光等离子表面 台 金技术在普通低碳钢或低合金钢表面形成的等离子表面 台 金 高速钢 ． 及其在手用锯条方面的应用和产业化。以技术、 工艺、 设备为主线， 全面总结和阐述 了等离子表面冶金高 速铜锯条产业化 的过程及艰难历程 ， 对我 国发展原创性技 术及其产业化 也提 出了一 些意见和建议 。 关键词 双辉等 离子表面冶金 ； 等 离子表面冶金 高速钢 ； 等 离子表 面冶金切 削工具 ； 产业化 中图分类号 T G 1 7 4 ． 4 4 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 1 6 9 0 2 0 1 1 0 2 0 0 0 1 ． 0 8 N o v e l D o u b l e G l o w P l a s ma S u r f a c e Me t a l l u r g y Hi g l l - s p e e d S t e e l a n d C u t t i n g T o o l s XU Zh o n g ，W ANG Co n g z e n g ，rr ANC Bi n ，GAO Yu a n ，HE Zh i y o n g ， L I U X i a o p i n g ， x U Z a i f e n g ， WA N G J i a n m i n g ， H E Q i L I C h e n g mi n g ， L I Z h o n g h o u ， S U Y o n g a n ． P AN J u n d e 1 ． T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 ，S h a n x i ； 2 ． G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c r o n i c T e c h n o l o gy ， G u i l i n 5 4 1 0 0 4 ， G u a n g x i ； 3 ． B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ，B e i j i n g 1 0 0 0 2 2 ； 4 ． U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 Abs t r ac t Pl a s ma s u rfa c e me t a l l u r g y h i g h s p e e d s t e e l de v e l o pe d b y t h e d o u b l e g l o w pl a s ma s u r f a c e me t a l l u r gy t e c h n o l o g y o n t h e S u rfa c e o f c o n v e n t i o n a l l o w c a r b o n o r l o w a l l o y s t e e l a n d i t s a p p l i c a t i o n t o h a n ds a w bl a d e a s we l l a s i n d us t r i a l i z a t i o n we r e i n t r o d u c e d．Ta k i n g t e c h n o l o g y，p r o c e s s a n d e q ui pme n t a s t h e ma i n c l u e，t h e d i ffic u l t c o u r s e o f i nd u s t r i a l i z a t i o n o f p l a s ma s u r f a c e me t a l l u r g y hi g h s p e e d s t e e l h a n d s a w b l a d e wa s s u mma r i z e d i n a l l s i d e d wa y ． I n a d di t i o n，s o me v i e ws a n d s u g g e s t i o n s we r e a l s o p u t f o r wa r d c o n c e rn i n g t h e d e v e l o p me n t a n d i n d u s t r i a l i z a t i o n o f o r i g i n a l l y c r e a t i v e t e c h n o l o g y i n Ch i n a． Ke y wo r d s d o u b l e g l o w p l a s ma S u rf a c e me t a l l u r g y X u T e c P r o c e s s ； p l a s m a s u r f a c e m e t a l l u r g y h i g h s p e e d s t e e l ； p l a s ma s u rfa c e me t a l l u r g y c u t t i n g t o o l ；i n d us t r i l l i z a t i o n 收稿 日期 2 0 1 0 0 9 0 6 作者 简介 徐 重 1 9 3 7 一 ， 男， 江苏 宝应人 ， 】 9 8 1～ 1 9 8 3年赴 美 留学， 曾任太原理 工 大学表 面工程研 究所所 长 、 教授 、 博士 生导师， 材料加 工工程 国家重点学科博 士点首席学科带头人 。1 9 9 5年被北京科技 大 学聘 为兼职教授 、 博 士生导师 ， 2 0 0 4年被聘 为南京航 空航 天大学特聘教授 、 博士生导师。获全 国先 进 工作 者、 国家有特 出贡 献专家、 五一 劳动 奖章 及政 府特 殊 津贴。1 9 8 0年 发 明“ 双层辉 光 离子渗 金属技术 ” ， 并 于 1 9 8 5年 获 美国专利 我 国在 美国取得 的 第一个 美 国专利权 ， 后 又相继 获得 加 、 英 、 澳 、 日、 瑞典等 多国专利 。双层辉光 离子渗金属技 术于 1 9 9 2年 获 国家发 明二 等 奖， 同年被 纳入 8 6 3计划 ， 1 9 9 4年 又被 国家科委确定 为 8 6 3计划 1 5项 “ 重大关键技 术项 目” 之 一。在 “ 8 6 3 ” 计 划的 支持下 ， 1 9 9 6年建成双辉 离子渗金属技术 示范生产线。著有世界 第一部 有关表 面冶金 的著作 “ 等 离子表 面 台金 学” 。联 系电话 1 3 8 0 3 4 5 4 0 7 9，E ma i l z h o n g x u 3 7 s o h u ． c o i n 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 。 1 1 9 8 0年 ， 试验研究成功双层辉光离子渗金属技 术 。1 9 8 4年 ， 为了将该技 术应用 于工业生产 ， 我 们首先瞄准钢板。后在企业 的需求和推动下 ， 我们 又瞄准美国的双金属高速钢手用锯条 ， 采用双层辉 光离子渗金属技术 ， 在普通碳钢锯条齿部进行钨 、 钼 等合金元素共渗及制备高速钢的研究。1 9 8 7年， 该 研究取得成功 。同年 7月 ， 在我国著名学者章守华 、 杨让教授 的主持下， 召开了鉴定会 。鉴定会意见指 出， “ 用普通低碳钢锯条经离子渗钨钼后再经渗碳 、 淬火 、 回火， 1 C r l 8 N i 9 T i 不锈钢试材的切 削性能 、 弯 曲性能达到了英国国家标准 B S 1 9 1 9 1 9 8 3中关于电 子束焊接高速钢双金属手用锯条的指标范围内的较 高水平。 ⋯‘ 与电子束焊接高速钢双金属手用锯条相 比， 具有生产工艺简化 、 高速钢消耗减少 、 成本降低 的优点 ， 是一项有发展前途的新技术 。 ” 该技术“ 是 我 国首创， 其技术水平居国际领先地位 。 - ， ’ 上个世纪 9 0年代初 ， 通过技术转让， 由广州南 华西集团投资， 于 1 9 9 5年在广州市区建成广州辉光 特种锯条厂 。该厂生产 的双辉锯条 以“ 南鹰” 为品 牌在市场上以每支 1 ． 8元销售 ， 受到用户 的广泛欢 迎 。但 由于该厂后续热处理采用盐浴炉 ， 故广州市 环保局要求该厂搬离广州市区 ； 再 南于该厂不慎， 有 4 0万支锯条分别被深圳 、 河南等公司拐骗 ， 损失 5 0 多万元流动资金 ， 从而使经营难 以为继 ， 被 迫停产。 根据我们和南华西签定 的技术转让合同， 南华西支 付我们技术转让费 ， 但如果因技术原因失败 ， 我们要 赔对方转让费的 4倍。该厂在停产之后仍然按期如 数地支付了转让费。 双辉技术于 1 9 9 2年被入选 8 6 3计划项 目并于 1 9 9 4年被国家科委确定为 8 6 3计划 1 5项 “ 重大关 键技术项 目” 之一 ， 其 主要 目标是促进双辉锯条产 业化， 建设一条年产 5 0万支双层辉光等离子表面冶 金高速钢手用锯条示范性 中试基地。1 9 9 5年底 ， 中 试基地在太原理工大学建成 ， 年产达 8 0万支手用锯 条 。1 9 9 6年 2月 1 5日， 国家科委工业科技 司在太 原主持召开了“ 双层辉光离子渗金属技术重大关键 技术项 目验 收会 ” 。验收会 由李恒德院士主持 ， 验 收意见中指出 “ 根据英 国有关双金属高速钢手用 锯条 B S 1 9 1 9 1 9 8 3标准 ， 通过 5万支锯条的试生产， 证实其锯切不锈钢性能的合格率达到 9 8 ％； 锯切碳 钢性能具有和 国外双金属手用锯 条相 当的锯切性 能。 ” 验收会结论 中还指 出 “ 双层辉光离子渗金属 技术是我国发明的一项等离子表面工程新技术 ， 在 世界处于先进水平 。 ” 1 9 9 3年 ， 我们又试验成功双层辉光离子渗金属 高速钢机用锯条 ， 并于同年 1 2月 2 2日， 通过由我国 著名工具专家雷仲眉教授主持的鉴定会 。鉴定意见 指出 “ 其锯切不锈钢性能 己达到高速钢双金属机 用锯条的美英切削标准。 ” 考虑到盐浴处理工艺 的污染问题 ， 我们在山西 省计委张奎主任的大力支持下 ， 于 1 9 9 8年对上述 中 试基地进行了技术与设备更新 ， 将原先的盐浴渗碳 、 淬火及 回火工序全部改为真空设备处理。 我们原先预定的奋斗 目标是 ， 以双层辉光离子渗 金属技术取代或部分取代美国发明的双金属技术 ， 形 成以手用锯条、 机用锯条、 圆盘锯 、 掏孑 L 锯及带锯为系 列产品的具有中国特色的新一代锯切工具双层 辉光等离子表面冶金高速钢锯切工具。但令人深为 遗憾的是， 这个 目标有可能将永远难以实现。 实际上 ， 双层辉光等离子表面冶金高速钢锯条 是一种可以和美国发明的双金属高速钢锯条相媲美 的全新产品 ， 其成本仅为后者的三分之一左右。此 外 ， 还应该特别强调的是 ， 双层辉光等离子表面冶金 技术所制备的表面冶金高速钢 ， 不存 在液态结晶过 程 ， 不存在粗大 的一次碳化物 ， 因而碳化物非常细 小 、 弥散 、 均匀 ， 这是等离子表 面冶金 高速钢的一个 非常突出的优点。 我们认为 ， 等离子表面冶金高速钢应该是继普 通冶金高速钢和粉末冶金高速钢之后的新一代高速 钢 ， 有着十分广阔的应用前景。 我们撰写本文的主要 目的是 ， 希望我 国科学技 术界和工业界进一步审视与评价双辉技术在锯切工 具方面的应用价值和前景 ， 以求挽回双层辉光等离 子表面冶金高速钢及其锯切工具面临夭折的命运。 此外 ， 我们也希望以此文作 为今后有可能感兴趣人 们的参考资料。同时， 也 希望引起有关领导部 门对 原创性技术的关注 ， 加大支持力度 ， 以便使我围的原 创性技术能够得到正常而健康的发展。 1 双 层 辉 光等 离 子表 面 冶金 高 速 钢 手用锯条 1 ， 1 双金属高速钢手用锯条简介 为了实现连续锯切 ， 提高锯切工具的切削性能 和效率， 美国在上世纪六十年代发 明了双金属高速 钢锯切工具。双金属高速钢锯切工具是采用电子束 焊接技术 ， 将作为锯齿材料 的高速钢和作为锯身材 料的弹簧钢对焊起来 ， 形成一种双金属材料 ， 然后再 经过锯齿加工及 热处理而形成 的一 种新 型锯 切工 具。其生产工艺流程为 2‘ 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 高速钢棒材 经精密轧机制成细带材 匝匦围 下料 卜 _ _ 刨齿 卜 _ - 1 液火 卜 _ _ ． ． { 回火 双金属高速钢锯切工具包括双金属高速钢手用 锯条 、 机锯条以及带锯条等。 1 ． 2 双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯条 双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯条 是利用双层辉光离子渗金属技术 ， 在以低碳钢或低 合金钢为基材的锯条锯齿部分 渗入钨 、 钼等合金元 素后 ， 再经过渗碳等后续热处理而使该齿部直接形 成高速钢的一种新型锯条。该锯条具有优异的高速 钢切削性能， 其寿命是普通碳钢锯条的 8～1 0倍 ， 并 具有强韧不断的特点 如 图 1所示 。双层辉光离 子渗金属手用锯条的切削性能 已达到英美等国家有 关高速钢双金属锯条的标准。 一 图 1 可弯 曲的双层辉 光等 离子表面冶金高速钢手用锯条 Fi g． 1 Xu Te c hi g h s p e e d s t e e l h a nd s a w b l a d e a b l e t o b e b e nt 1 ． 2 ． 1 双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯条 的生产工艺 双层辉光离子表面冶金高速钢手用锯条 的生产 工艺流程为 碳钢或低碳合金钢带十 叫加丁成锯条卜 _ _ _ ． 1 渗钼钨等合金元 匝 巫 H 囹 工作气压一般为 2 0～ 6 0 P a 。 4 固溶处理 盐浴处理为 1 2 8 0℃ X 6 m i n油 冷 ； 真空处理为 1 2 5 0～1 3 0 0 c CX 2 0 m i n 。 5 渗碳工艺 气体渗碳为 9 3 0℃ X5 h ； 离子渗 碳 为 9 4 0 o C X 4 h 。 6 淬火工艺 盐浴加热淬火为 1 1 7 0 q C X 1 ． 5 ～ 2 ． 0 mi n 后 油 冷 ； 真 空 高 压 气 淬 为 1 1 5 0 ～ 1 1 8 0 o CX 2 0 m i n 。 7 回火工艺 盐浴回火为 5 4 0～ 5 6 0 q C1 h 3次 ； 真空回火为 5 4 0～5 6 0℃ X 1 h 3次 。 1 ． 3双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯条的 有 关 问题 1 ． 3 ． 1 源极材料的选择 关于钼钨共渗的研究 ， 曾经选用钨 8 0钼 2 0、 钨 5 0钼 5 0及 钼 8 0钨 2 0等不 同成分 合金作 源极材 料。但考虑到淬火 、 变形等 因素， 最终选择 了以钼为 主要元素的钼系高速钢。也 曾采用钨 、 钼 、 铬 、 钒多 元合金作源极材料 ， 但 由于研究因素的复杂性 ， 且钼 钨共渗 已满足锯条切削性能的要 求 ， 故最终采用钼 8 0钨 2 0合金作为源极材料 。 1 ． 3 ． 2 锯条毛坯用钢 锯条毛坯之所 以采用低碳钢而未采用高碳钢 ， 是 因为我们在钨钼共渗研究 中发现 ， 由于钨 、 钼为碳 化物形成元素 ， 在钨钼共渗过程 中会引起基体材料 表面脱碳。此外 ， 基体材料 中的含碳量影 响钨钼 向 基体内部的扩散 ， 基 体含碳量越 高， 其合金 渗层 越 双层辉光等离子表面冶金技术不仅可以应用于 簿。为了得到较厚的合金层， 故采用低碳钢作为锯 手用锯条 、 机锯条、 带锯条等 ， 而且还可 以应用于园 条的毛坯材料。 盘锯和掏空锯等。由于高速钢不能弯曲 ， 故双金属 1 ． 3 ． 3 钼钨共渗之后的固溶处理 技术不能应用于园盘锯和掏空锯。 最初在实验室进行研究 时， 并没有 固溶处理工 1 ． 2 ． 2 手用锯条坯料 、 源极材料及各工序工艺参数 序。后来在批量生产 如一炉处理 5 0 0 0～1 0 0 0 0支 、⋯⋯ I⋯ -4 4 - 参数包括盐浴处理和真空处理两 手用锯条 中发现 ， 部分锯条齿部很脆 ， 经常发生崩 种方案的工艺参数 。 齿现象。经检查发现 ， 钼 、 钨共渗合金层的柱状 晶晶 1 手用锯条坯料采用齿距为 1 mm的 3 0 0 ll l m 界存在大量金属 问化合物质点 ， 有时呈 连续分布。 1 2 m m x 1 I i l m锯条 ， 材料为 2 0钢或 2 0 C r 钢。 实验室试样之所以不存在脆性问题 ， 是因为实验室 2 源极材料 采用 由钨 钼制成 的粉末冶金板 试验的锯条数量不超过 5 0支， 其冷却速度较快 ， 故 作源极材料 ， 其成分为 8 0 ％的钼和 2 0 ％的钨 。 金属问化合物来不及析 出。然而， 大批 量处理则不 3 渗金属工艺 1 2 0 0 o C 6 h ； 工件电压 3 5 0～ 可能实现快速冷却 ， 因而析 出大量金属 间化合 物。 4 5 0 V； 源极电压 9 5 0 V； 工作气体 为工业纯氩气 ； 为了克服锯齿的脆性 ， 消除金属间化合物 ， 故不得不 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 3- 1 0 0 2 0 0 3U 0 距表而的距离／ u m 图 4 钼 钨共渗合金层沿齿尖分角线 的钼 、 钨含量分布 Fi g ． 4 Mo l y bd e n um a n d t un g s t e n g r a di e n t s i n t o o t h t i p o f h a n d s a w b l a d e s u b j e c t e d t o d o u b l e g l o w p l a s ma s u r f a c e me t a l l u r g y t r e a t i ng 1 ． 5双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯条的 切削性能 根据英国有关双金属高速钢手用锯条切削性能 的 B S 1 9 1 9 1 9 8 3标准 ， 测 试 锯 条 切 削 性 能 的被 锯 切 试棒 由9片宽 2 5 I t l m、 厚 2 ． 6 m n q的 1 8 ． 8型不锈钢 钢带组成 ， 锯条锯断以上试棒 1 0次的累计时间不得 超过 1 2 4 rai n ， 其磨损率依据特定计算公式计算值不 得超 过 4 0 。 表 1 为 国家科委验收会专家组从 5万支等离子 表面冶金高速钢手用锯条 中随机抽查 5 0支样 品中 前 5支锯条 的 切削性 能数 据 。 表 1 双辉 手用锯条的切削性能 Ta b l e 1 Cu t t i n g a b i l i t y o f Xu Te c h a n d s a w b l a d e 由以上检测结果可见 ， 等离子表面冶金高速钢 手用锯条完全符合英 国有关双金属高速钢手用锯条 的锯切性能要求 ， 而且处于该标准 的高端。 1 ． 6 双层辉光等离子表面 冶金高速钢手用锯条的 生产设备 图 5为我们 自行设计 的可处理 1 0 0 0 0支手用 锯条 的双层辉光等离子 表面冶金工业 用炉 。该 炉 的炉 内机构 和设 置 如 图 6所示 。图 6中的最 外层 为炉壳 ， 紧邻炉壳的是外加热源及隔热屏 ， 隔热屏共 有 3层 ， 其 内层为钼板 ， 其余两层为不锈钢 。再往里 则为源极 吊挂及锯条装 卡具部分。从 图 中不难看 出， 上方有一组横梁 ， 横梁上方为源极接线柱 ， 横梁 下方为 5排被 吊挂的板形源极。带有许多园孑 L 的底 座 部 分 是 安装 锯 条 的 卡 具 ， 卡具 下 面是 3 排 石 墨 制 图 5 可处理 1 0 0 0 0支手用锯条 的双层辉 光等 离子表面冶金工业用炉 图 6 锯条处 理炉 内装置与结构 Fi g ． 5 Xu T e c i n d u s t r i a l s c a l e f u rna c e a b l e t o t r e a t 1 0 0 0 0 p i e c e s o f h a n d s a w Fi g． 6 I n s i d e o f Xu Te c f u r n a c e b l a d e i n a s i mp l e b a t c h 作的导轨 ， 导轨下方为阴极接线柱。可以想象 ， 锯条 专家委员会于 1 9 9 6年 2月 1 5日在太原共同主持 召 卡具 中的 1 0排锯 条和 5排 源极板平行 问隔放置。 开了“ 双层辉光离子渗金属技术重大关键技术项 目 锯条和源极板的间距为 1 5～ 2 5 m m。每一排锯条数 验收会” 。验 收专 家实 地考 查 了示 范线 的生 产现 量为 1 0 0 0支 ， 共计 1 0 0 0 0支。 场 ， 听取了项 目负责人徐重教授 的汇报和项 目考查 1 ． 7“ 8 6 3 ” 示范生产线的国家科委验收会议 专家组的考查报告 ， 进行了认真的讨论 。 国家科委工业科技司和国家高技术新材料领域 验收会在主任委员李恒德 院士 、 副主任委员石 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 5。 力开教授和汪宗荣司长的主持下召开。该验收会 的 意见是 “ 该项 目已建成一条具有年生产 8 0万支双 层辉光离子渗金属锯条能力 的示范生产线 ， 经 5万 支锯条试生产考核 ， 生产线运行 良好 ， 工艺和质量稳 定 ， 工艺技 术文件 齐全。经考核 专家组根 据英 国 B S 1 9 1 9 1 9 8 3标准制定考核计划， 认 真考核 ， 结果证 实锯切不锈钢性能的合格率达到 9 8 ％ ， 超过任务合 同书的指标 ； 锯切碳钢性能具有和 国外双金属手用 锯条相当的锯切性能。验收组认为考核专家组的考 核是科学的， 认 真的 ， 可信的。 ” 验 收会结论 中还指 出 “ 双层辉光离子渗金属技术是我 国发明的一项 等离子表面工程新技术 ， 具有创新性 、 先进性和实用 性 。该项技术在世界处于先进水平。用该项技术生 产的手用锯条其锯切性能已经达到国外双金属高速 钢手用锯条的水平 ， 并且可 以节约资源 ， 降低能耗 ， 能较大幅度地降低生产成本， 因而有其优越性 ， 在国 际市场上具有与双金属锯条竞争的能力 。 ” 1 ． 8 双层辉光离子表面冶金高速钢锯切工具的优势 双层辉光离子表面冶金高速钢的最大优势是 ， 不存在液体结晶过程 ， 因而没有粗大的一次碳化物。 钨 、 钼合金元素经扩散而在基体 内形成 的碳化物非 常细小 、 弥散 、 均匀 ， 是双层辉光等离子表面冶金高 速钢的主要特点。 在测试双层辉光离子表面冶金高速钢手用锯条 的切削性能时 ， 发现个别锯条具有非常优异的切削 性能。例如， 个别锯条可以锯切不锈钢试棒 1 0 0次 ， 其最后 1 0次的累计时问才刚刚达到 1 2 4 ra i n 。此 外 ， 双层辉光离子表面冶金高速钢手用锯条只有钨 、 钼而没有铬和钒 ， 却具有和美国双金属高速钢 M1 锯条相当的切削性能 ， 有可能也是 因为这个 原 因。 因此 ， 双层辉光等离子表面冶金高速钢锯切工具具 有独特的优势 ， 尚有进一步提高锯切性能的潜力 。 双层辉光等离子表面冶金高速钢锯切工具的优 点可概括如下 1 可全部采用真空处理 ， 完全没有污染。 2 切削性能与高速钢及双金属高速钢锯条相 当， 其使用寿命是普通碳钢锯条的 8～1 0倍 ， 且柔韧 不断。 3 成本仅为双金属高速钢锯条的三分之一左右。 4 可节约钨 、 钼等合金元素。与双金 属高速 钢手用锯条相比较 ， 以年产一亿支计 ， 每年至少可以 创利税 5 0 0 0万 元 。 5 在同内是采用高技术改造传统产业 的升级 2 双层辉光等离子表面冶金高速钢 的应用前景 如前所述， 双层辉光等离子表面冶金高速钢的最 大优越性是不存在粗大的一次碳化物， 碳化物非常细 小、 弥散、 均匀。该技术在锯切工具方面应用的成功 预示着这项技术在其他工模具方面的应用前景。 在手用锯条的基础上 ， 应用于带锯 、 圆盘锯及掏 孑 L 锯等 ， 可形成一系列双层辉光等离子表面冶金高 速钢锯切_丁具 。目前 ， 国际上广泛应用双金属高速 钢带锯 ， 但由于高速钢不能弯曲， 故双金属技术不能 应用于圆盘锯及掏孔锯。然而 ， 双层辉光等离子表 面冶金技术应用于圆盘锯片及掏孔锯有其独特的优 势。例如， 薄片 整体 高速钢圆锯 片， 南于高速钢 的脆性而成品率很低 。然而 ， 双层辉光等离子表面 冶金高速钢锯圆锯片的基体材料为低碳钢 ， 故不存 在脆性问题。可以设想， 众多 的圆盘锯可 以叠加成 一 个圆柱体 ， 该圆柱体外围可布置源极或套上一个 由源极材料制成的园筒； 而不 同直径的掏空锯可套 在一起 ， 锯齿向上形成一个锯齿平面 ， 锯齿平面上方 放置源极板 ； 带锯条可以卷起来 ， 其锯齿也可以形成 一 个平面等。由此可见 ， 采用双层辉光等离子表面 冶金技术 ， 对带锯 、 圆盘锯片及掏孔锯进行渗金属处 理是比较简便易行的。 后来 ， 李忠厚 、 刘小萍 、 张艳梅等 在双层辉光 等离子表面冶金时效硬化高速钢方面进行 了一些开 创性的研究工作 。双层辉光等离子表面冶金时效硬 化高速钢不存在整体时效硬化高速钢的脆性 、 加工 难 、 成本高等问题 ， 具有良好的应用前景。 除了锯切工具以外 ， 我们还采用双层辉光等离 子表面冶金技术为北京廊坊通用机械厂处理生产酒 精燃料的胶体磨 ， 使胶体磨表面形成高速钢， 提高寿 命 5倍 。 上述在双层辉光等离子表面冶金高速钢及其工 业应用方面的研究仅仅是其 中的很小一部分 ， 但已 足以证明双层辉光等离子表面冶金技术可以在钢铁 材料表面形成多种多样 的高速钢。因此 ， 在等离子 表面冶金高速钢及其应用方 面， 尚有大量的研究工 作有待于人们去开拓。 我们认为， 双层辉光等离子表面冶金高速钢的研 究还仅仅是开始 ， 距离全面、 完善和成熟还差之甚远。 3 双层 辉 光 等 离子 表 面冶 金 高速 钢 手用锯条产业化引发 的思考 换代产品， 在 国外则是具有中国特色的全新产品。 1 9 8 0年研究成功双层辉光等离子表面冶金技 6 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 术 ， 1 9 8 4年开始研究该技术在钢板及手用锯条方面 的应用。1 9 8 7年 ， 在钢板和手用锯条两方面都在实 验室取得成功。之后 ， 通过技术转让在广州建立广 州市辉光特种钢锯厂 ， 后 因种种非技术因素而关闭。 1 9 9 2年 ， 双层辉光等离子表面冶金技术进入 8 6 3高 技术项 目， 1 9 9 4年又被 国家科委确定为 8 6 3重大关 键技术 ， 1 9 9 6年建 成可年产 8 0万 支双层辉光等离 子表面冶金高速钢手用锯条示范生产线。为了吸取 广州生产线在环保 问题上 的教训 ， 克服盐浴处理 的 污染 问题 ， 我们于 1 9 9 9年 ， 又将上述生产线中的盐 浴处理全部改为真空处理 ， 从 而形成现有的高技术 示范生产线。图 7中从右到左 ， 分别为等离子表面 冶金炉 兼 做 固溶处理工 艺 、 高气 压真空淬 火炉 兼真空渗碳工艺 及真空回火炉。 图 7全部采用真空设备的双层辉光等离子表 面冶 金示范生产线 Fi g． 7 Xu Tee Va c u um de mo n s t r a t i o n pr o d u c t i o n l i ne 回顾 2 0多年来的发展和奋斗历程 ， 我们研究所 全体成员为双层辉光等离子表面冶金高速钢手用锯 条的研究及其产业化付 出了巨大 的劳动和心血， 内 心万分感慨。实践使我们深深体会到 1 研究成果产业 化是一个十分漫长 的过程 ， 尤其在机器制造业 ， 新材料 、 新技术和新工艺的产业 化 ， 决不是一个短期能完成 的事业。以离子渗氮为 例 ， 该技术发明于 1 9 3 0年， 直到 1 9 7 2年才生产出第 一 台工业用离子渗氮炉 。双层辉光等离子表面冶金 技术 自 l 9 8 0年问世以来 ， 至今也已整整 3 0年 ， 而且 只是 局 限在一 个普 通大 学 的小小 研究 所里 进行 。在 当我们推介这项技术时 ， 经常会有人发 出这样 的疑 问 既然这项技术好 ， 为何至今尚未得到应用甚至 有人还因此 而抱 否定和怀疑 的态度。我 们深深感 到， 这是社会上普遍存在 的一个认识误 区。 2 我国原创性技术 的发展及其产业化步履维 艰 。尽管举 国上下 、 各行各业都在提倡创新 ， 然而实 际上 ， 我国原创性技术发 明往往 比外 国人 的发 明更 难 以被 国人所认 同。国家有关领导部门往往将所有 新技术一律推向市场 ， 南市场去考验。然而 ， 对于新 生事物 ， 尤其是关系到 国家未来发展 的重大原创性 技术发明亟需要国家的扶持。更何况我们国家的市 场经济机制发育尚不完善 ， 大多数民营企业家急功 近利 ， 缺乏研发资金的投人和风 险投资的意识 。同 有大企业的领导和技术人员却往往倾向于从 国外引 进技术 ， 因为这样不仅风险及压力小 ， 而且还更容易 获得 国家有关领导部 门的支持。因此 ， 如果完全 由 市场去取舍 ， 就有可能使我 同一些原始创新技术成 为市场经济的牺牲品。 3 当前 ， 我 国在科学技术评价方 面存在风气 不正 ， 缺 乏客 观 、 公 正 和实 事求 是 的精神 。很 多技术 鉴定会都是拉关系 、 走过场 ， 国内 、 国外及世界首创 、 领先 的帽子满天飞。此外 ， 也存在少数人不经过调 查研究便贬低和否定他人研究成果的情况等等 。所 有这一切 ， 致使科研成果 鱼 目混珠 ， 良莠不齐 ， 难 以 分辨 ， 极大地阻碍和危 害了我 同科学技术的健康发 展 。 4 在 目前情 况 下 ， 任 何科 研 成 果 ， 尤 其是 原 创 性科研成果产业化都必须依靠政府 、 企业 、 资金 、 技 术 、 管理及市场等多方面的通力配合 ， 才有可能取得 成功。即便如此 ， 以上任何一个方面和任何一个环 节的失误都有可能导致前功尽弃 ， 半途而废。因此 ， 原创性技术成果产业化是一项非常艰巨的事业。 5 为了把我 国真正 建设成 创新型 国家 ， 希 望 热处理 2 0 1 1年第 2 6卷第 2期 。 7‘ 我国科学技术界关心和爱护我国原创性技术的发展 和产业化。国家有关领导部门更应该采取强有力措 施 ， 对我国原创性技术 的发展与产业化给予行之有 效的帮助和支持。否则， 建设创新型 国家将是一句 空话 。 4 展望 近 3 0年的试验研究已经表明， 双层辉光等离子 表面冶金技术 已成功地在钢铁 、 钛及钛合金 、 铜及铜 合金 、 金属间化合物的表面形成多种多样的高硬度 、 耐磨 、 抗腐蚀的合金层。该技术完全没有污染， 可节 约大量贵重合金元素 ， 是一种典型的资源节约型和 环境友好型技术。 双层辉光等离子表面冶金高速钢技术在手用 、 机用锯条方面的成功， 预示着该技术在带锯 、 网盘锯 片以及其他工模具方面的更广阔的应用前景 。 我f r i t h 信 ， 以离子渗氮为开端和由双层辉光等 离 子表 面冶 金 技 术 而形 成 的 “ 等离 子 表 面 冶 金 学 ” 将是材料表面工程领域 中的一个重要发展方 向， 也 必将在我国经济建设 中发挥重要作用。 最后 ， 我们想借此机会感调 | 汪宗荣司长 、 王皴教 授以及李恒德 、 师吕绪 、 徐滨士 、 徐祖耀 、 潘健生等院 士 ， 多年来对我们研究工作所给予的关心和支持。 参考文献 [1]徐重 ， 张艳 梅 ， 张平 则， 等． 双层辉 光等 离子 表面 冶金技 术 [ J ] ， 热处理， 2 0 0 9， 3 4 1 1 1 1 ． [2]科学技术研究成果鉴定证书 晋教高鉴字 8 7第 2 2号 ． 离子渗 钨钼技术在手用 锯条上 的应用 内部 文件 [ Z] ． 1 9 8 7 ． [3]徐重 ， 王从曾 ， 苏永安 ， 等．离子渗钨钼技术在手用锯条上的 应用研究 [ J ] ．金属热处理， 1 9 8 8 ， 1 3 3 1 3 1 9 ． [4]x．Z h o n g ， e t a 1 ．X u - T e c h a c k s a w b l a d e s v e r s u s b i me ta ] h a c k s a w b l a d e s 『 J ] ．J o u r n a l o f A d v a n c e d M