熱處理是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得預(yù)期的組織與性能的工藝，其通過調(diào)節(jié)和控制多層級微觀結(jié)構(gòu)與組織形態(tài)，賦予了金屬材料不同的性能。熱處理主導(dǎo)了航空航天、國防軍工、軌道交通、新能源裝備、汽車載具、礦山機械、石油化工、海洋船舶等高端裝備關(guān)鍵基礎(chǔ)件的性能調(diào)控，是先進(jìn)制造不可或缺的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其水平直接決定了高性能材料與高端裝備關(guān)鍵零件的性能、壽命和可靠性。因此，熱處理也是先進(jìn)材料和高端裝備制造的核心技術(shù)，成為了現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎(chǔ)，屬于國家核心競爭力。聚焦高端制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求，熱處理作為發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的根本技術(shù)之一，為更好地支撐制造業(yè)向高端化、智能化、綠色化發(fā)展，特制定了本發(fā)展綱要。
1、發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)需求
2013 年，在中國工程院多位院士的領(lǐng)導(dǎo)和直接參與下，中國機械工程學(xué)會熱處理分會舉全行業(yè)之力，編制并發(fā)布了《中國熱處理與表層改性技術(shù)路線圖》。《路線圖》聚焦 13 個關(guān)鍵領(lǐng)域和 8 個材料專題，引領(lǐng)了熱處理學(xué)科及行業(yè)發(fā)展，推動我國熱處理技術(shù)在各領(lǐng)域發(fā)揮了顯著的作用。
基礎(chǔ)理論取得了重要突破。創(chuàng)建了抗疲勞制造新理論，形成精密熱處理、表層強化韌化、高精度低損傷加工與殘余應(yīng)力調(diào)控等系列關(guān)鍵技術(shù)，改性的航空主軸承接觸疲勞壽命超過國外同類產(chǎn)品。闡明了大型鍛件混晶及晶粒粗大微觀機理，形成了消除大鍛件組織遺傳與晶粒細(xì)化/均勻化工藝技術(shù)，支撐了核電、火電等高端裝備的核心大型構(gòu)件自主可控制造。創(chuàng)建了鈦合金激光增材制造及熱處理組織調(diào)控理論和技術(shù)，疲勞極限提高 67% ，助力了重大裝備 LAM 鈦合金大型關(guān)鍵構(gòu)件的自主制造。提出了“多相、亞穩(wěn)和多尺度” 的 M3組織與性能調(diào)控理論，開發(fā)了典型的第三代高強度高韌塑性汽車鋼，促進(jìn)和帶動了高性能汽車鋼的產(chǎn)鋼和用鋼全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)進(jìn)步。揭示了有色金屬深冷處理機理，在鋁合金、銅合金、鎂合金、鈦合金等輕質(zhì)高強構(gòu)件獲得了廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了航空產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步。
工藝技術(shù)創(chuàng)新能力持續(xù)提升。發(fā)明了熱處理淬火過程紊流態(tài)流速的測量方法，創(chuàng)建了提升流速場均勻性的均流結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，提出了有效淬火冷卻區(qū)的概念與評估方法，發(fā)展了基于數(shù)值模擬的水空雙介質(zhì)交替控時淬火工藝，解決了大型復(fù)雜形狀合金鋼件水淬開裂的技術(shù)難題，提升了我國艦船用中高速柴油機曲軸和 1000 MW 以上超超臨界汽輪機缸體自主制造能力。真空滲碳技術(shù)正在逐步替代傳統(tǒng)的氣氛滲碳工藝，并在汽車零部件領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，創(chuàng)建了真空滲碳理論新模型，突破了板殼結(jié)構(gòu)件精密控形控性關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展了熱處理近零畸變控制方法，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程導(dǎo)彈固體發(fā)動機殼體、大直徑火箭及星船艙體結(jié)構(gòu)和高強裝甲薄板等重點型號構(gòu)件精密熱處理。高組織性能均勻性和低污染的軸承部件等溫淬火、分級淬火、馬/貝復(fù)合組織熱處理等新技術(shù)逐步取代傳統(tǒng)油淬處理，納米貝氏體軸承鋼及其熱處理研究不斷深入。淬火?配分?回火工藝研究取得了進(jìn)展，建立了預(yù)測殘留奧氏體量和奧氏體中碳含量的工藝設(shè)計模型，實現(xiàn)了低碳、中碳和高碳碳素鋼的強度和塑性同時增加。奧氏體不銹鋼的低溫離子滲氮、低溫離子滲碳技術(shù)在工業(yè)和民用產(chǎn)品中得到了應(yīng)用，促進(jìn)了航天器蝸桿、核電控制長管、手機充電口、汽車增壓器等產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步。鈦合金離子滲氮技術(shù)在航空航天領(lǐng)域逐步拓展至化工等民用領(lǐng)域，應(yīng)用范圍日趨廣泛。開發(fā)了第二代齒輪、軸承鋼滲碳滲氮的復(fù)合強化技術(shù)，硬度可達(dá) 68 ～70 HRC，服役溫度可提升至 350 ℃以上。開發(fā)了時效硬化型滲氮齒輪的變溫深層離子滲氮工藝，應(yīng)用于制造高性能的高速重載齒輪。以數(shù)值模擬與人工智能為核心的熱處理數(shù)字化與智能化取得顯著進(jìn)展，成功開發(fā)了溫度?組織?應(yīng)力耦合的熱處理數(shù)值模擬軟件，大幅度提高模擬效率和精度，催生了創(chuàng)新的水空交替淬火技術(shù)，升級了傳統(tǒng)的鍛后余熱淬火改進(jìn)技術(shù)，應(yīng)用于核電、火電、船舶等領(lǐng)域高端裝備大型鍛件的熱處理工藝優(yōu)化設(shè)計。
工藝裝備設(shè)計制造技術(shù)取得突破。重要領(lǐng)域熱處理工藝裝備數(shù)控化率達(dá)到 80% 以上，30% 以上的熱處理企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)管理信息化、熱處理加工數(shù)字化，且熱處理車間環(huán)保裝備已普遍應(yīng)用。熱處理設(shè)備已形成了全系列的設(shè)計制造能力，可滿足各種典型零件的熱處理需求，通用熱處理設(shè)備的技術(shù)接近國際先進(jìn)水平，關(guān)鍵領(lǐng)域重大熱處理裝備取得突破，實現(xiàn)自主可控。研發(fā)了國內(nèi)首臺套超大構(gòu)件移動式熱處理聯(lián)合機組，實現(xiàn)了火箭箭體結(jié)構(gòu)殼段、固體發(fā)動機殼體等高強鋼/ 高強鋁合金復(fù)雜薄壁大構(gòu)件精準(zhǔn)成形和性能調(diào)控。開發(fā)了多功能真空熱處理工藝設(shè)計平臺，建成模塊化柔性真空熱處理生產(chǎn)線，成功研制國內(nèi)最大真空高壓(單室壓力達(dá)到 15 bar、雙室壓力達(dá)到 20 bar)氣淬爐，解決了高端制造領(lǐng)域關(guān)鍵金屬構(gòu)件清潔熱處理過程中組織/變形精密調(diào)控難題，已應(yīng)用在大型模具、鈦合金構(gòu)件和航空航天關(guān)重件的性能調(diào)控。突破了多軟件協(xié)同交互流固耦合計算中數(shù)據(jù)傳遞和效率低下的瓶頸，開發(fā)的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于國產(chǎn)大型真空爐和箱式多用爐，裝爐量達(dá) 8t 的可控氣氛多用爐投入了生產(chǎn)應(yīng)用。通過對滲碳爐排出氣氛的回收再利用，實現(xiàn)滲碳?xì)夥諟p量 30% 以上，實現(xiàn)熱處理行業(yè)的節(jié)能減排。離子熱處理規(guī)模和設(shè)備擁有量已居世界首位，國產(chǎn)離子熱處理設(shè)備已能滿足絕大部分產(chǎn)品的質(zhì)量要求，自主研發(fā)的輔助加熱、熱壁爐和高頻逆變脈沖電源已經(jīng)市場化，應(yīng)用于高參數(shù)齒輪、核電裝備、大型模具、不銹鋼低溫滲氮等方面。開發(fā)了無軟帶感應(yīng)淬火、大型雙頭全齒廓感應(yīng)淬火等成套設(shè)備，無軟帶感應(yīng)淬火技術(shù)已應(yīng)用于 20 MW 級風(fēng)電主軸軸承、雙頭全齒廓感應(yīng)淬火技術(shù)應(yīng)用于 4 m 以上風(fēng)電內(nèi)齒圈。突破了熱處理裝備智能控制技術(shù)、在線遠(yuǎn)程監(jiān)控與服務(wù)技術(shù)、設(shè)備故障診斷和維護技術(shù)，開發(fā)了包括生產(chǎn)排程系統(tǒng)、制造執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源管理系統(tǒng)等的集成軟件，實現(xiàn)了對熱處理生產(chǎn)全過程的信息化管理，包括訂單管理、生產(chǎn)計劃安排、物料管理、質(zhì)量控制等各環(huán)節(jié)，建立了高度自動化和智能化生產(chǎn)熱處理車間。
關(guān)鍵構(gòu)件熱處理核心技術(shù)不斷突破。掌握了超大型感應(yīng)淬火齒條殘余應(yīng)力控制和高效高精度熱處理技術(shù)，解決了大型鑄造齒條感應(yīng)淬火裂紋難以避免的世界性技術(shù)難題，成功為三峽升船機生產(chǎn)出質(zhì)量合格的齒條。研發(fā)了齒輪修形與熱處理數(shù)值模擬的配合工藝，解決了超高速復(fù)雜運行條件和高承載工況要求齒輪零件高質(zhì)量一致性的難題，保障了時速 350 km“復(fù)興號”動車組齒輪傳動系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行。攻克了高鐵和盾構(gòu)機用軸承熱處理關(guān)鍵工藝技術(shù)，實現(xiàn)了裝車應(yīng)用和批量生產(chǎn)。開展了鋁鋰合金大型結(jié)構(gòu)件成形與熱處理匹配過程形性精確控制研究，支撐了第三代鋁鋰合金在運載火箭和月球著陸器貯箱上的應(yīng)用。推進(jìn)了多種合金多形態(tài)增材制造后熱處理基礎(chǔ)工藝研究，保障了高溫合金、鈦合金、合金鋼等增材制造復(fù)雜構(gòu)件在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。熱作模具鋼厚板軋后在線直接水淬工藝與裝備在特殊鋼企業(yè)廣泛應(yīng)用，節(jié)能效果明顯。中碳合金鋼汽車曲軸采用連續(xù)爐水淬生產(chǎn)線，實現(xiàn)了淬火件的性能提升、畸變量減小和介質(zhì)對環(huán)境的零污染。
熱處理基礎(chǔ)理論、工藝技術(shù)、工藝裝備的不斷突破支撐了國家制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。同時，熱處理標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，在基礎(chǔ)通用、熱處理質(zhì)量控制與檢驗、典型零件熱處理、熱處理設(shè)備等方面制修訂重要國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)百余項，為關(guān)鍵構(gòu)件的熱處理質(zhì)量提升提供了重要保證。
隨著我國制造強國、交通強國、航天強國、航空強國等戰(zhàn)略的深度實施和大力推進(jìn)，為熱處理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的需求，和難得的歷史性機遇與挑戰(zhàn)。一是我國航空航天、國防軍工、軌道交通、新能源裝備、汽車載具、礦山機械、石油化工、海洋船舶等重要領(lǐng)域具備巨大的市場規(guī)模，關(guān)鍵基礎(chǔ)零件熱處理的需求仍將保持穩(wěn)定增長并向高端化發(fā)展。二是隨著新一代信息技術(shù)、人工智能與熱處理技術(shù)加速融合，智能技術(shù)、傳感器和數(shù)據(jù)分析集成到熱處理工藝中，為傳統(tǒng)熱處理向綠色化、高端化、精密化和智能化轉(zhuǎn)型帶來了重大機遇。同時，更多的行業(yè)將實現(xiàn)從跟跑、并跑向領(lǐng)跑轉(zhuǎn)變，極端環(huán)境、極端工況等服役需求給熱處理基礎(chǔ)理論與技術(shù)帶來了更多的挑戰(zhàn)。
但是，我國熱處理總體水平和國際先進(jìn)水平相比仍有差距。在基礎(chǔ)理論方面，金屬材料熱處理組織調(diào)控理論有待深入、金屬材料增材制造過程相變理論有待完善、智能熱處理理論框架有待搭建等。在工藝技術(shù)方面，綠色節(jié)能熱處理工藝技術(shù)有待突破、智能熱處理技術(shù)有待深化等。在工藝裝備方面，數(shù)據(jù)庫、工藝軟件、專用傳感器等工藝裝備一體化基礎(chǔ)技術(shù)有待提高，熱處理裝備的更新?lián)Q代步伐還有待加快。在高端裝備關(guān)鍵構(gòu)件方面，“卡脖子”零件有待攻克、齒輪與軸承等關(guān)鍵基礎(chǔ)件壽命有待提高、大型構(gòu)件熱處理質(zhì)量還有待提升等。
同時，高端裝備關(guān)鍵零部件質(zhì)量的一致性、穩(wěn)定性等問題的解決，需要全新的材料熱處理理念。熱處理質(zhì)量在整個產(chǎn)品質(zhì)量中具有基礎(chǔ)性、特殊性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性。熱處理作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，其與材料、零件特征、工藝、裝備、過程控制、質(zhì)量檢驗等有著密切的聯(lián)系。目前，產(chǎn)品設(shè)計?材料?制造?應(yīng)用全流程還存在信息孤島，產(chǎn)品零件全生命周期對熱處理組織和性能的影響系統(tǒng)研究較少。
為此，需在基礎(chǔ)理論研究、先進(jìn)工藝技術(shù)開發(fā)、高端裝備研制、高性能關(guān)鍵構(gòu)件質(zhì)量提升等方面加大投入，充分利用人工智能等新興技術(shù)，加快培育和發(fā)展熱處理新質(zhì)生產(chǎn)力，促進(jìn)我國熱處理技術(shù)與裝備的高質(zhì)量發(fā)展，支撐國家戰(zhàn)略的有效實施。
2、發(fā)展目標(biāo)
圍繞熱處理“綠色、智能、精密、高端”的發(fā)展方向，以服務(wù)國家重大需求為己任，面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，聚焦熱處理先進(jìn)技術(shù)研究和學(xué)科前沿，突破高性能關(guān)鍵構(gòu)件熱處理技術(shù)，開展系統(tǒng)深入的基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和熱處理設(shè)備研發(fā)，支撐我國制造強國、交通強國、航天強國等戰(zhàn)略的實施和建設(shè)，成為我國強國戰(zhàn)略體系中的重要組成部分，為實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化貢獻(xiàn)力量。
到 2035 年，熱處理高質(zhì)量發(fā)展體系基本建成，工藝能力、裝備水平和關(guān)鍵構(gòu)件質(zhì)量顯著提升。其中，規(guī)模以上企業(yè)熱處理數(shù)字化車間達(dá)到 75% 以上，熱處理生產(chǎn)效率提升 50% 以上，熱處理生產(chǎn)工藝減少能源消耗 80% 以上，熱處理單位 GDP 溫室氣體排放下降 65% 以上，實現(xiàn)熱處理件零畸變和質(zhì)量零分散度、熱處理生產(chǎn)零污染，關(guān)鍵構(gòu)件疲勞壽命提高10 ～ 100 倍。
基礎(chǔ)理論研究更加深入。突破金屬材料多相多尺度的組織與性能協(xié)同調(diào)控理論、增材制造本征熱處理理論、熱處理畸變?nèi)鞒炭刂评碚摗⒚嫦驑O端環(huán)境與工況條件的零件組織設(shè)計與調(diào)控理論等。
工藝技術(shù)創(chuàng)新能力明顯提升。開發(fā)具有高效性、高精密度、高可靠性的綠色熱處理工藝技術(shù)，突破熱處理工藝、組織與性能的模擬和控制技術(shù)，形成材料、關(guān)鍵零件、熱處理工藝裝備一體化研究與設(shè)計，建成一批數(shù)字化、智能化熱處理車間及創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)熱處理過程碳排放及其他污染物排放的數(shù)字化管控。
裝備自主化能力顯著增強。熱處理裝備的數(shù)字化、智能化、綠色化達(dá)到國際先進(jìn)水平。熱處理爐溫度均勻性及控制精度進(jìn)一步提高，設(shè)備能效、可靠性、使用壽命達(dá)到國際先進(jìn)水平。熱處理裝備用傳感器、關(guān)鍵配件和輔助材料的質(zhì)量進(jìn)一步提升。
核心零部件性能與質(zhì)量進(jìn)一步提高。實現(xiàn)特大構(gòu)件組織與殘余應(yīng)力分布的精準(zhǔn)預(yù)測和調(diào)控。突破進(jìn)口關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化所需的熱處理核心技術(shù)，提升國產(chǎn)化零部件性能與質(zhì)量。
3、發(fā)展方向及主要任務(wù)
基礎(chǔ)性和共性技術(shù)研究
開展金屬材料熱處理組織結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能研究，深入研究固態(tài)相變理論、多場耦合下原子遷移等理論和機理，開發(fā)特種材料精密熱處理技術(shù)、大型薄壁結(jié)構(gòu)形性精確控制技術(shù)、磁性/彈性/導(dǎo)電性功能材料熱處理及性能調(diào)控技術(shù)、多元復(fù)合滲鍍改性技術(shù)、高溫合金表層改性技術(shù)、鈦合金表面強化技術(shù)等。開展金屬材料增材制造(3D 打印)過程中特殊的凝固和循環(huán)非穩(wěn)態(tài)固態(tài)相變基礎(chǔ)研究，建立高能束增材制造和熱處理共同作用下的控形控性理論。
開展高端裝備關(guān)鍵構(gòu)件熱處理過程畸變控制共性技術(shù)研發(fā)，揭示熱處理過程溫度?相變?應(yīng)力相互作用機理，建立加熱過程蠕變和應(yīng)力松弛本構(gòu)關(guān)系、冷卻過程耦合相變的熱彈塑性力學(xué)模型。加強淬火冷卻過程的組織、性能、應(yīng)力與畸變預(yù)測軟件的開發(fā)，開展冷卻強度大范圍精確可調(diào)的控制冷卻技術(shù)、高效加熱技術(shù)的研發(fā)，開展特大構(gòu)件表面換熱系數(shù)與相變模擬預(yù)測技術(shù)攻關(guān)。開發(fā)以合理組織性能和低畸變?yōu)轵?qū)動目標(biāo)的熱處理精密控制技術(shù)，建立熱處理畸變?nèi)鞒炭刂频睦碚摵头椒ā?/p>
加強構(gòu)建熱處理過程與典型金屬構(gòu)件的設(shè)計、研發(fā)、制造和應(yīng)用全生命周期之間的關(guān)系，發(fā)展“設(shè)計?材料?制造?應(yīng)用”一體化中熱處理調(diào)控技術(shù)，開發(fā)全制造周期的熱處理協(xié)同調(diào)控技術(shù)，開展典型構(gòu)件熱處理組織與應(yīng)力的溯源和演化分析研究，研究典型關(guān)鍵零部件熱處理殘余應(yīng)力調(diào)控和測試技術(shù)，形成基于熱處理技術(shù)的全壽命周期評價技術(shù)。開展材料成分與熱處理融合研究，準(zhǔn)確揭示材料?熱處理工藝?微觀組織?性能之間的關(guān)聯(lián)和定量關(guān)系，掌握關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件規(guī)模化精密熱處理技術(shù)和典型關(guān)鍵零部件力學(xué)性能熱處理調(diào)控方法，形成基于機器學(xué)習(xí)的“成分?工藝?性能”數(shù)據(jù)庫，開發(fā)出高性能材料成分設(shè)計技術(shù)，深入研究基于材料成分設(shè)計下的先進(jìn)熱處理工藝。創(chuàng)新整體與表層復(fù)合熱處理工藝，開展表層硬度梯度設(shè)計與控制工藝研究，建立組織梯度與性能梯度的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，形成梯度硬 化層承載能力與構(gòu)件服役壽命的精準(zhǔn)評價技術(shù)。
加強基于機理模型的熱處理工藝仿真技術(shù)的深化研究，開發(fā)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的熱處理工藝調(diào)控技術(shù)，加快發(fā)展基于大數(shù)據(jù)分析的熱處理能耗控制技術(shù)。加強熱處理過程的數(shù)字孿生與動態(tài)優(yōu)化技術(shù)研究，突破熱處理工藝開發(fā)多目標(biāo)主動優(yōu)化和實施過程的智能控制技術(shù)。
開展熱處理質(zhì)量在線動態(tài)管控技術(shù)、熱處理生產(chǎn)能效優(yōu)化調(diào)度技術(shù)和熱處理基礎(chǔ)工藝持續(xù)迭代優(yōu)化技術(shù)的研究，強化熱處理生產(chǎn)智能化管控關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，搭建智能熱處理理論框架、數(shù)據(jù)庫與自主學(xué)習(xí)平臺。
圍繞關(guān)鍵零部件高溫、高速、重載等極端服役需求，針對齒輪、軸承等關(guān)鍵零件的壽命離散度大、尺寸穩(wěn)定性差、微動磨損等突出問題，研究表面形變與細(xì)晶強化技術(shù)，揭示基體組織與殘余應(yīng)力狀態(tài)對服役性能、尺寸穩(wěn)定性與疲勞壽命的影響規(guī)律，形成具有綜合力學(xué)性能的基體組織狀態(tài)設(shè)計方法，研發(fā)材料?工藝?組織?性能協(xié)同調(diào)控的鍛熱一體化新工藝，開發(fā)新型擴滲與表面涂層復(fù)合強化技術(shù)，以滿足長壽命高可靠性要求。
先進(jìn)熱處理工藝技術(shù)研發(fā)
圍繞傳統(tǒng)熱處理工藝的升級換代需求，深化研究和推廣 QPT 工藝、軸承鋼分級淬火技術(shù)等，發(fā)展真空低壓滲碳、高溫滲碳、激光表面處理、真空離子滲氮、碳氮復(fù)合強化等先進(jìn)表面改性工藝，開展基于新型設(shè)備的工藝再創(chuàng)新研究，突破滲層深度和材料性能無損檢測技術(shù)。開展激光、感應(yīng)以及其他高效熱源熱處理技術(shù)和激光復(fù)合熱處理技術(shù)應(yīng)用研究。研發(fā)功率輸出穩(wěn)定、可靠的大功率/超高頻率的感應(yīng)電源，突破多場耦合的感應(yīng)熱處理數(shù)值模擬技術(shù)。推廣水?空交替控時淬火、高壓氣淬等技術(shù)應(yīng)用。
圍繞未來產(chǎn)業(yè)和材料的發(fā)展需求，開展復(fù)合材料、輕合金、高溫合金、芯片用半導(dǎo)體材料等未來材料的先進(jìn)熱處理工藝技術(shù)研究，發(fā)展激光制造、納米制造等未來制造相關(guān)熱處理技術(shù)。
圍繞關(guān)鍵構(gòu)件性能提升需求，開展聚變堆和快堆用大鍛件、新能源車用大型壓鑄模具熱處理過程數(shù)值模擬、冷卻調(diào)控技術(shù)研究。針對航空及特殊工況高溫關(guān)鍵零件，探索并開展粉末高溫鋼熱處理相關(guān)技術(shù)研究，研發(fā)熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定性好且質(zhì)量均一的高強韌零部件，突破 65 HRC 以上超高硬度精密熱處理技術(shù)。
聚焦熱處理高質(zhì)量發(fā)展，建立熱處理加工全流程的大數(shù)據(jù)集，開展基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的熱處理數(shù)智化過程與生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究，開發(fā)可視化、數(shù)字化、智能化的熱處理過程與生產(chǎn)管理系統(tǒng)，形成熱處理車間智能制造系統(tǒng)專用軟件，推進(jìn)熱處理過程管理和生產(chǎn)管理數(shù)字化。開發(fā)熱處理工藝、熱處理過程的數(shù)智化軟硬件平臺，突破機理模型?數(shù)據(jù)驅(qū)動融合的創(chuàng)新熱處理仿真技術(shù)，實現(xiàn)齒輪、軸承等典型零件熱處理加工全流程的數(shù)字孿生、能耗與污染排放的數(shù)字化管控。建設(shè)熱處理設(shè)備、熱處理工藝、熱處理企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)熱處理碳排放核算，深化熱處理減碳技術(shù)的研究。
綠色智能熱處理裝備制造
圍繞熱處理裝備綠色發(fā)展要求，研發(fā)真空高壓氣淬工藝與裝備成套技術(shù)，開展高壓風(fēng)量?風(fēng)速分段調(diào)節(jié)技術(shù)、均勻流場設(shè)計與調(diào)控技術(shù)、加熱?風(fēng)冷協(xié)同控制技術(shù)等研究。研發(fā)立式真空油淬工藝與裝備成套技術(shù)，開展油淬過程實時監(jiān)測技術(shù)、油淬過程工件快速轉(zhuǎn)移技術(shù)等研究。研發(fā)大尺寸真空低壓滲碳工藝與裝備成套技術(shù)，開展變脈沖滲碳技術(shù)、高滲碳均勻性爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)等研究。推廣應(yīng)用高效燒嘴、節(jié)能保溫材料、余熱回收利用、氣氛回收、輕量化料盤工裝等節(jié)能減量化技術(shù)，開展大型預(yù)抽真空精密可控氣氛多用爐、連續(xù)爐的研發(fā)制造與產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。
圍繞熱處理裝備智能化發(fā)展要求，開發(fā)數(shù)字化、智能化的真空單室、雙室、多室熱處理設(shè)備及基于智能排產(chǎn)的模塊化、柔性化生產(chǎn)線，突破真空環(huán)境動態(tài)密封、多室移動對接、物料快速轉(zhuǎn)移等關(guān)鍵技術(shù)，真空設(shè)備向批量大型化與單件精密化兩個方向發(fā)展。開展真空在線控制反饋系統(tǒng)、高精度傳感與測控技術(shù)，研發(fā)真空低壓滲碳碳勢控制傳感器。
完善高端熱處理技術(shù)，推動全產(chǎn)業(yè)鏈綠色智能化先進(jìn)熱處理裝備應(yīng)用。以滾珠絲杠、導(dǎo)軌等大規(guī)模批產(chǎn)制造構(gòu)件為依托，開展感應(yīng)急速加熱?噴淋快速淬火過程構(gòu)件組織?應(yīng)力演變機制研究，突破材料?構(gòu)件?工藝熱處理專家控制系統(tǒng)、關(guān)鍵參數(shù)在線檢測?反饋?控制系統(tǒng)、異型構(gòu)件等效加熱/冷卻、變截面構(gòu)件脈沖感應(yīng)均化等關(guān)鍵技術(shù)，突破以感應(yīng)電源、流量計為代表的核心功能構(gòu)件國產(chǎn)化制造，開發(fā)智能化表面感應(yīng)連續(xù)熱處理設(shè)備。以艦艇大型曲軸、機床一體化導(dǎo)軌等中等規(guī)模制造構(gòu)件為依托，開發(fā)智能化表面感應(yīng)淬火機床專機，實現(xiàn)通用型和專機型感應(yīng)淬火熱處理設(shè)備的“雙軌”開發(fā)新模式。依托齒輪、軸承、車軸、車輪等典型件，研究基于耦合模型的熱處理數(shù)字孿生與動態(tài)優(yōu)化等新技術(shù)，開展控鍛控冷 + 感應(yīng)退火一體化設(shè)備的設(shè)計、制造和產(chǎn)業(yè)化，建立示范性的熱處理數(shù)智化工藝開發(fā)平臺與可視化智能制造生產(chǎn)線，實現(xiàn)綠色智能制造的更新?lián)Q代。以大兆瓦風(fēng)電領(lǐng)域的齒輪、軸承關(guān)鍵構(gòu)件大規(guī)模制造為依托，開展 “設(shè)計?材料?制造?應(yīng)用”一體化中熱處理調(diào)控技術(shù)示范應(yīng)用研究，建立系統(tǒng)的設(shè)計?材料?制造?應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)大兆瓦風(fēng)電關(guān)鍵構(gòu)件的高質(zhì)量發(fā)展。
高性能關(guān)鍵構(gòu)件熱處理核心技術(shù)開發(fā)
圍繞航空航天裝備、先進(jìn)軌道交通裝備、高檔數(shù)控機床、石油化工裝備、船舶裝備、新能源裝備等領(lǐng)域發(fā)展需求，重點突破時速 350 km 以上高速鐵路軸承、高精機床主軸軸承、航空發(fā)動機軸承等長壽命高可靠性軸承，小型機器人、無人機用精密軸承，精度保持性達(dá) 6000 h 以上的高精度滾動絲杠、導(dǎo)軌，20 MW 及以上風(fēng)力發(fā)電機組大型關(guān)鍵齒輪、齒圈，百萬千瓦級核電反應(yīng)堆壓力容器用緊固件，高鐵長壽命車輪、車軸、變速箱齒輪和轉(zhuǎn)向架彈簧，4000 噸及以上履帶起重機減速器齒輪，大型艦船高速柴油機用曲軸等關(guān)鍵零部件的高性能化熱處理，形成重大裝備關(guān)鍵零部件熱處理穩(wěn)定生產(chǎn)制造能力。
圍繞關(guān)鍵基礎(chǔ)件的性能提升，突破 70 HRC 以上超高硬度齒輪精密熱處理技術(shù)、關(guān)鍵構(gòu)件真空離子表層硬化技術(shù)、特大型汽輪機低壓轉(zhuǎn)子組織分布調(diào)控技術(shù)、特大型支撐輥差溫?zé)崽幚砗蛻?yīng)力控制技術(shù)、大型高強輕合金結(jié)構(gòu)件成型?熱處理形性調(diào)控技術(shù)、航空復(fù)雜鈦合金、高溫合金件真空離子滲氮技術(shù)、四代齒輪軸承鋼精密復(fù)合化學(xué)熱處理技術(shù)、大型復(fù)雜先進(jìn)高合金鋼制件真空滲碳高壓氣淬技術(shù)、鈦合金及高溫合金整體盤件梯度熱處理技術(shù)、鈦合金抗氫脆耐磨防腐一體 PVD 強化技術(shù)、航空復(fù)雜薄壁焊接組件及長軸類零件氣淬變形精密控制技術(shù)、復(fù)雜精密構(gòu)件多場復(fù)合強化技術(shù)、4 米級以上運載火箭貯箱主要結(jié)構(gòu)件成型熱處理匹配技術(shù)、可重復(fù)運載火箭關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件重復(fù)發(fā)射極端工況下基體組織結(jié)構(gòu)及表面功能層體系、空間領(lǐng)域?qū)щ娀h(huán)貴金屬關(guān)鍵構(gòu)件組織結(jié)構(gòu)及服役性能調(diào)控技術(shù)等。開展水?空交替控時淬火冷卻技術(shù)、真空高壓氣淬技術(shù)在新能源大型構(gòu)件的廣泛應(yīng)用。
聚焦高性能關(guān)鍵零部件的制造示范應(yīng)用，依托高檔數(shù)控機床用滾珠絲杠等核心構(gòu)件，形成材料?構(gòu)件?工藝? 裝備?檢測共性技術(shù)體系，系統(tǒng)探究滾珠絲杠等核心構(gòu)件的“應(yīng)用基礎(chǔ)理論”、“應(yīng)用技術(shù)”、“工程化生產(chǎn)”、“失效反饋”四要素全過程，實現(xiàn)滾珠絲桿關(guān)鍵構(gòu)件高性能制造示范應(yīng)用。以齒輪、軸承等典型件為切入點，基于耦合模型的熱處理數(shù)字孿生與動態(tài)優(yōu)化等新技術(shù)，建立示范性的熱處理數(shù)智化工藝開發(fā)平臺與可視化智能制造生產(chǎn)線，通過示范運行，對熱處理數(shù)字孿生等技術(shù)進(jìn)行驗證與技術(shù)迭代，實現(xiàn)生產(chǎn)效率提升 50% 以上、能源消耗降低 80%以上、污染物排放有效管控的發(fā)展目標(biāo)。
立足于熱處理基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究、形成先進(jìn)熱處理工藝技術(shù)、開發(fā)綠色智能熱處理裝備、重點突破高性能關(guān)鍵構(gòu)件熱處理核心技術(shù)，是加速發(fā)展熱處理新質(zhì)生產(chǎn)力的重要路徑。熱處理的高質(zhì)量發(fā)展將為我國高端裝備的發(fā)展提供有力支撐，為建設(shè)中國式現(xiàn)代化貢獻(xiàn)行業(yè)力量。
主要起草人員：徐躍明、劉正東、程曉農(nóng)、任瑞銘、顧劍鋒、閆牧夫、吳玉程、姚建華、朱文明、姜超、劉平、李俏、文超、曾愛群、陳乃錄、盧金生、史有森、張立平、劉澄、徐光清、高直等，由文超執(zhí)筆。