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眾所周知，我國的99坦克，完全可以自豪的說是全世界主戰坦克的尖端水平，很多技術指標上更是可以成為全球第一也不為過。舉例來說，99坦克電渣重熔，使用身管自緊技術的主炮，全世界就沒有幾個國家能夠生產。在這里，我們用一些淺薄的知識來給大家談一談所謂的“電渣重熔技術”。當然，很多方面了解得并不透徹，或者說只停留在書本上。這篇帖子主要起個拋磚引玉的作用，希望壇子里的大神不吝指正，也能夠提高我們的水平。

 好的，閑話不多說，我們來講一講電渣重熔的前世今生。

當然，在這之前要提及一些金屬材料冷熱加工的基本知識，比較枯燥，希望大家能夠看完。

首先，大家都知道，工業上想要制造一個部件，一般是經過了原料—毛坯—產品的過程。而影響部件力學性能的最大因素，可以說就是制造毛坯時采用的工藝。

制造毛坯的工藝有很多，但最為常見的還是鑄造和鍛造兩種。鑄造，大家想必都很熟悉，先做成一個模子，然后倒進鐵水（或者別的什么，這里就只講鋼鐵了）；鍛造呢，就好像我們看古裝電視劇里面的鐵匠，把原材料燒紅了之后使用氣錘乃至水壓機進行捶打，鍛壓，軋制甚至沖壓，最后成形。那么，這兩種方式到底有什么優劣呢？請聽小黑我慢慢道來。

先說鑄造。鑄造的優點就是方便快捷，成本低廉，最重要的是易于鑄造一些模樣奇葩的鑄件，也就是說需要進一步機加工的工作量小。但是，鑄造的缺點也非常明顯。

首先，我們都知道有個“熱脹冷縮”的規律。金屬液倒進模子，我們都知道肯定是靠近外殼的部分冷卻較快（散熱面積比較大），那么等到中央的部分冷卻凝固，金屬的體積肯定不足夠充填鑄件。這樣一來，就在鑄件的內部留下了很多小空洞。放在一般的生產中還沒什么，但是若是軍工產品，那么這樣的縮孔就非常危險了。為此，采用了所謂的“順序凝固”法，也就是在設計鑄件的時候加上一塊無用的部分（冒口），然后在鑄件上面安置冷鐵。凝固的時候，先凝固的部分產生的縮孔，可以由后凝固的部分補充，最后所有的縮孔都集中在冒口，只要把冒口切掉就行了。

但是，且慢！這樣一來，雖然減少了縮孔，但是新的問題卻產生了——熱應力。也很好理解，先冷卻的部分有一個收縮的趨勢，肯定就要“拉扯”后冷卻的部分。舉個例子吧，兩個身高相仿的人背靠背綁在一起，其中一人如果要彎腰，那么另外一人要么被背起來，要么就會扛住那個人讓他無法行動，這就是所謂的“應力”。如果應力超過了材料的限度，那么就會出現裂紋。即使沒有開裂，作為軍品來講，存在應力集中點也是極端不安全的。（應力集中點非常脆弱，比方說大家平時撕開塑料包裝袋的時候總喜歡從那個“缺口”下手，那個“缺口”其實就是一個應力集中點。）

其次，我們都知道純鐵的性能是不能滿足人們要求的。想要更好的力學性能，就非要添加各種元素做成合金鋼不可。但是，在鑄造過程中，合金元素不見得就會那么均勻的凝固，非常容易造成元素分布不均，影響鑄件的各項性能。

最后，一般的鑄造都不免要和空氣進行接觸，這樣有兩大危害。第一，空氣進入鑄件，未必會及時排出，那樣就會造成“氣孔”。和縮孔一樣，這種缺陷對于性能的影響自不必說。第二，就是所謂的“燒蝕”。比方說，空氣中的氧進入鑄件，就要和金屬液里面的元素發生反應。例如重要的合金元素“硅”和“鈦”，就很容易和氧氣反應。自不必說，這樣生產出的鑄件，絕對是達不到原材料合金的應有性能的。當然，為了改善這種情況，也有各種真空或者保護氣鑄造，但是成本一般較高。

鑄造的毛病那么多，鍛造的情況又如何呢？

首先要說，鍛造得到的鍛件，其性能比較鑄造法，是要強出不少的。因為直接使用合金鋼的母材鍛造，沒有改變原有的元素配比，還通過鍛造細化了晶粒，性能還有所改善。但是，小黑又要說但是，鍛造的缺點主要有兩個。

第一個缺點，就是生產周期長。鋼鐵，尤其是力學性能優異的合金鋼，可不是能夠捏來捏去的橡皮泥。想要把母材給鍛打成想要的毛坯，就非要花上老長的時間不可。比方說我們現在用來鍛造大飛機機身部件的2萬噸水壓機，它的生產效率就不是很高。在很多時候（比如坦克或者軍艦的裝甲），都是先軋制出板材，再焊接或者鉚接成形。

第二，就是成本問題。鍛造設備的占地和成本先不說，就光說無法直接得到形狀復雜的毛坯這一點，就需要使用切削加工。耗時耗力不說，切下來的部分大多就作為“廢料”處理了。這樣一來，勢必造成很大的浪費。（即使說這些廢料再次利用，消耗掉的能源，時間和刀具都浪費了）  當然了，業內的朋友們，大多數也都知道我國的激光快速成型（3D打印）技術比較先進，即使不說世界第一，至少也是全球最頂尖的水平。那么，使用3D打印來制造大型部件好不好呢？

問題還是有的。至少說到目前為止，激光快速成型仍然只適用于快速生產出客戶所需要的樣品。對于該生產工藝的問題，小黑并沒有太多了解，也不敢在大拿面前班門弄斧，只能說3D打印在目前還不能說是一種非常可靠的生產工藝。當然，有我國和歐美科學家的努力，相信在不遠的將來，激光快速成型技術會有一個大發展。

好了，說了這么多，終歸說道我們的主題——電渣重熔技術了。

要說電渣重熔的起源，還要說老毛子的巴頓焊接研究所。當年，老毛子在搞電弧焊的時候，發現了問題。我們都知道所謂電弧焊，就是拿一根焊條接上電源，然后把你的焊件接上另一頭，然后輕輕一摩擦就能拉出一道高溫的電弧進行焊接。但是在1953年，一位毛熊發現，在電弧焊的過程中電弧熄滅了，但是焊接仍然在繼續，也就是說焊渣（也可叫做“電渣”）起到了引導電流和發熱的作用，而且這樣焊接出來的焊件力學性能優良，這一點迅速引起了毛熊技術專家的注意，他們在電弧焊的基礎上發展了電渣焊技術。

當然，當時的毛熊并沒有就此止步。當時鈦合金的應用方興未艾，西歐發達國家冶煉特種金屬的主要方法是真空電弧爐。但是電弧爐非常昂貴，當時的毛熊難以負擔，所以考慮到電渣焊的原理，毛熊的技術專家，二毛科學院院士梅多瓦爾（這位老先生于2000年去世）組織專家組，在1958年攻關出了電渣爐鑄造金屬錠的技術。

電渣爐的原理并不復雜。一個底端導電的圓筒（當然，后來隨著技術的進步，也不止用來鑄造圓筒，也可以鑄造其他形狀的金屬錠），最底下鋪著導電的固體電渣。用于熔煉的母材作為一個電極伸入圓筒，另一個電極接在圓筒的底端。一旦接通電源，很大的電流通過熔煉系統，發出的高熱熔化了電渣（一般熔點較母材為低），然后又熔化了母材。母材穿過電渣沉入容器底部然后迅速冷卻，電渣逐漸上浮，直到整條母材熔煉完畢為止。

當然，真正的電渣爐有很多技術細節，不是小黑幾句話能夠說清楚的。我這里只是說個大概。真正的重點在于，電渣重熔技術和一般的鑄造比起來，優越性在哪里？更進一步說，為什么會有這樣的優點？待小黑一點點的給大家分析。

首先，電渣重熔的時候，我們可以看到熔化的金屬可以說是很快的凝固，所以可以最大程度上保證鑄件的化學組成和金屬母材一致，而且由于不是像一般的鑄造那樣大量金屬液一次性凝固，也不用擔心縮孔和縮松問題，熱應力自然也就少了；其次，在熔化金屬和空氣之間，存在著電渣的保護，所以也不必擔心有外界的氣體進入造成氣孔或者燒蝕；最后一點，也是電渣重熔技術的王牌，那就是電渣能夠自發吸收母材中的雜質。可以自豪的說，這一觀點是由我國科學家首先提出的，并且得到了實驗的證實。那么，電渣重熔鑄造的金屬錠不光質量沒有下降，甚至在某種程度上還有提高，甚至可以說是使用鑄造的方法達到了鍛造的效果。

當然了，講到電渣重熔技術，就不得不提到我國在這方面的發展。我國在這方面的起步，是1958年蘇聯的大規模援建。當時的電渣重熔技術在蘇聯也是絕密的高新技術，所以沒有教給中國。但是其前置的“電渣焊”技能，蘇聯卻沒那么吝嗇，作為公開技術給了我們。看到這里，請各位看官回想一下，毛熊是怎么發明電渣重熔的來著？對了，我國的科學工作者，正是在58年，采用電渣焊解決焊材熱裂縫的問題時發現了這一現象，很快的在1959年制造出了簡單的電渣爐原型，并在1960年制造了我國的第一個工業用電渣爐，容量100千克。在1969年，我國就已經開始使用電渣重熔技術鑄造榴彈炮的炮管和潛望鏡，可以說在這方面并不落后于潮流。

電渣重熔技術    

電渣重熔是利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔煉的方法。其主要目的是提純金屬并獲得潔凈組織均勻致密的鋼錠。經電渣重熔的鋼，純度高、含硫低、非金屬夾雜物少、鋼錠表面光滑、潔凈均勻致密、金相組織和化學成分均勻。

美國霍普金斯(R.K.Hopkins)于20世紀40年代首先提出這種精煉方法的原理。其后蘇聯和美國相繼建立工業生產用的電渣爐。一九五八年，烏克蘭德聶泊爾特鋼廠建成了世界第一臺0.5噸工業電渣爐，使電渣冶金進入了工業化生產進程。60年代中期由于航空、航天、電子、原子能等工業的發展，電渣重熔在蘇聯、西歐、美國獲得較快的發展，但爐子容量不大，一般為0.5～2.5噸。。生產的品種包括：優質合金鋼、高溫合金、精密合金、耐蝕合金以及鋁、銅、鈦、銀等有色金屬的合金。1980年世界電渣重熔鋼生產能力已超過120萬噸。

隨著電渣冶金的發展及金屬材料要求的不斷提高，鋼錠大型化已成為電渣冶金發展的必然趨勢。最初各國工業電渣爐容量僅為0.5t，大一些的一般也不超過3噸。八十年代中期，很多國家都有了50噸以上的電渣爐，就連印度這樣的發展中國家也建立了88噸電渣爐。

多年來，國外電渣冶金已不滿足于一般電渣錠的生產，在工業技術成熟的基礎上向著更深更廣的領域發展，形成了一個跨專業、跨行業的新學科。已開發出的工藝技術有：電渣熔鑄、電渣澆注、電渣轉注、電渣熱封頂、電渣離心澆注、電渣復合熔鑄及快速電渣重熔等。尤其值得重視的是電渣熔鑄異形件的發展，小到幾十克重的不銹鋼假牙齒，大到幾十噸重的發電機轉子，直至重量超過百噸的水泥回轉窯爐圈等，均可不經鍛造在異形水冷結晶器中直接熔鑄成型。現在電渣熔鑄的主要產品有大型發電機轉子、水輪機葉片、船舶柴油機大型曲軸、各種高壓容器、大型環件、各類軋輥、模具、透平渦輪盤、厚壁中空管、石油裂化管、齒輪毛坯、三通管、核電站壓水堆主回路管道等。種類規格之多，形狀之復雜不勝枚舉。除此之外，實用性較強，具有發展前景的還有電渣熱封頂、電渣離心澆注及快速電渣重熔等。

我國在電渣熔鑄異形件方面工作開展較早，很多廠家及院所在六、七十年代就對曲軸、炮管、飛機發動機渦輪盤、軋輥、模塊等異形件進行過研制，但是電渣熔鑄異形件這項技術始終沒有真正發展起來。目前，實現工業化生產具有代表性的有西寧特鋼電渣熔鑄軋輥、模塊；沈陽鑄造研究所的大型電站用水輪機葉片、挖掘機復合斗齒、氣壓機連桿；成都冶金硬面技術加工廠的供無縫管生產用復合穿孔頂頭等。武鋼襄陽重材生產的電渣鋼錠異軍突起，有較好的市場信譽。