抓好热处理 做强制造业

来源：来源：《金属热处理》2011年第一期 2011-7-19

       热处理是决定产品性能、 寿命和可靠性的关键,热处理水平是制造业竞争力的核心要素, 然而在我国热处理得不到应有的重视,而且热处理界本身的质量意识淡薄,以致与国际先进水平存在很大差距。只能靠大量制造廉价产品赚取微薄利润。我国自行设计的一些高端装备中的关键零部件则需要高价从国外进口。
       热处理落后已成为我国制造业由大变强的瓶颈。笔者认为, 欲扭转这种局面, 首先需要转变观念,正确理解热处理在制造业中的作用和重要性, 清醒地认识我国热处理的落后状况及危害,深究其原因,才能群策群力赶超世界先进水平。

1. 热处理在制造中的地位与作用

1.1 热处理的进步是产品创新的基础

     利用热处理技术的优势,充分发挥材料的潜力,引领新产品的开发是装备制造业自主创新的重要途径。例如超高强度钢发展的过程及其应用于飞机起落架和大功率液力耦合器取得的效果; 通过热处理提高模具寿命促进了高速冷镦机的发展;纳米蜂窝状 Zr₂O复合涂层降低了耐热合金叶片温度成为新一代航空发动机的关键技术。从目前国家急需的战略性装备的研制中也体现出热处理技术的重要作用。以核电站装备发展过程为例: 20世纪 50年代美国就开始应用 A508—3钢制造核电站的大型锻件。经几十年的持续研究, 通过改进热处理工艺提高了强度和韧性, 于是在新一代核电站设计时将压力容器的强度指标和低温韧性指标都提高一个档次,减小了压力容器的壁厚,从而可以用同样大小的钢锭制造体积更大的容器, 适应了 100万以至 140万千瓦级核电装备的需要。
     汽轮机由亚临界至超临界至超超临界的发展与马氏体耐热钢热处理水平提高密切相关, 国外经过几十年研究,在高铬马氏体耐热钢中添加微量钒铌进一步提高高温强度,但必须准确掌握淬火温度和回火温度,淬火时使 Nb、 V充分溶解到奥氏体中, 淬火回火后获得回火马氏体, 才能发挥 Nb、V延缓碳氮化合物聚集长大的倾向,可以在 600℃长期运行的条件下保持足够的强度,并掌握了直径达φ1400mm的高中压转子热处理技术,从而使百万千瓦超超临界汽轮机得以问世,使发电的效率提高20%。
     20世纪中期船用焊接钢板主要是低碳钢碳素钢,屈服强度只有 300MPa左右, 由于发展了中厚钢喷射压淬技术,实现整张合金低碳钢板调质处理,船用板的屈服强度提高到 600MPa以上,据国外报道,屈服强度800MPa以至 1000MPa级别的厚板已用于制造潜艇的耐压壳体,显着增加了潜艇设计的下沉深度,提高了隐蔽性和作战生存能力。

1.2 搞好热处理,零件一顶几

      搞好热处理,零件一顶几, 热处理没搞好零件几顶一,所以对于已经成熟定型产品而言,通过提高热处理水平提高寿命和可靠性同样具有十分重大的意义, 还需要特别指出的是, 热处理质量好坏所造成的影响会有很大的延伸性或者说是辐射作用。例如用于石油钻井的钻杆万一断裂就不是损失一根钻杆或者使几十根、 上百根钻杆埋于地下的问题, 而是钻井只好报废,使得钻井过程中所花费的大量人力和能耗付诸东流。
      各类交通工具、 武器装备和其他设备中的一些零件如因热处理质量问题而发生不正常损坏就有可能造成人命关天的重大事故。

2.正视现状

 通过提高热处理水平引领产品的自主创新在我国虽然也有成功先例, 但尚未引起普遍的重视。总体而言,我国热处理与世界先进水平存在很大差距,许多机械产品的使用寿命、 可靠性和质量重现性远不及国外同类产品,重大装备中许多关键零件部分只得高价进口,国防工业所需的高端热处理设备还未摆脱落后 引进—再落后—再引进的恶性循环,量大面广的民用产品,虽然国内生产规模快速增长,但常因寿命短、 故障率高而缺乏竞争力,陷于恶性价格竞争的泥潭中,热处理水平的落后使转变产品结构和转变发展方式受到严重的牵制,这方面的事例举不胜举。
      近几年在国家重大专项支持下, 我国设计制造成功上百种高档数控机床,但其中的关键功能部件仍依赖进口,据了解我国各地制造滚珠丝杠的企业为数不少,笔者造访了国内滚珠丝杠的龙头企业之一,看到其切削加工水平非常高, 可以制造出精度最高级别的 0级丝杠,而且加工的机床都是国内自行研发的,但该企业负责人坦言,热处理是其最薄弱的环节,以致滚珠丝杠的精度保持时间平均只及国外名牌产品的1/10 , 无法适应高档数控机床的要求。

     浙江某地的热处理生产已达相当大规模, 其中一家热处理产值已超亿元。该厂配置了多台真空热处理炉,其中一台新炉体积很大,这是向国内某真空电炉厂订造的,按原先所用的炉子结构,将尺寸放大。目前该地区制造的大型模具,其他热处理厂的真空炉装不下,只能到他厂里来做,利润比做一般模具热处理高得多,至于按原来的炉子结构将尺寸放大是否能保证热处理质量, 他就不予深究了,反正客户也没有提什么质量要求,也没有检测手段, 开炉财进,何乐不为。该地区热处理专业厂的佼佼者尚属如此, 为数众多的热处理专业户就差得更远了, 设备破烂、 陈旧, 为了压低成本而野蛮装炉、 没有热处理技术人员、 没有金相检验、 甚至不作硬度检测,形成没有任何质量监督的无序市场。

3.观念转变为先

      我国制造业亟待由大变强之际, 抓好热处理提高产品性能、 稳定质量是一项极为重要而艰巨的任务。为实现发展方式的转变,应以观念转变为先。包括 2个层面的问题,其一是整个制造业和政府各级部门改变重数量轻质量的观念,使热处理由被边缘化回归到应有的重要地位; 其二是应牢固树立!质量第一是热处理立命之本?的观念。前者需要力争引起整个制造业和政府相关部门的重视, 为我国热处理的健康发展创造条件;后者则需要热处理本身转变思想观念,也是本文拟着重讨论的问题。
      热处理既然是提高和保障材料性能的关键技术,热处理的质量对产品的寿命和可靠性有决定性的影响,因此严格控制热处理质量本是题中应有之义,否则热处理就没有存在的价值。
      质量第一,必须严字当头, 必须通过试验研究和经验积累对具体工件制订合理的热处理工艺和操作方法,并在热处理过程中严格执行;选择合适的热处理设备并认真维护保养, 保证热处理设备 (包括仪器、 仪表)处于正常状态下运行; 建立热工计量和材料组织性能监控体系(人员、 仪器设备和制度)使热处理质量处于受控的状态;应对热处理前的原材料质量提出明确的合理的要求;建立合理的原材料质量检验与管理制度;注重跟踪收集产品使用过程的信息,发现问题解决问题,不断提高热处理的质量。所有这些都应该成为热处理工作者的基本理念和行为准则。
      保证热处理质量需要有认真的态度,需要提高专业知识,而且往往会增加必要的成本。有人问,搞热处理是为了提高产品质量还是为了赚钱。诚然在市场经济条件下不能不讲利润,但是如果只为眼前的利润最大化而牺牲热处理质量,则将损害用户利益甚至造成重大危害,所以重视质量是热处理工作者应有的职业道德。
     令人遗憾的是, 不顾热处理质量在国内已不是个别现象,就连笔者所在单位,一所国内热处理界颇负名望的大学,竟亦有人在承包某厂的曲轴淬火项目时为了降低造价设计制造了一种不能保证曲轴冷却均匀性的淬火槽,淬火冷却工艺也不合理,以致在曲轴表面位置就出现先共析铁素体等非马氏体组织, 在 1 /2 R 处出现大量先共析铁素体和针状铁素体, 在显微组织还明显看到粗大的树枝状偏析, 但该项目的负责人在相当长时间内隐瞒了金相检测结果, 反而自吹为淬火冷却智能技术,擅自在相关杂志上刊登不实广告。高校人员尚且如此,行业的风气则更令人担忧。大量作坊式的热处理专业户和热处理设备厂中偷工减料、 以次充好、 吹嘘包装、 欺骗用户,只图赚钱,不讲质量的现象屡见不鲜,如不切实整治, 热处理怎能起应有作用。对此政府部门应加强监管,另一方面需要加强行业自律。弘扬热处理职业道德,树立质量第一观念,已成为我国热处理所必须认真解决的问题。

4.结束语

         热处理是提高产品寿命和可靠性的关键。提高热处理质量是我国制造业产品结构转型的必要条件。掌握先进的热处理技术对提升新一代高性能产品的创新有重大作用。所以抓好热处理是我国制造业由大变强的必由之路。任重道远又时不待人。所幸我国热处理的处境已初现有所改变的迹象, 在国家重大科技专项和973计划中加入了热处理相关的内容。笔者在与企业交往中看到,近年有些装备制造企业的决策层开始认识到,面对全球化的剧烈竞争依靠规模扩张的增长方式难以为续,抓质量、 造精品、 创品牌才是制胜之道,因而对提高热处理技术水平有很大积极性。随着科学发展观的落实, 我国热处理工作者将有展现聪明才智不断开拓进取的广阔空间。笔者了解的情况和掌握的信息十分有限, 难免以偏概全,文中不当与错误之处, 祈读者赐正。