熱處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,國外金屬熱處理之精髓!
將熱處理，作為“特殊工藝過程”，采取“全過程質(zhì)量控制與管理”，予以最嚴(yán)格地控制與管理，是國外金屬熱處理之精髓。
特殊工藝過程，即：熱處理屬于該加工質(zhì)量（質(zhì)量特性）不易或不能通過其后的檢驗(yàn)或試驗(yàn)而得到充分驗(yàn)證的過程；產(chǎn)品質(zhì)量（質(zhì)量特性）需進(jìn)行破壞性試驗(yàn)或采取復(fù)雜昂貴方法才能測量或只能進(jìn)行間接監(jiān)控的過程；該過程產(chǎn)品僅在產(chǎn)品使用或交付之后，不合格的質(zhì)量特性才能暴露出來。
全過程質(zhì)量控制與管理，即：根據(jù)產(chǎn)品工藝特點(diǎn)，加強(qiáng)其熱處理工藝方法的試驗(yàn)驗(yàn)證，及時總結(jié)最佳工藝控制參數(shù)，列入工藝規(guī)程，對工藝參數(shù)進(jìn)行連續(xù)控制；秉承“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”諸方面及各關(guān)鍵點(diǎn)，均采取“全過程”質(zhì)量控制與管理的理念；遵循的是“乘法法則”，而絕非“加法法則”；全過程的質(zhì)量控制與管理，任何工藝環(huán)節(jié)（影響生產(chǎn)過程質(zhì)量的各要素）均應(yīng)始終處于受控狀態(tài)；持之以恒地進(jìn)行“全過程”的檢查（自查、監(jiān)督、檢查、抽查、審核……），就是為了發(fā)現(xiàn)問題；發(fā)現(xiàn)了問題，就實(shí)事求是地研究“整改措施”；制定好 “整改措施”，就腳踏實(shí)地予以貫徹與落實(shí)；保證各級、各類“復(fù)查、復(fù)審工作”的及時與到位；保證“整改措施”實(shí)實(shí)在在地落實(shí)、到位；保證“整改的問題”能夠求真務(wù)實(shí)地歸零；進(jìn)一步完善管理規(guī)范、制度、規(guī)程及流程。
一、人員：指制造產(chǎn)品的人員
1.職業(yè)道德
目前而言，職業(yè)道德取決于個人的道德水準(zhǔn)與社會的道德水準(zhǔn)。它與個人的出身、受教育程度等并沒有本質(zhì)的關(guān)系，與社會的環(huán)境、主流的思想等卻存在著密不可分的關(guān)聯(lián)。職業(yè)道德的缺失源于社會主流思想的“唯我與利己”，以及社會環(huán)境的“金錢至上與缺乏敬畏”。職業(yè)道德一旦缺失，又何談職業(yè)素質(zhì)與職業(yè)技能呢？
2.職業(yè)素質(zhì)
職業(yè)素質(zhì)，既是形式化地表現(xiàn)，又是綜合地概括，還帶有職業(yè)的特征。如果缺失了職業(yè)道德，形式化的職業(yè)素質(zhì)就失去了本質(zhì)的內(nèi)涵，再豐富的專業(yè)知識、再高超的職業(yè)技能必將成為“精英式的唯我與利己”，從而，職業(yè)的特征要么成為“唯我與利己”的工具，要么被徹底拋棄掉。
3.職業(yè)技能
職業(yè)技能，尤其是熱處理的職業(yè)技能，就如同廚師技能一樣。共同之處在于，廚師的對象是食料與菜品，熱處理的對象是金屬材料與制件。不同之處在于，廚師的技能每時每刻都在接受顧客的“挑剔”，一旦無法得到絕大多數(shù)顧客的認(rèn)可，結(jié)果只有：形式上被老板“炒魷魚”，實(shí)際上被顧客所淘汰。因此，需要廚師每時每刻都在歷練自己的技能，磨練自己的意志，提升自己的道德。而熱處理的技能由于無法每時每刻地接受顧客的“挑剔”，僅僅依靠從業(yè)人員的“自覺”來升華自我，對整個行業(yè)而言那是徒勞的。因此，職業(yè)技能的提升只有依靠重樹職業(yè)道德，加強(qiáng)制度化管理，實(shí)時監(jiān)督檢查，落實(shí)整改措施，保證問題，才能循序漸進(jìn)地得以提升。
二、機(jī)械：指制造產(chǎn)品所用的設(shè)備
自主創(chuàng)新、品牌創(chuàng)新，仍然“步履維艱”；業(yè)化的維護(hù)、維修與保養(yǎng)，仍然有待“深入探索”；“制件”熱處理的實(shí)際需求，如何及時反映在設(shè)備的更新?lián)Q代上，仍需深入探討。
1.再好的設(shè)備也需要優(yōu)秀的人員來操作
軍工企業(yè)，隨著整體條件建設(shè)的日益更新，其熱處理行業(yè)的條件建設(shè)也有了明顯的改進(jìn)。真空熱處理設(shè)備、多用（滲碳、滲氮等）爐設(shè)備、離子氮化設(shè)備、自動控制的高中頻設(shè)備、精確控制的冷卻設(shè)備、雙循環(huán)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)等等，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并逐步取代傳統(tǒng)的、非節(jié)能環(huán)保的老式箱式電阻爐等。就制件而言，這種替換的比例非常大。新更新的熱處理設(shè)備通常很先進(jìn)，尤其是進(jìn)口熱處理設(shè)備基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“少人或無人看管的作業(yè)模式”，完全利用設(shè)備自身的可靠性、穩(wěn)定性與一致性來替代人員的不可靠性、不穩(wěn)定性與不一致性。從而，保證材料與制件熱處理質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性與一致性。這樣，勢必導(dǎo)致對此類熱處理設(shè)備操作人員的綜合素質(zhì)提出了極高的要求，包括：對金屬材料與熱處理知識、機(jī)電一體化知識、計(jì)算機(jī)知識、真空獲得知識、測試與計(jì)量知識等諸多知識及彼此的相互耦合具有一定的認(rèn)識與了解。但是，現(xiàn)行的教育、用人、培訓(xùn)等人才培養(yǎng)體系與目前軍工企業(yè)熱處理行業(yè)的條件建設(shè)速度的確非常矛盾，技能崗位由于缺乏與之相關(guān)的配套措施，因此，不但人員奇缺，而且極不穩(wěn)定，人才流失極其嚴(yán)重，這也是整個制造業(yè)的“通病”。
基于上述情況，熱處理仍然延續(xù)傳統(tǒng)的模式，即：“穿新鞋走老路”。絕大多數(shù)企業(yè)仍停留在安排大部分人員看爐子，也就無非裝爐、出爐、記錄一些人為設(shè)定的表格、……。這種模式，只能解決就業(yè)問題，對員工的技能培養(yǎng)、新產(chǎn)品的開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的提升、……卻起到了體系化的阻礙作用。因此，再先進(jìn)的設(shè)備到了生產(chǎn)現(xiàn)場都實(shí)際上被固化成幾種最基本的運(yùn)行模式，絕大多數(shù)的功能被閑置（這與條件建設(shè)初期購置設(shè)備時，極力追求功能全、檔次高、品質(zhì)新的初衷的確是“南轅北轍”）。因此，整體熱處理行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量的提升速率與條件建設(shè)新增設(shè)備的增長速率相互不成比例，也就非常容易理解了。解決上述問題，核心不在于解決設(shè)備的問題，而在于解決人的問題。人的職責(zé)必須由“看爐子”，延伸至“保證材料的極限性能、保證產(chǎn)品的裝機(jī)服役性能”。
2.再好的設(shè)備也需要優(yōu)秀的人員維護(hù)、維修與保養(yǎng)
用好熱處理設(shè)備，無論對設(shè)備的用戶而言，還是對設(shè)備的制造商而言，無疑都是非常重要的事情。但是，用好設(shè)備的另一項(xiàng)關(guān)鍵內(nèi)容，就是如何科學(xué)的維護(hù)好、維修好與保養(yǎng)好設(shè)備。
傳統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)、維修與保養(yǎng)，僅僅局限于機(jī)電的修修補(bǔ)補(bǔ)。那是一種“亡羊補(bǔ)牢”式的維護(hù)、維修與保養(yǎng)。新型的設(shè)備維護(hù)、維修與保養(yǎng)，則是基于對產(chǎn)品的熱處理過程負(fù)責(zé)，對產(chǎn)品的熱處理質(zhì)量負(fù)責(zé)的理念而建立起來的。同時，隨著熱處理設(shè)備“少人或無人看管模式”的不斷普及。
這就需要以極富專業(yè)素質(zhì)的新型維修（含維護(hù)與保養(yǎng)等）工程師取代即將被淘汰的、傳統(tǒng)的維修人員。他們必須具有：熱處理設(shè)備故障的預(yù)診斷能力、熱處理設(shè)備故障的及時與迅速的排除能力、保證熱處理設(shè)備排故的可靠性與穩(wěn)定性的能力、評估熱處理設(shè)備維修必要性的能力、……
培養(yǎng)這樣新型維修工程師的工作雖然異常嚴(yán)峻與艱難，但是，如何留住這樣新型維修工程師的工作則更加嚴(yán)峻與艱難。目前，不但軍工企業(yè)對此“束手無策”，就連國外著名的獨(dú)資企業(yè)也同樣對此“無計(jì)可施”！其實(shí)質(zhì)問題在于：如何認(rèn)同其價值？如何認(rèn)知自身價值？如何科學(xué)地評估該價值？……
在這些方面，我們的確具有很大的差距。但是，與其彼此無休止地爭論“這種價值的差異”，還不如努力創(chuàng)建科學(xué)的評估體系，即：在充分承認(rèn)新型維修工程師的社會價值的前提下，利用社會的大市場，同時結(jié)合企業(yè)自身的評估能力，使新型維修工程師隊(duì)伍不斷健康發(fā)展，使企業(yè)的熱處理設(shè)備得到科學(xué)的維修、維護(hù)與保養(yǎng)。
3.任何設(shè)備都應(yīng)該提供誠信的售后服務(wù)，尤其是備品備件的供應(yīng)
設(shè)備備品備件的供應(yīng)問題，是一個各行各業(yè)具有共性的問題，也是目前阻礙我國裝備制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要因素之一。設(shè)備在采購過程中，由于競爭的異常慘烈，供應(yīng)商的合理利潤被剝奪。供應(yīng)商則將利益的補(bǔ)償轉(zhuǎn)移至售后服務(wù)環(huán)節(jié)，由于勞務(wù)本身的確沒有多大空間可以考慮，于是大家就將目光轉(zhuǎn)向備品備件的價格與備品備件的質(zhì)量上。于是，前者導(dǎo)致備品備件價格的不實(shí)，后者則導(dǎo)致備品備件質(zhì)量的不真，同時，售后服務(wù)的真實(shí)性也逐漸被廣泛質(zhì)疑。
這樣，制造環(huán)節(jié)本身被明顯“弱化”，后售后服務(wù)環(huán)節(jié)又被明顯“造假”，制造業(yè)的發(fā)展又怎能得以實(shí)現(xiàn)？有些人將這一切歸結(jié)于招投標(biāo)，……真是招投標(biāo)的問題嗎？其實(shí)持有這種觀點(diǎn)的人心里都清楚，真正的問題出在“誠信”二字上，對于誠信，絕大多數(shù)人都透支得太多太多，因此，早就到了“贖罪”的時候了！
三、材料：指制造產(chǎn)品所使用的原材料
目前，材料成分的精準(zhǔn)性、組織的規(guī)范性、加工的精密性、性能的真實(shí)性、使役行為的目標(biāo)性均存在很大的差距。
1.材料成分的精準(zhǔn)性
材料的成份，無論是對熱處理制件材料的成份而言，還是對熱處理輔助材料的成份而言，對熱處理來說，都是絕對不可以回避的關(guān)鍵問題。
如何保證熱處理制件材料成份的精準(zhǔn)性？那是一個非常大的話題，但是嚴(yán)格保證制件材料的入廠復(fù)檢關(guān)，卻是制件熱處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因?yàn)槌煞輿Q定組織，組織決定性能。因此，保證熱處理制件材料成份的精準(zhǔn)性是保證制件熱處理組織與性能可靠性、穩(wěn)定性與一致性的前提。
如何保證熱處理輔助材料成份的精準(zhǔn)性？則是一個非常現(xiàn)實(shí)的話題，嚴(yán)格保證熱處理輔助材料的入廠復(fù)檢與實(shí)時在線檢測，的確是制件熱處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因?yàn)檩o助材料的成份直接決定制件的熱處理質(zhì)量。如：熱處理用氬氣與氮?dú)饧兌鹊谋ＷC。因此，保證熱處理輔助材料成份的精準(zhǔn)性是保證制件熱處理質(zhì)量可靠性、穩(wěn)定性與一致性的前提。
2.組織的規(guī)范性
無論材料的組織，還是制件的組織，對熱處理而言，都是絕對的核心問題。回避了這一核心問題，討論熱處理也就失去了意義。
如何保證材料組織的規(guī)范性？同樣是一個非常大的話題，但是嚴(yán)格保證材料成份與供應(yīng)狀態(tài)的入廠復(fù)檢，卻是保證材料組織規(guī)范性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。但是，這一環(huán)節(jié)往往被忽視。
如何保證制件組織的規(guī)范性？確實(shí)是一個極其糾結(jié)的問題，但又是一個極為基礎(chǔ)性研究的問題。
（1）之所以說“糾結(jié)”，是因?yàn)椋褐萍M織的重要性不言而喻，因?yàn)榻M織決定性能，組織無法得以保證，性能又何以能夠得到真實(shí)地保證。但是，制件組織的規(guī)范性是必須通過制件的組織圖譜來得以確認(rèn)的。一直到目前為止，我國尚未建立起制件組織圖譜的編制體系，盡管原因是多方面的，可是再不自主創(chuàng)新地創(chuàng)建制件組織圖譜，那將會導(dǎo)致更為慘重的后果。實(shí)踐證明：靠等，等不來！想買，買不來！想躲，躲不過！想替代，更替代不了！……
（2）至于說到“基礎(chǔ)性研究”，就不言而喻了。沒有其堅(jiān)實(shí)、透徹地研究，就不可能形成具有實(shí)用性的組織圖譜，更無法保證性能的可靠性、穩(wěn)定性與一致性！但是，制件組織的圖譜研究的確又是極為嚴(yán)謹(jǐn)、艱辛、寂寞、清貧與漫長的過程，因此，對此既需要得到體系上的認(rèn)知與認(rèn)可，更需要對整個編制體系的統(tǒng)籌與規(guī)劃。
3.加工的精密性
加工的精密性，既包含冷加工的精密性，又包含熱加工的精密性。冷加工的精密性通過精密冷加工設(shè)備與冷加工技術(shù)完全可以得以保證，目前取得了長足的進(jìn)步。熱加工的精密性則是通過精密熱加工設(shè)備、熱加工技術(shù)（如：熱處理等）、全過程質(zhì)量控制與管理及嚴(yán)格地審核等方可以得以保證，目前仍存在著極大的差距。
4.性能的真實(shí)性
性能的真實(shí)性，既包含材料性能的真實(shí)性，也包含制件性能的真實(shí)性。就熱處理而言，如果隨爐性能試樣若能真實(shí)地反映材料、制件的真實(shí)性能，則可通過在全過程質(zhì)量控制與管理下的隨爐試樣來予以驗(yàn)證；如果隨爐性能不能真實(shí)地反映材料、制件的真實(shí)性能，則要通過在全過程質(zhì)量控制與管理下的同爐特殊位置處（具有代表性）的材料與制件的組織分析來予以更嚴(yán)格的驗(yàn)證。
5.使役行為的目標(biāo)性
針對材料、制件的使役行為的目標(biāo)性，就熱處理而言，首先應(yīng)該充分了解材料、制件的使役（使用與服役）行為的目標(biāo)性能，即材料極限的使用性能與制件裝機(jī)的服役性能；其次，通過熱處理特殊工藝過程的全過程質(zhì)量控制與管理手段，賦予材料極限的使用性能與制件裝機(jī)的服役性能。
四、法規(guī)：指制造產(chǎn)品所使用的方法
1.法規(guī)的建立
熱處理作為特殊工藝過程，相關(guān)法規(guī)的建立，既是熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的依據(jù)，也是賦予材料的極限性能和制件的裝機(jī)服役性能的根基。
熱處理法規(guī)的建立，應(yīng)充分體現(xiàn)其科學(xué)性與實(shí)用性。既能保證熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的實(shí)施，又能賦予材料的極限性能和制件的裝機(jī)服役性能。
2.法規(guī)的執(zhí)行
熱處理法規(guī)的執(zhí)行，就是貫徹與落實(shí)熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的過程。同時，只有通過實(shí)時（或定期、不定期）的監(jiān)督、檢查與審核，才會及時發(fā)現(xiàn)熱處理法規(guī)在執(zhí)行過程中的問題，也會及時發(fā)現(xiàn)熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理過程中的各種問題，并通過制定整改措施，實(shí)施整改措施，監(jiān)督、檢查與審核整改的落實(shí)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)問題的歸零。
3.法規(guī)的完善
通過上述的問題整改，不但能夠保證問題的歸零，而且還能使法規(guī)不斷地得以完善。法規(guī)的不斷地完善，又會循序漸進(jìn)地推動熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的進(jìn)一步改進(jìn)與提高，從而更好地保證賦予材料的極限性能與制件的裝機(jī)服役性能。
五、環(huán)境：指產(chǎn)品制造過程中所處的環(huán)境
1.熱處理對環(huán)境的污染
（1）對大氣的污染
傳統(tǒng)的熱處理，不但能耗極大，而且制件在冷卻過程中或者由于制件未清洗干凈在加熱過程中，所產(chǎn)生的油煙也同樣會對大氣造成一定的污染。隨著熱處理技術(shù)與熱處理裝備的日益更新，傳統(tǒng)的油淬已經(jīng)被新型、綠色、環(huán)保的有機(jī)淬火介質(zhì)所替代，同時隨著各種類型的清洗機(jī)及抽油煙裝置的孕育而生，對淬火油煙起到了根本的治理效果，同時極大地降低其對大氣的污染。傳統(tǒng)的鹽浴處理，所產(chǎn)生的鹽蒸汽同樣對大氣造成一定的污染。隨著熱處理技術(shù)及熱處理裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的鹽浴處理已經(jīng)被新型、綠色、環(huán)保的熱處理技術(shù)所替代，同時新型的鹽浴設(shè)備，對鹽蒸汽進(jìn)行了有效地回收，同時極大地降低其對大氣的污染。
（2）對水的污染
早期制件油淬或鹽浴處理后都需要用清水清洗或冷卻，隨后帶有油污與含有鹽的水，未經(jīng)處理就被排放自然界中，從而對水造成了一定的污染。隨著熱處理裝備的不斷更新，各種類型的清洗機(jī)取代了傳統(tǒng)的清洗方式，各種類型的分離裝置保證鹽水中鹽分的充分地得以分離出來，從而保證排放到自然界中的水完全能夠符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的排放要求。
（3）對土壤的污染
早期的廢油、廢鹽都會直接扔掉，這樣會對土壤造成一定的污染。現(xiàn)在隨著廢油、廢鹽的集中回收利用，不但能夠“變廢為寶”，而且也不會對土壤完成污染。
2.熱處理應(yīng)有的生產(chǎn)環(huán)境
（1）人員辦公環(huán)境：力求舒適、整齊、規(guī)范。
（2）生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境：力求科學(xué)、合理、安全。
（3）材料及制件物流環(huán)境：力求嚴(yán)格、規(guī)矩、精準(zhǔn)。
（4）文件與資料保管環(huán)境：力求實(shí)時、嚴(yán)慎、細(xì)實(shí)、可追溯。
（5）測試工作環(huán)境：力求嚴(yán)格、規(guī)矩、精準(zhǔn)、守法。
六、測量：指產(chǎn)品制造過程中所有與之相關(guān)的測試與計(jì)量
1.測試
（1）熱處理生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的測試：是熱處理生產(chǎn)過程實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)時記錄，是熱處理生產(chǎn)過程檢驗(yàn)的重要依據(jù)，是熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的重要環(huán)節(jié)，是熱處理生產(chǎn)交付與留檔的重要文件，是熱處理生產(chǎn)過程可追溯性的具體體現(xiàn)。
（2）熱處理設(shè)備指標(biāo)的測試：是對熱處理設(shè)備指標(biāo)的定期測試（強(qiáng)制性），是熱處理設(shè)備開展熱處理生產(chǎn)的重要依據(jù)（同步性），是熱處理生產(chǎn)過程檢驗(yàn)的重要依據(jù)，是熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的重要環(huán)節(jié)，是熱處理生產(chǎn)交付與留檔的重要文件，是熱處理生產(chǎn)過程可追溯性的具體體現(xiàn)。可依據(jù)GJB509B、AMS2750E執(zhí)行。
（3）產(chǎn)品熱處理后相關(guān)組織與性能的測試：是熱處理生產(chǎn)過程檢驗(yàn)的關(guān)鍵內(nèi)容，是熱處理特殊工藝過程全過程質(zhì)量控制與管理的重要環(huán)節(jié)，是熱處理生產(chǎn)交付與留檔的重要文件，是熱處理生產(chǎn)過程可追溯性的具體體系。
2.計(jì)量
（1）熱處理生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的測試用儀器儀表的檢定：是熱處理生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)測試正確性的必要保證，是熱處理生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)測試合法性的必要保證，是熱處理生產(chǎn)安全性的可靠保證，是熱處理生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性與同一性的必要保證。
（2）熱處理設(shè)備指標(biāo)的測試用儀器儀表的檢定：是保證熱處理設(shè)備指標(biāo)定期測試的前提條件，是保證熱處理設(shè)備指標(biāo)測試數(shù)據(jù)正確性的前提條件，是保證熱處理設(shè)備指標(biāo)測試合法性的必要手段，是熱處理生產(chǎn)可靠性、穩(wěn)定性與同一性的必要保證。
六、結(jié)語
（1）將熱處理，作為“特殊工藝過程”。
（2）對該特殊工藝過程，針對“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”諸方面及各關(guān)鍵點(diǎn)，采取“全過程質(zhì)量控制與管理”的理念，予以最嚴(yán)格地控制與管理。
（3）熱處理過程的諸環(huán)節(jié)之間，彼此間遵循的是“乘法法則”，而絕非是“加法法則”。其中任意一個環(huán)節(jié)是“零”，材料的極限性能就是“零”，制件的裝機(jī)服役性能就是“零”。
（4）熱處理的難點(diǎn)在于可追溯性。熱處理絕對不能當(dāng)成“大掃除”，靠“突擊”解決不了問題。
（5）熱處理的目標(biāo)是可靠性、穩(wěn)定性與一致性。熱處理如同日常“做飯”，做好一頓容易，年復(fù)一年、日復(fù)一日地頓頓做好就“難”了。
（6）熱處理的目的是賦予材料的極限性能，賦予制件裝機(jī)的服役性能及極限的裝機(jī)服役性能。
文/張善慶，北京航空材料研究院
王立紅，北京漢莎航空公司飛機(jī)大修廠
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