熱處理是決定產品性能、 壽命和可靠性的關鍵,熱處理水準是製造業競爭力的核心要素, 然而在我國熱處理得不到應有的重視,而且熱處理界本身的品質意識淡薄,以致與國際先進水準存在很大差距。只能靠大量製造廉價產品賺取微薄利潤。我國自行設計的一些高端裝備中的關鍵零部件則需要高價從國外進口。

熱處理落後已成為我國製造業由大變強的瓶頸。筆者認為, 欲扭轉這種局面, 首先需要轉變觀念,正確理解熱處理在製造業中的作用和重要性, 清醒地認識我國熱處理的落後狀況及危害,深究其原因,才能群策群力趕超世界先進水準。

1. 熱處理在製造中的地位與作用

1.1 熱處理的進步是產品創新的基礎

利用熱處理技術的優勢,充分發揮材料的潛力,引領新產品的開發是裝備製造業自主創新的重要途徑。例如超高強度鋼發展的過程及其應用於飛機起落架和大功率液力耦合器取得的效果; 通過熱處理提高模具壽命促進了高速冷鐓機的發展;納米蜂窩狀 Zr₂O複合塗層降低了耐熱合金葉片溫度成為新一代航空發動機的關鍵技術。從目前國家急需的戰略性裝備的研製中也體現出熱處理技術的重要作用。以核電站裝備發展過程為例: 20世紀 50年代美國就開始應用 A508—3鋼製造核電站的大型鍛件。經幾十年的持續研究, 通過改進熱處理工藝提高了強度和韌性, 於是在新一代核電站設計時將壓力容器的強度指標和低溫韌性指標都提高一個檔次,減小了壓力容器的壁厚,從而可以用同樣大小的鋼錠製造體積更大的容器, 適應了 100萬以至 140萬千瓦級核電裝備的需要。

汽輪機由亞臨界至超臨界至超超臨界的發展與馬氏體耐熱鋼熱處理水準提高密切相關, 國外經過幾十年研究,在高鉻馬氏體耐熱鋼中添加微量釩鈮進一步提高高溫強度,但必須準確掌握淬火溫度和回火溫度,淬火時使 Nb、 V充分溶解到奧氏體中, 淬火回火後獲得回火馬氏體, 才能發揮 Nb、V延緩碳氮化合物聚集長大的傾向,可以在 600℃長期運行的條件下保持足夠的強度,並掌握了直徑達φ1400mm的高中壓轉子熱處理技術,從而使百萬千瓦超超臨界汽輪機得以問世,使發電的效率提高20%。

20世紀中期船用焊接鋼板主要是低碳鋼碳素鋼,屈服強度只有 300MPa左右, 由於發展了中厚鋼噴射壓淬技術,實現整張合金低碳鋼板調質處理,船用板的屈服強度提高到 600MPa以上,據國外報導,屈服強度800MPa以至 1000MPa級別的厚板已用於製造潛艇的耐壓殼體,顯著增加了潛艇設計的下沉深度,提高了隱蔽性和作戰生存能力。

1.2 搞好熱處理,零件一頂幾

搞好熱處理,零件一頂幾, 熱處理沒搞好零件幾頂一,所以對於已經成熟定型產品而言,通過提高熱處理水準提高壽命和可靠性同樣具有十分重大的意義, 還需要特別指出的是, 熱處理品質好壞所造成的影響會有很大的延伸性或者說是輻射作用。例如用於石油鑽井的鑽杆萬一斷裂就不是損失一根鑽杆或者使幾十根、 上百根鑽杆埋於地下的問題, 而是鑽井只好報廢,使得鑽井過程中所花費的大量人力和能耗付諸東流。

各類交通工具、 武器裝備和其他設備中的一些零件如因熱處理品質問題而發生不正常損壞就有可能造成人命關天的重大事故。

2.正視現狀

通過提高熱處理水準引領產品的自主創新在我國雖然也有成功先例, 但尚未引起普遍的重視。總體而言,我國熱處理與世界先進水準存在很大差距,許多機械產品的使用壽命、 可靠性和品質重現性遠不及國外同類產品,重大裝備中許多關鍵零件部分只得高價進口,國防工業所需的高端熱處理設備還未擺脫落後 引進—再落後—再引進的惡性循環,量大面廣的民用產品,雖然國內生產規模快速增長,但常因壽命短、 故障率高而缺乏競爭力,陷於惡性價格競爭的泥潭中,熱處理水準的落後使轉變產品結構和轉變發展方式受到嚴重的牽制,這方面的事例舉不勝舉。

近幾年在國家重大專項支持下, 我國設計製造成功上百種高檔數控機床,但其中的關鍵功能部件仍依賴進口,據瞭解我國各地製造滾珠絲杠的企業為數不少,筆者造訪了國內滾珠絲杠的龍頭企業之一,看到其切削加工水準非常高, 可以製造出精度最高級別的 0級絲杠,而且加工的機床都是國內自行研發的,但該企業負責人坦言,熱處理是其最薄弱的環節,以致滾珠絲杠的精度保持時間平均只及國外名牌產品的1/10 , 無法適應高檔數控機床的要求。

浙江某地的熱處理生產已達相當大規模, 其中一家熱處理產值已超億元。該廠配置了多臺真空熱處理爐,其中一臺新爐體積很大,這是向國內某真空電爐廠訂造的,按原先所用的爐子結構,將尺寸放大。目前該地區製造的大型模具,其他熱處理廠的真空爐裝不下,只能到他廠裏來做,利潤比做一般模具熱處理高得多,至於按原來的爐子結構將尺寸放大是否能保證熱處理品質, 他就不予深究了,反正客戶也沒有提什麼品質要求,也沒有檢測手段, 開爐財進,何樂不為。該地區熱處理專業廠的佼佼者尚屬如此, 為數眾多的熱處理專業戶就差得更遠了, 設備破爛、 陳舊, 為了壓低成本而野蠻裝爐、 沒有熱處理技術人員、 沒有金相檢驗、 甚至不作硬度檢測,形成沒有任何品質監督的無序市場。

3.觀念轉變為先

我國製造業亟待由大變強之際, 抓好熱處理提高產品性能、 穩定品質是一項極為重要而艱巨的任務。為實現發展方式的轉變,應以觀念轉變為先。包括 2個層面的問題,其一是整個製造業和政府各級部門改變重數量輕品質的觀念,使熱處理由被邊緣化回歸到應有的重要地位; 其二是應牢固樹立!品質第一是熱處理立命之本?的觀念。前者需要力爭引起整個製造業和政府相關部門的重視, 為我國熱處理的健康發展創造條件;後者則需要熱處理本身轉變思想觀念,也是本文擬著重討論的問題。

熱處理既然是提高和保障材料性能的關鍵技術,熱處理的品質對產品的壽命和可靠性有決定性的影響,因此嚴格控制熱處理品質本是題中應有之義,否則熱處理就沒有存在的價值。

品質第一,必須嚴字當頭, 必須通過試驗研究和經驗積累對具體工件制訂合理的熱處理工藝和操作方法,並在熱處理過程中嚴格執行;選擇合適的熱處理設備並認真維護保養, 保證熱處理設備 (包括儀器、 儀錶)處於正常狀態下運行; 建立熱工計量和材料組織性能監控體系(人員、 儀器設備和制度)使熱處理品質處於受控的狀態;應對熱處理前的原材料品質提出明確的合理的要求;建立合理的原材料品質檢驗與管理制度;注重跟蹤收集產品使用過程的資訊,發現問題解決問題,不斷提高熱處理的品質。所有這些都應該成為熱處理工作者的基本理念和行為準則。

保證熱處理品質需要有認真的態度,需要提高專業知識,而且往往會增加必要的成本。有人問,搞熱處理是為了提高產品品質還是為了賺錢。誠然在市場經濟條件下不能不講利潤,但是如果只為眼前的利潤最大化而犧牲熱處理品質,則將損害用戶利益甚至造成重大危害,所以重視品質是熱處理工作者應有的職業道德。

大量作坊式的熱處理專業戶和熱處理設備廠中偷工減料、 以次充好、 吹噓包裝、 欺騙用戶,只圖賺錢,不講品質的現象屢見不鮮,如不切實整治, 熱處理怎能起應有作用。對此政府部門應加強監管,另一方面需要加強行業自律。弘揚熱處理職業道德,樹立品質第一觀念,已成為我國熱處理所必須認真解決的問題。

4.結束語

熱處理是提高產品壽命和可靠性的關鍵。提高熱處理品質是我國製造業產品結構轉型的必要條件。掌握先進的熱處理技術對提升新一代高性能產品的創新有重大作用。所以抓好熱處理是我國製造業由大變強的必由之路。任重道遠又時不待人。所幸我國熱處理的處境已初現有所改變的跡象, 在國家重大科技專項和973計畫中加入了熱處理相關的內容。筆者在與企業交往中看到,近年有些裝備製造企業的決策層開始認識到,面對全球化的劇烈競爭依靠規模擴張的增長方式難以為續,抓品質、 造精品、 創品牌才是制勝之道,因而對提高熱處理技術水準有很大積極性。隨著科學發展觀的落實, 我國熱處理工作者將有展現聰明才智不斷開拓進取的廣闊空間。筆者瞭解的情況和掌握的資訊十分有限, 難免以偏概全,文中不當與錯誤之處, 祈讀者賜正。