熱處理現狀及發展趨勢,國外金屬熱處理之精髓!
將熱處理，作為“特殊工藝過程”，采取“全過程質量控制與管理”，予以最嚴格地控制與管理，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量（質量特性）不易或不能通過其后的檢驗或試驗而得到充分驗證的過程；產品質量（質量特性）需進行破壞性試驗或采取復雜昂貴方法才能測量或只能進行間接監控的過程；該過程產品僅在產品使用或交付之后，不合格的質量特性才能暴露出來。
全過程質量控制與管理，即：根據產品工藝特點，加強其熱處理工藝方法的試驗驗證，及時總結最佳工藝控制參數，列入工藝規程，對工藝參數進行連續控制；秉承“人、機、料、法、環、測”諸方面及各關鍵點，均采取“全過程”質量控制與管理的理念；遵循的是“乘法法則”，而絕非“加法法則”；全過程的質量控制與管理，任何工藝環節（影響生產過程質量的各要素）均應始終處于受控狀態；持之以恒地進行“全過程”的檢查（自查、監督、檢查、抽查、審核……），就是為了發現問題；發現了問題，就實事求是地研究“整改措施”；制定好 “整改措施”，就腳踏實地予以貫徹與落實；保證各級、各類“復查、復審工作”的及時與到位；保證“整改措施”實實在在地落實、到位；保證“整改的問題”能夠求真務實地歸零；進一步完善管理規范、制度、規程及流程。
一、人員：指制造產品的人員
1.職業道德
目前而言，職業道德取決于個人的道德水準與社會的道德水準。它與個人的出身、受教育程度等并沒有本質的關系，與社會的環境、主流的思想等卻存在著密不可分的關聯。職業道德的缺失源于社會主流思想的“唯我與利己”，以及社會環境的“金錢至上與缺乏敬畏”。職業道德一旦缺失，又何談職業素質與職業技能呢？
2.職業素質
職業素質，既是形式化地表現，又是綜合地概括，還帶有職業的特征。如果缺失了職業道德，形式化的職業素質就失去了本質的內涵，再豐富的專業知識、再高超的職業技能必將成為“精英式的唯我與利己”，從而，職業的特征要么成為“唯我與利己”的工具，要么被徹底拋棄掉。
3.職業技能
職業技能，尤其是熱處理的職業技能，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顧客的認可，結果只有：形式上被老板“炒魷魚”，實際上被顧客所淘汰。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”，僅僅依靠從業人員的“自覺”來升華自我，對整個行業而言那是徒勞的。因此，職業技能的提升只有依靠重樹職業道德，加強制度化管理，實時監督檢查，落實整改措施，保證問題，才能循序漸進地得以提升。
二、機械：指制造產品所用的設備
自主創新、品牌創新，仍然“步履維艱”；業化的維護、維修與保養，仍然有待“深入探索”；“制件”熱處理的實際需求，如何及時反映在設備的更新換代上，仍需深入探討。
1.再好的設備也需要優秀的人員來操作
軍工企業，隨著整體條件建設的日益更新，其熱處理行業的條件建設也有了明顯的改進。真空熱處理設備、多用（滲碳、滲氮等）爐設備、離子氮化設備、自動控制的高中頻設備、精確控制的冷卻設備、雙循環冷卻循環水系統等等，已經得到廣泛的應用，并逐步取代傳統的、非節能環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。新更新的熱處理設備通常很先進，尤其是進口熱處理設備基本上已經實現了“少人或無人看管的作業模式”，完全利用設備自身的可靠性、穩定性與一致性來替代人員的不可靠性、不穩定性與不一致性。從而，保證材料與制件熱處理質量的可靠性、穩定性與一致性。這樣，勢必導致對此類熱處理設備操作人員的綜合素質提出了極高的要求，包括：對金屬材料與熱處理知識、機電一體化知識、計算機知識、真空獲得知識、測試與計量知識等諸多知識及彼此的相互耦合具有一定的認識與了解。但是，現行的教育、用人、培訓等人才培養體系與目前軍工企業熱處理行業的條件建設速度的確非常矛盾，技能崗位由于缺乏與之相關的配套措施，因此，不但人員奇缺，而且極不穩定，人才流失極其嚴重，這也是整個制造業的“通病”。
基于上述情況，熱處理仍然延續傳統的模式，即：“穿新鞋走老路”。絕大多數企業仍停留在安排大部分人員看爐子，也就無非裝爐、出爐、記錄一些人為設定的表格、……。這種模式，只能解決就業問題，對員工的技能培養、新產品的開發、產品質量穩定性的提升、……卻起到了體系化的阻礙作用。因此，再先進的設備到了生產現場都實際上被固化成幾種最基本的運行模式，絕大多數的功能被閑置（這與條件建設初期購置設備時，極力追求功能全、檔次高、品質新的初衷的確是“南轅北轍”）。因此，整體熱處理行業的產品質量的提升速率與條件建設新增設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，核心不在于解決設備的問題，而在于解決人的問題。人的職責必須由“看爐子”，延伸至“保證材料的極限性能、保證產品的裝機服役性能”。
2.再好的設備也需要優秀的人員維護、維修與保養
用好熱處理設備，無論對設備的用戶而言，還是對設備的制造商而言，無疑都是非常重要的事情。但是，用好設備的另一項關鍵內容，就是如何科學的維護好、維修好與保養好設備。
傳統的設備維護、維修與保養，僅僅局限于機電的修修補補。那是一種“亡羊補牢”式的維護、維修與保養。新型的設備維護、維修與保養，則是基于對產品的熱處理過程負責，對產品的熱處理質量負責的理念而建立起來的。同時，隨著熱處理設備“少人或無人看管模式”的不斷普及。
這就需要以極富專業素質的新型維修（含維護與保養等）工程師取代即將被淘汰的、傳統的維修人員。他們必須具有：熱處理設備故障的預診斷能力、熱處理設備故障的及時與迅速的排除能力、保證熱處理設備排故的可靠性與穩定性的能力、評估熱處理設備維修必要性的能力、……
培養這樣新型維修工程師的工作雖然異常嚴峻與艱難，但是，如何留住這樣新型維修工程師的工作則更加嚴峻與艱難。目前，不但軍工企業對此“束手無策”，就連國外著名的獨資企業也同樣對此“無計可施”！其實質問題在于：如何認同其價值？如何認知自身價值？如何科學地評估該價值？……
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”，還不如努力創建科學的評估體系，即：在充分承認新型維修工程師的社會價值的前提下，利用社會的大市場，同時結合企業自身的評估能力，使新型維修工程師隊伍不斷健康發展，使企業的熱處理設備得到科學的維修、維護與保養。
3.任何設備都應該提供誠信的售后服務，尤其是備品備件的供應
設備備品備件的供應問題，是一個各行各業具有共性的問題，也是目前阻礙我國裝備制造業創新發展的重要因素之一。設備在采購過程中，由于競爭的異常慘烈，供應商的合理利潤被剝奪。供應商則將利益的補償轉移至售后服務環節，由于勞務本身的確沒有多大空間可以考慮，于是大家就將目光轉向備品備件的價格與備品備件的質量上。于是，前者導致備品備件價格的不實，后者則導致備品備件質量的不真，同時，售后服務的真實性也逐漸被廣泛質疑。
這樣，制造環節本身被明顯“弱化”，后售后服務環節又被明顯“造假”，制造業的發展又怎能得以實現？有些人將這一切歸結于招投標，……真是招投標的問題嗎？其實持有這種觀點的人心里都清楚，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：指制造產品所使用的原材料
目前，材料成分的精準性、組織的規范性、加工的精密性、性能的真實性、使役行為的目標性均存在很大的差距。
1.材料成分的精準性
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鍵問題。
如何保證熱處理制件材料成份的精準性？那是一個非常大的話題，但是嚴格保證制件材料的入廠復檢關，卻是制件熱處理的關鍵環節之一。因為成份決定組織，組織決定性能。因此，保證熱處理制件材料成份的精準性是保證制件熱處理組織與性能可靠性、穩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性？則是一個非常現實的話題，嚴格保證熱處理輔助材料的入廠復檢與實時在線檢測，的確是制件熱處理的關鍵環節之一。因為輔助材料的成份直接決定制件的熱處理質量。如：熱處理用氬氣與氮氣純度的保證。因此，保證熱處理輔助材料成份的精準性是保證制件熱處理質量可靠性、穩定性與一致性的前提。
2.組織的規范性
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范性？同樣是一個非常大的話題，但是嚴格保證材料成份與供應狀態的入廠復檢，卻是保證材料組織規范性的關鍵環節之一。但是，這一環節往往被忽視。
如何保證制件組織的規范性？確實是一個極其糾結的問題，但又是一個極為基礎性研究的問題。
（1）之所以說“糾結”，是因為：制件組織的重要性不言而喻，因為組織決定性能，組織無法得以保證，性能又何以能夠得到真實地保證。但是，制件組織的規范性是必須通過制件的組織圖譜來得以確認的。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，可是再不自主創新地創建制件組織圖譜，那將會導致更為慘重的后果。實踐證明：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“基礎性研究”，就不言而喻了。沒有其堅實、透徹地研究，就不可能形成具有實用性的組織圖譜，更無法保證性能的可靠性、穩定性與一致性！但是，制件組織的圖譜研究的確又是極為嚴謹、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知與認可，更需要對整個編制體系的統籌與規劃。
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備與冷加工技術完全可以得以保證，目前取得了長足的進步。熱加工的精密性則是通過精密熱加工設備、熱加工技術（如：熱處理等）、全過程質量控制與管理及嚴格地審核等方可以得以保證，目前仍存在著極大的差距。
4.性能的真實性
性能的真實性，既包含材料性能的真實性，也包含制件性能的真實性。就熱處理而言，如果隨爐性能試樣若能真實地反映材料、制件的真實性能，則可通過在全過程質量控制與管理下的隨爐試樣來予以驗證；如果隨爐性能不能真實地反映材料、制件的真實性能，則要通過在全過程質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格的驗證。
5.使役行為的目標性
針對材料、制件的使役行為的目標性，就熱處理而言，首先應該充分了解材料、制件的使役（使用與服役）行為的目標性能，即材料極限的使用性能與制件裝機的服役性能；其次，通過熱處理特殊工藝過程的全過程質量控制與管理手段，賦予材料極限的使用性能與制件裝機的服役性能。
四、法規：指制造產品所使用的方法
1.法規的建立
熱處理作為特殊工藝過程，相關法規的建立，既是熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的依據，也是賦予材料的極限性能和制件的裝機服役性能的根基。
熱處理法規的建立，應充分體現其科學性與實用性。既能保證熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的實施，又能賦予材料的極限性能和制件的裝機服役性能。
2.法規的執行
熱處理法規的執行，就是貫徹與落實熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的過程。同時，只有通過實時（或定期、不定期）的監督、檢查與審核，才會及時發現熱處理法規在執行過程中的問題，也會及時發現熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理過程中的各種問題，并通過制定整改措施，實施整改措施，監督、檢查與審核整改的落實結果，實現問題的歸零。
3.法規的完善
通過上述的問題整改，不但能夠保證問題的歸零，而且還能使法規不斷地得以完善。法規的不斷地完善，又會循序漸進地推動熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的進一步改進與提高，從而更好地保證賦予材料的極限性能與制件的裝機服役性能。
五、環境：指產品制造過程中所處的環境
1.熱處理對環境的污染
（1）對大氣的污染
傳統的熱處理，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。隨著熱處理技術與熱處理裝備的日益更新，傳統的油淬已經被新型、綠色、環保的有機淬火介質所替代，同時隨著各種類型的清洗機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。傳統的鹽浴處理，所產生的鹽蒸汽同樣對大氣造成一定的污染。隨著熱處理技術及熱處理裝備制造業的迅速發展，傳統的鹽浴處理已經被新型、綠色、環保的熱處理技術所替代，同時新型的鹽浴設備，對鹽蒸汽進行了有效地回收，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，各種類型的清洗機取代了傳統的清洗方式，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標準所規定的排放要求。
（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.熱處理應有的生產環境
（1）人員辦公環境：力求舒適、整齊、規范。
（2）生產作業環境：力求科學、合理、安全。
（3）材料及制件物流環境：力求嚴格、規矩、精準。
（4）文件與資料保管環境：力求實時、嚴慎、細實、可追溯。
（5）測試工作環境：力求嚴格、規矩、精準、守法。
六、測量：指產品制造過程中所有與之相關的測試與計量
1.測試
（1）熱處理生產過程數據的測試：是熱處理生產過程實測數據的實時記錄，是熱處理生產過程檢驗的重要依據，是熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的重要環節，是熱處理生產交付與留檔的重要文件，是熱處理生產過程可追溯性的具體體現。
（2）熱處理設備指標的測試：是對熱處理設備指標的定期測試（強制性），是熱處理設備開展熱處理生產的重要依據（同步性），是熱處理生產過程檢驗的重要依據，是熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的重要環節，是熱處理生產交付與留檔的重要文件，是熱處理生產過程可追溯性的具體體現。可依據GJB509B、AMS2750E執行。
（3）產品熱處理后相關組織與性能的測試：是熱處理生產過程檢驗的關鍵內容，是熱處理特殊工藝過程全過程質量控制與管理的重要環節，是熱處理生產交付與留檔的重要文件，是熱處理生產過程可追溯性的具體體系。
2.計量
（1）熱處理生產過程數據的測試用儀器儀表的檢定：是熱處理生產過程數據測試正確性的必要保證，是熱處理生產過程數據測試合法性的必要保證，是熱處理生產安全性的可靠保證，是熱處理生產可靠性、穩定性與同一性的必要保證。
（2）熱處理設備指標的測試用儀器儀表的檢定：是保證熱處理設備指標定期測試的前提條件，是保證熱處理設備指標測試數據正確性的前提條件，是保證熱處理設備指標測試合法性的必要手段，是熱處理生產可靠性、穩定性與同一性的必要保證。
六、結語
（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、料、法、環、測”諸方面及各關鍵點，采取“全過程質量控制與管理”的理念，予以最嚴格地控制與管理。
（3）熱處理過程的諸環節之間，彼此間遵循的是“乘法法則”，而絕非是“加法法則”。其中任意一個環節是“零”，材料的極限性能就是“零”，制件的裝機服役性能就是“零”。
（4）熱處理的難點在于可追溯性。熱處理絕對不能當成“大掃除”，靠“突擊”解決不了問題。
（5）熱處理的目標是可靠性、穩定性與一致性。熱處理如同日常“做飯”，做好一頓容易，年復一年、日復一日地頓頓做好就“難”了。
（6）熱處理的目的是賦予材料的極限性能，賦予制件裝機的服役性能及極限的裝機服役性能。
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大修廠
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