“中國熱處理與表層改性技術(shù)線路圖”指出“熱處理和表層改性屬于國家核心技術(shù)，其在中國從材料大國和制造大國走向強(qiáng)國的進(jìn)程中具有舉足輕重的作用”，趙振業(yè)院士反復(fù)強(qiáng)調(diào)：“熱處理是國家核心競爭力”。熱處理是決定產(chǎn)品性能、壽命和可靠性的關(guān)鍵過程，熱處理水平是機(jī)械業(yè)競爭的核心要素。熱處理質(zhì)量一般由人通過儀器儀表控制，由于受熱處理材料特性的差異性、工藝參數(shù)的復(fù)雜性和過程控制的不確定性以及檢測試樣部位和抽樣率等諸多因素的影響，同時(shí)受產(chǎn)品檢測的滯后性及對產(chǎn)品破壞性檢測形成的較大損失等限制，對于每一批熱處理件，甚至對每一個(gè)工件，檢測都是個(gè)別的、局部的，無論如何都不可能達(dá)到100%檢驗(yàn)和判斷，導(dǎo)致長期以來熱處理質(zhì)量的控制成制造業(yè)的一大難點(diǎn)。
同時(shí)熱處理生產(chǎn)往往是成爐批量投入、連續(xù)生產(chǎn)，一旦出了質(zhì)量問題，對生產(chǎn)交付和產(chǎn)品性能影響很大；而且熱處理件大多是經(jīng)過機(jī)械加工的成品或半成品，出現(xiàn)質(zhì)量問題造成的經(jīng)濟(jì)損失非常大；尤其熱處理缺陷未能檢出或未得到有效控制很容易在后期服役過程中發(fā)生嚴(yán)重的失效事故，造成的損失就更大了。因此，從質(zhì)量控制的角度，熱處理作為特殊的工藝過程必須采取特殊的措施。以下從不同側(cè)面談點(diǎn)體會(huì)，供參考。
1.制訂熱處理質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
要想制造出高質(zhì)量的熱處理產(chǎn)品，必須制訂出高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，并付諸實(shí)施，如高速鋼刀具硬度的國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)等。對HSS鋼而言，大多要求硬度達(dá)到63~66HRC。根據(jù)市場調(diào)查和行業(yè)PK，優(yōu)等品硬度全在65HRC以上，63~65HRC雖符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但市場不歡迎，客戶也不會(huì)接受。我們在創(chuàng)國家品牌和名優(yōu)產(chǎn)品時(shí)感受非常深。對于每一類高速鋼刀具來說，要在確保韌性的前提下，力求高硬度。
用5Cr8類基體鋼制作的加工木材用機(jī)械刀片，也有一個(gè)合適的硬度范圍，我們經(jīng)過調(diào)研，把硬度穩(wěn)定地控制在61.5~62.5HRC，很受用戶青睞。如果按國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)條件生產(chǎn)，熱處理出來的產(chǎn)品雖都合格，但無競爭力，遲早會(huì)被淘汰出局。
任何單位在自家產(chǎn)品定型的情況下，一定要高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，跟蹤國際先進(jìn)水平，制訂出切實(shí)可行的企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，但要張弛有度，不能嚴(yán)過頭，比如對于高速鋼制車刀，過熱5級很耐用，但很少有人敢這樣干，還是保險(xiǎn)一些好。
2.做好人的工作
人是生產(chǎn)力中最活躍的因素，也是最主要的因素，“得人才者得天下”。從根本上講，市場競爭本質(zhì)是人才競爭，人才競爭是企業(yè)競爭的重中之重，是企業(yè)在激烈的市場競爭中取勝的法寶。我們相信“只要有了人，什么人間奇跡都可以創(chuàng)造出來”的神話。在這個(gè)世界上，什么樣的好事都是人創(chuàng)造出來的，同樣，什么樣的壞事也是人所為。從事熱處理的工作人員應(yīng)具有良好的職業(yè)道德，具備相應(yīng)的熱處理理論知識(shí)和實(shí)際操作技能，并通過職業(yè)資格鑒定，持證上崗；取得上崗證只是一個(gè)基礎(chǔ)，只有對從業(yè)人員按周期進(jìn)行考核，持續(xù)性的考核方可繼續(xù)從事熱處理崗位工作。
企業(yè)管理說到底是人際關(guān)系，是人對人的管理，其次才是人對物對事的管理，要改變傳統(tǒng)的檢驗(yàn)人員被動(dòng)把關(guān)質(zhì)量的觀念，樹立全員參與、全過程控制、全面管理的系統(tǒng)工程觀念。
3.原材料和工藝材料的控制
不管是什么產(chǎn)品所用的原材料必須嚴(yán)格控制，并且對來料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，符合合同要求方可入庫。比如高速鋼刀具所用原材料，除了對化學(xué)成分進(jìn)行化驗(yàn)外，還對外觀質(zhì)量、碳化物不均勻度、脫碳層、淬后硬度及中心疏松等抽樣檢查，要分爐管理，根據(jù)產(chǎn)品類型選擇相應(yīng)的碳飽和度。對生產(chǎn)廠家也有要求，有些工具廠高速鋼原材料只選河北冶金科技、江蘇福達(dá)特鋼兩家。日本高速鋼刀具鹽浴淬火，爐前不看金相，因?yàn)槿毡救怂酶咚黉摳潭ㄤ搹S有簽約，成分非常穩(wěn)定，工藝也很穩(wěn)定，按照鋼廠給定的熱處理工藝操作，絕對不會(huì)出質(zhì)量問題。中國的國情就不同了，不光是混爐號，還會(huì)混鋼號，爐前不看金相肯定出問題。
熱處理的工藝材料對熱處理質(zhì)量影響很大，比如高溫鹽浴用BaC12最好用無水的，如用含水者一定烘干或充分地脫氧撈渣。其他像淬火冷卻介質(zhì)、保護(hù)氣體等都應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。
4.儀表與設(shè)備的控制
所有熱處理過程都是通過相應(yīng)的熱處理設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，所有的工藝參數(shù)是通過相應(yīng)的熱電偶、溫度控制儀表、溫度記錄儀表、真空度儀表等來控制和記錄。因此，設(shè)備儀表的等級在很大程度上決定了被熱處理件的質(zhì)量。溫度是熱處理的靈魂，在很大程度上講溫度決定一切，因?yàn)闊崽幚淼母鞣N變化及相變，都是在溫度的“驅(qū)動(dòng)”下完成的，溫度指示固然要正確，但設(shè)定溫度、控制溫度也必須正確。如高速鋼刀具鹽浴淬火分級溫度，以前大部分單位用580~620℃，現(xiàn)在不少企業(yè)改為480~550℃。少數(shù)單位不重視，分級溫度達(dá)到620~680℃還在使用。正因?yàn)榉旨墱囟扔懈叩停率估鋮s速度快慢不同，最終導(dǎo)致刀具質(zhì)量差異性很大，冷卻速度越快刀具壽命越高。
5.工藝與過程控制
工藝與過程控制的有效性是建立質(zhì)量控制的關(guān)鍵，GB/T 32541—2016《熱處理質(zhì)量控制體系》第9章規(guī)定了工藝過程控制的通用要求、感應(yīng)熱處理的工藝控制要求、過程監(jiān)視測量的要求等。
該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品和客戶要求識(shí)別并制訂相應(yīng)的工藝和過程控制的作業(yè)指導(dǎo)書。同樣材料制造同樣的產(chǎn)品，用在不同場合分別列出工藝，即熱處理應(yīng)該個(gè)性化。具體從對產(chǎn)品熱處理前化學(xué)成分、金相組織、晶粒度等初始狀態(tài)的驗(yàn)證開始，對工藝路線的設(shè)計(jì)，作業(yè)文件的編制、發(fā)放、培訓(xùn)，工裝夾的管理，熱處理溫度、氣氛、冷卻方式和能力，淬火冷卻介質(zhì)的管理，產(chǎn)品裝運(yùn)管理，淬火后到回火前最長的停留時(shí)間，以及產(chǎn)品處理周期、清洗、回火、檢測、表面清理、防銹、過程數(shù)據(jù)收集分析等關(guān)鍵工序過程提出了要求，并給出了具體參考對數(shù)，如溫度、時(shí)間、氣氛、壓力、裝爐量及流量等。
另外，應(yīng)嚴(yán)格工藝更改控制，要按照工藝文件控制程序?qū)嵤└摹＜夹g(shù)文件保管部門要做好生產(chǎn)現(xiàn)場使用的圖樣、工藝文件、質(zhì)量控制管理，保證文件的齊全、完善、統(tǒng)一和清晰。現(xiàn)場操作人員必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝紀(jì)律，按工藝操作，不得隨意改變工藝參數(shù)。要求管理人員包括工藝員、施工員、檢驗(yàn)員等管理人員要經(jīng)常性分層次地進(jìn)行工藝紀(jì)律檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)嚴(yán)肅處理。
6.熱處理作業(yè)環(huán)境控制
熱處理作業(yè)場所的噪聲應(yīng)符合GB/T 50087—2013《工業(yè)企業(yè)噪聲設(shè)計(jì)控制規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；有害物質(zhì)應(yīng)符合GB/T 27946—2011《熱處理工作場空氣中有害物質(zhì)的限值》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；安全與衛(wèi)生應(yīng)符合GB/T 30822—2014《熱處理環(huán)境保證技術(shù)要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；化學(xué)危險(xiǎn)品分類和貯存應(yīng)符合GB13690—2009《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公求通則》、GB15603—1995《常用危險(xiǎn)化黌品貯存通則》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
檢查識(shí)別熱處理過程中有害產(chǎn)品質(zhì)量管理的作業(yè)場所與安全衛(wèi)生因素并評審這些因素對質(zhì)量管理的影響，控制和消除這些影響將有利于質(zhì)量控制的提高和穩(wěn)定。在確保熱處理場所的特殊要求外，還要做好現(xiàn)場的整理、整頓和清掃工作，大力提倡文明生產(chǎn)、清洗生產(chǎn)。
7.檢測過程控制
檢測過程不僅包括爐溫均勻性檢測、設(shè)備儀表檢測、熱電偶高溫測量技術(shù)，還包括熱處理工件檢測設(shè)備的校驗(yàn)。這就需要對熱處理過程中使用的監(jiān)視和測量設(shè)備進(jìn)行分類管理并制訂有效期，嚴(yán)格按照期限進(jìn)行檢驗(yàn)，對未在有效期內(nèi)器具禁止在生產(chǎn)過程中使用。
為保證熱處理儀器儀表和熱處理檢測設(shè)備都在有效的檢測周期內(nèi)使用，應(yīng)以設(shè)備為主體，將設(shè)備上所有需要定期校驗(yàn)的儀器儀表建立電子檔案，并根據(jù)要求的周期設(shè)置下次提醒信號，最短提醒期為一周，確保生產(chǎn)現(xiàn)場所用的一切儀器儀表安全、可靠、有效。
8.健全獎(jiǎng)懲機(jī)制 促進(jìn)全員參與
熱處理質(zhì)量工作不是靠一個(gè)部門或幾個(gè)人能夠做好的，必須堅(jiān)持以人為本，充分調(diào)動(dòng)廣大職工的積極性，達(dá)到全員參與。每年都應(yīng)該修訂質(zhì)量管理制度，加大對質(zhì)量的獎(jiǎng)懲力度，既要給大棒，更要給胡蘿卜。懲罰只是一種手段而不是目的，激勵(lì)才是永恒的課題，質(zhì)量和效益工資掛鉤，使職工明白干好干壞存在著本質(zhì)的區(qū)別。質(zhì)量好了，產(chǎn)品暢銷，單位增效，職工增收，企業(yè)就會(huì)興旺發(fā)達(dá)。
9.結(jié)語
綜上所述，要搞好熱處理，使質(zhì)量穩(wěn)定提高，關(guān)鍵是人，其次是先進(jìn)的工藝，準(zhǔn)確地控溫，嚴(yán)格的質(zhì)檢，建立健全各種規(guī)章制度。
作者：趙步青、胡會(huì)峰，安徽嘉龍鋒鋼刀具有限公司
劉春菱，江蘇常州新城光大熱處理有限公司
張丹寧，南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
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