熱處理是決定產(chǎn)品性能、 壽命和可靠性的關(guān)鍵,熱處理水平是制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素, 然而在我國(guó)熱處理得不到應(yīng)有的重視,而且熱處理界本身的質(zhì)量意識(shí)淡薄,以致與國(guó)際先進(jìn)水平存在很大差距。只能靠大量制造廉價(jià)產(chǎn)品賺取微薄利潤(rùn)。我國(guó)自行設(shè)計(jì)的一些高端裝備中的關(guān)鍵零部件則需要高價(jià)從國(guó)外進(jìn)口。

熱處理落后已成為我國(guó)制造業(yè)由大變強(qiáng)的瓶頸。筆者認(rèn)為, 欲扭轉(zhuǎn)這種局面, 首先需要轉(zhuǎn)變觀念,正確理解熱處理在制造業(yè)中的作用和重要性, 清醒地認(rèn)識(shí)我國(guó)熱處理的落后狀況及危害,深究其原因,才能群策群力趕超世界先進(jìn)水平。

1. 熱處理在制造中的地位與作用

1.1 熱處理的進(jìn)步是產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)

利用熱處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì),充分發(fā)揮材料的潛力,引領(lǐng)新產(chǎn)品的開發(fā)是裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新的重要途徑。例如超高強(qiáng)度鋼發(fā)展的過(guò)程及其應(yīng)用于飛機(jī)起落架和大功率液力耦合器取得的效果; 通過(guò)熱處理提高模具壽命促進(jìn)了高速冷鐓機(jī)的發(fā)展;納米蜂窩狀 Zr2O復(fù)合涂層降低了耐熱合金葉片溫度成為新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。從目前國(guó)家急需的戰(zhàn)略性裝備的研制中也體現(xiàn)出熱處理技術(shù)的重要作用。以核電站裝備發(fā)展過(guò)程為例: 20世紀(jì) 50年代美國(guó)就開始應(yīng)用 A508—3鋼制造核電站的大型鍛件。經(jīng)幾十年的持續(xù)研究, 通過(guò)改進(jìn)熱處理工藝提高了強(qiáng)度和韌性, 于是在新一代核電站設(shè)計(jì)時(shí)將壓力容器的強(qiáng)度指標(biāo)和低溫韌性指標(biāo)都提高一個(gè)檔次,減小了壓力容器的壁厚,從而可以用同樣大小的鋼錠制造體積更大的容器, 適應(yīng)了 100萬(wàn)以至 140萬(wàn)千瓦級(jí)核電裝備的需要。

汽輪機(jī)由亞臨界至超臨界至超超臨界的發(fā)展與馬氏體耐熱鋼熱處理水平提高密切相關(guān), 國(guó)外經(jīng)過(guò)幾十年研究,在高鉻馬氏體耐熱鋼中添加微量釩鈮進(jìn)一步提高高溫強(qiáng)度,但必須準(zhǔn)確掌握淬火溫度和回火溫度,淬火時(shí)使 Nb、 V充分溶解到奧氏體中, 淬火回火后獲得回火馬氏體, 才能發(fā)揮 Nb、V延緩碳氮化合物聚集長(zhǎng)大的傾向,可以在 600℃長(zhǎng)期運(yùn)行的條件下保持足夠的強(qiáng)度,并掌握了直徑達(dá)φ1400mm的高中壓轉(zhuǎn)子熱處理技術(shù),從而使百萬(wàn)千瓦超超臨界汽輪機(jī)得以問世,使發(fā)電的效率提高20%。

20世紀(jì)中期船用焊接鋼板主要是低碳鋼碳素鋼,屈服強(qiáng)度只有 300MPa左右, 由于發(fā)展了中厚鋼噴射壓淬技術(shù),實(shí)現(xiàn)整張合金低碳鋼板調(diào)質(zhì)處理,船用板的屈服強(qiáng)度提高到 600MPa以上,據(jù)國(guó)外報(bào)道,屈服強(qiáng)度800MPa以至 1000MPa級(jí)別的厚板已用于制造潛艇的耐壓殼體,顯著增加了潛艇設(shè)計(jì)的下沉深度,提高了隱蔽性和作戰(zhàn)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(duì)于已經(jīng)成熟定型產(chǎn)品而言,通過(guò)提高熱處理水平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, 熱處理質(zhì)量好壞所造成的影響會(huì)有很大的延伸性或者說(shuō)是輻射作用。例如用于石油鉆井的鉆桿萬(wàn)一斷裂就不是損失一根鉆桿或者使幾十根、 上百根鉆桿埋于地下的問題, 而是鉆井只好報(bào)廢,使得鉆井過(guò)程中所花費(fèi)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(shè)備中的一些零件如因熱處理質(zhì)量問題而發(fā)生不正常損壞就有可能造成人命關(guān)天的重大事故。

2.正視現(xiàn)狀

通過(guò)提高熱處理水平引領(lǐng)產(chǎn)品的自主創(chuàng)新在我國(guó)雖然也有成功先例, 但尚未引起普遍的重視。總體而言,我國(guó)熱處理與世界先進(jìn)水平存在很大差距,許多機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命、 可靠性和質(zhì)量重現(xiàn)性遠(yuǎn)不及國(guó)外同類產(chǎn)品,重大裝備中許多關(guān)鍵零件部分只得高價(jià)進(jìn)口,國(guó)防工業(yè)所需的高端熱處理設(shè)備還未擺脫落后 引進(jìn)—再落后—再引進(jìn)的惡性循環(huán),量大面廣的民用產(chǎn)品,雖然國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng),但常因壽命短、 故障率高而缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,陷于惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的泥潭中,熱處理水平的落后使轉(zhuǎn)變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變發(fā)展方式受到嚴(yán)重的牽制,這方面的事例舉不勝舉。

近幾年在國(guó)家重大專項(xiàng)支持下, 我國(guó)設(shè)計(jì)制造成功上百種高檔數(shù)控機(jī)床,但其中的關(guān)鍵功能部件仍依賴進(jìn)口,據(jù)了解我國(guó)各地制造滾珠絲杠的企業(yè)為數(shù)不少,筆者造訪了國(guó)內(nèi)滾珠絲杠的龍頭企業(yè)之一,看到其切削加工水平非常高, 可以制造出精度最高級(jí)別的 0級(jí)絲杠,而且加工的機(jī)床都是國(guó)內(nèi)自行研發(fā)的,但該企業(yè)負(fù)責(zé)人坦言,熱處理是其最薄弱的環(huán)節(jié),以致滾珠絲杠的精度保持時(shí)間平均只及國(guó)外名牌產(chǎn)品的1/10 , 無(wú)法適應(yīng)高檔數(shù)控機(jī)床的要求。