制約航空熱處理發展核心問題的探討

張善慶，王立宏

熱處理是采用在一定的介質中加熱、保溫、冷卻的工藝手段或過程；是通過改變金屬材料或制件表面與內部的組織、應力、應變，來控制金屬材料或制件性能的工藝手段或過程。

國外是將熱處理納入金屬熱加工的關鍵手段之一，作為金屬材料或制件加工的特殊工藝過程，采用全過程質量控制與管理的方法予以嚴格控制與管理，利用完整的標準體系予以規范化管理，實施嚴格的認證程序，采取嚴格的審核措施，同時將其視為“know how”加以嚴格保護。而國內是將熱處理納入金屬材料學的范疇之中，作為金屬材料與制件加工的工藝方法，采用“類似于冷加工的終檢模式”予以控制，利用單純的材料標準予以管理，并將其視為“瓶頸”。

國外的熱處理是源于“工業革命”發展的本質規律。無論是理論研究，還是科學實踐，均遵循“求真務實”“循序漸進”“持之以恒”“重試驗、重數據、重分析、重總結、重應用”的優秀習慣與科學理念。而國內的熱處理是源于“急功近利”的思維模式，無論理論研究，還是科學實踐，均執著于“急于求成”“主觀想象”“經驗辦事”“輕試驗、輕數據、輕分析、輕總結、輕應用”的陳規陋習與主觀臆造。

國外對于熱處理：一是秉承“一種優秀的工作習慣”即自覺地按照全過程質量控制與管理的規定執行；二是秉承“一種客觀的科學理念”即賦予材料的極限性能、賦予制件服役性能或極限的服役性能。而國內對于熱處理：一是秉承“進度大于一切”即沒有進度哪有效益的陳規陋習；二是秉承“責任高于一切”即只要程序符合就萬事大吉的主觀臆造。

一、熱處理發展歷程

1.非工業化（作坊式）

僅達到“知其然，但不知其所以然”的認知程度。

在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識；早在公元前770—222年，中國人在生產實踐中就已發現，銅鐵的性能會因溫度和加壓變形的影響而變化；白口鑄鐵的柔化處理就是制造農具的重要工藝；公元前6世紀，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝隨即得到迅速發展；隨著淬火技術的發展，人們逐漸發現淬火冷卻介質對淬火質量的影響。三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質的冷卻能力了，同時也注意了油和水的冷卻能力；我國出土的西漢（公元前206年—公元24年）中山靖王墓中的寶劍，心部含碳量（質量分數）為0.15%～0.4%，而表面含碳量卻達0.6%以上，說明已應用了滲碳工藝。

但當時作為個人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發展很慢。

2.工業化

已達到了“知其然，并知其所以然”的認知深度。

1863年，英國金相學家和地質學家展示了鋼鐵在顯微鏡下的6種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時，內部會發生組織改變，鋼中高溫時的相在急冷時轉變為一種較硬的相；法國人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構理論，以及英國人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現代熱處理工藝初步奠定了理論基礎；人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等；1850—1880年，對于應用各種氣體（諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等）進行保護加熱曾有一系列專利；1889—1890年英國人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。

真正地實現了“理論與實踐相結合”，系統、深入、廣泛地解決了客觀存在的實際問題。

3.精密化

20世紀以來，金屬物理的發展和其他新技術的移植應用，使熱處理得到了更大的發展。

1901—1925年，在工業生產中應用轉筒爐進行氣體滲碳；30年代出現露點電位差計，使爐內氣氛的碳勢達到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進一步控制爐內氣氛碳勢的方法；60年代，熱處理技術運用了等離子場的作用，發展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術的應用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學熱處理方法。

從而可靠地賦予了材料的極限性能，穩定地賦予了制件的服役性能或極限的服役性能。

二、熱處理的本質

1.“由技入道”

（1）保證優化的工藝、方案、過程、設計，為了提高產品質量，從而為了賦予材料極限的性能，更為了賦予制件服役性能或極限的服役性能。

（2）保證穩定不變的工藝、方案、過程，為了得到分散度極小的均一產品質量，從而為了可靠地賦予材料極限的性能，更為了穩定地賦予制件服役性能或極限的服役性能。

2.特殊過程

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。

（1）產品質量（質量特性）不能通過后續的測量或監控加以驗證的過程。

（2）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。

（3）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。

3.特殊過程的識別

這是對特殊過程進行監控和確認的首要工作，關系到特殊過程是否能得到應有的安排和控制的關鍵環節。識別特殊過程的三項原則如下。

原則一：該過程是否形成了顧客要求的、產品的真正質量特性？與產品真正質量特性無關的過程不是特殊過程。

原則二：過程雖然形成了產品的真正質量特性，但這些特性能夠在“后續”的檢驗中逐批進行連續的放行檢驗，而不是間斷的、周期性驗證的過程，不是特殊過程。

原則三：產品或服務的實現與交付同時發生，導致問題或缺陷在產品使用或服務交付后才會被發現的過程是特殊過程。

4.特殊過程的質量控制

特殊過程需要進行連續的參數監控，以確保過程質量的穩定。特殊過程質量控制的基本準則有如下三點。

第一點即過程控制的嚴格程度：應視產品類型、用途、用戶要求和生產條件等情況而有所區別；應依據企業的具體情況采用不同的控制手段。

第二點即特殊過程：必須進行全過程的質量控制與管理，任何工藝環節都應處于受控狀態。

第三點即根據工藝特點，加強工藝方法的試驗驗證、及時總結最佳工藝控制參數并列入工藝規程，對工藝參數進行連續控制（持之以恒、堅持不懈）。

5.特殊過程質量控制步驟

（1）制訂制度，落實責任 為了加強對控制點的管理，應制訂切合本企業實際的控制點管理制度，明確控制點有關部門和人員的責任分工，規定日常工作程序，以及檢查、驗收、考核辦法。

（2）建立控制點和復核 在產品投入大批量生產的初期，就應按工藝部門提出的工序質量控制計劃進行控制點的建點活動。由于每個控制點都是由不同部門的不同人員組成的一個小集體，加上控制要求、方法不盡相同，因此建立控制點是比較復雜的組織工作。

應由質管部門對全體有關人員進行控制點的基本概念和方法的培訓；每建立一個控制點都要由工藝部門召集有關人員交底并落實各人的工作任務。

由于工序控制文件是在正式批量生產之前編制的，其內容和要求不一定完全切合實際，工藝部門在建點初期必須認真組織復核，發現問題及時修改和完善。在運行三個月以后，如果認為基本可行，工藝部門可以會同質管部門逐點組織驗收。

（3）信息反饋和處理 控制點的質量信息是生產現場質量信息的重要組成部分，應由車間質量管理員集中管理。

在各控制點的控制圖和數據記錄中，包含著許多寶貴的質量信息，車間質量員應及時收集、匯總，會同工藝人員進行統計分析，作為指導這些工序的重要依據。對突發性異常質量信息，應建立高效的信息傳遞渠道，以便及時做出反應，使控制點保持受控。

（4）檢查和考核 為使控制點活動保持正常，定期檢查和不定期抽查是十分必要的。

檢查按本企業控制點管理制度的規定執行。一般有：本班組組長和質量員自查；本車間領導、質管員和技術組長抽查；巡檢員結合對產品的檢查；質管部門會同工藝部門組織的抽查和各級領導干部親自組織抽查等。每次檢查均應有記錄并作為考核的依據。

（5）控制方法的改進 控制點是工序質量審核的主要對象。通過審核可以尋求改進控制方法的途徑，任何改變都必須認真驗證，按規定程序由工藝部門將修改后的內容納入質量控制文件。

三、熱處理的特征

特征一：航空裝備遵循的是“乘法法則”。即：航空發動機（以其為例）所遵循的是“乘法法則”，而絕非“加法法則”。

其絕不因某一環節受重視而達到前所未有的水平就能提升航空發動機的整體水平。但是卻存在如下的必然：只要其中某一環節（如：熱處理環節）不受重視而使其水平落后至零的話，則航空發動機的整體水平就必然是零，這就是航空發動機的“乘法法則”。

同樣，熱處理也遵循的是“乘法法則”。熱處理的各個環節（人、機、料、法、環、測、安、密）之間，彼此也同樣遵循的是“乘法原則”。無論承認與否，它確是客觀存在的規律。

特征二：熱處理的兩大基本要素：一個是“習慣”，另一個是“理念”。前者是基礎，后者可提升。“習慣”對技術工人來說是永恒的目標；“習慣”對科技人員來說則是前提條件，“理念”對科技人員來說是永恒的目標。“習慣”靠全過程質量控制的方法來磨練，“理念”靠試驗的積累來積淀。

特征三：哲學家告訴大家“不要將所有雞蛋放在同一個籮筐內”。但是關鍵構件（如：航空發動機葉片、飛機起落架等）的熱處理，卻必須要堅持走專業化平臺（科研、生產）的道路。

四、解決的途徑

沒有金剛鉆別攬瓷器活，而有了金剛鉆就一定能攬瓷器活嗎？

熱處理：需要“如金剛鉆”一般可靠、穩定的設備；需要“能攬瓷器活”的行業精英；更需要“瓷器行業”森嚴的規矩；需要“干瓷器活”的艱辛與執著。

1.細化制度、明確流程

（1）“人、機、料、法、環、測、安、密”管理規章與制度、規程與規范的編制（形成系統、完善、細化、行之有效的管理文件）。

（2）將所編制的規章與制度、規程與規范賦予流程化、表格化（形成簡單、明了、通俗、易懂的執行文件）。

（3）建立、健全記錄人員的記錄體系（形成可追溯性的記錄體系）。

（4）建立帶班負責人的記錄體系、監督與自查體系（編制系統化的表格）。

（5）建立生產班組長的關鍵點記錄體系與組內檢查體系（編制具有針對性的表格）。

（6）建立生產調度專責的每日巡查體系（編制相關巡查記錄表格）。

（7）成立應急小組，制訂應急預案與整改措施（編制完整的整改措施表格）。

（8）建立主管負責人的每月考核體系（編制月考核記錄表格）。

（9）建立基層單位的每季度考核體系（編制季度考核記錄表格）。

（10）單位各職能部門不定期的抽查與內審（編制抽查與內審記錄表格）。

（11）問題整改工作的復查（編制復查表格），保證問題的歸零。

2.過程中宣貫、培訓

針對上述規章、制度、規程、規范、記錄表格、自檢表格、檢查表格及審核表格等，開展定期與不定期的宣貫、培訓與考核。

3.定崗與定責（KPI）

根據上述規章、制度、規程、規范、記錄表格、自檢表格、檢查表格及審核表格等，確定每個人（生產記錄人員、帶班負責人、班組長、生產調度等）的崗位職責。

4.貫徹與落實

根據上述規章、制度、規程、規范、記錄表格、自檢表格、檢查表格及審核表格等，重點完成落實、執行、監督、檢查、考核各環節的諸項工作。

5.整改機制（形成閉環）

（1）實時整改機制的建立、落實與執行（編制相應的整改單）。

（2）整改單的落實、執行、完成、復查、核對、考核及建檔，最終形成閉環。

（3）有檢查、有內審、有審核，就會有問題被發現。

（4）一旦提出了問題，應急小組就必須立即給出對應的整改措施，并及時將整改措施下發給對應的責任人。

（5）整改措施一經發出，相關責任人必須限期完成整改，同時納入考核之中。

（6）整改完成后，相關責任人主動申請復查。

（7）未通過復查的，繼續實施整改。

（8）通過復查程序的整改，由主管負責人牽頭實施對應問題的再培訓程序。

（9）主管領導定期檢查整改效果，最終形成良性循環。

6.考核機制（定期）

根據每個人崗位職責的完成情況，及每日檢查的結果考核情況，每月定期由應急小組成員對不同崗位的在崗人員進行逐項考核（編制對應的考核表）。

7.獎懲機制（定期）

單位領導根據上述考核結果對各位在崗人員定期實施獎懲。

五、結語

（1）熱處理既遵循“沒有規矩無以成方圓”的原則，同時又秉承“稍安勿躁、循序漸進、持之以恒”的原則。

（2）熱處理的各個環節（人、機、料、法、環、測、安、密）之間，彼此遵循的是“乘法原則”。

（3）熱處理需要養成“一種優秀的工作習慣”——自覺地按照全過程質量控制與管理的規定執行。

（4）熱處理需要秉承“一種客觀的科學理念”——賦予材料的極限性能、賦予制件服役性能或極限的服役性能。

（5）“習慣”對技術工人來說是永恒的目標；“習慣”對科技人員來說則是前提條件，“理念”對科技人員來說是永恒的目標。

（6）“習慣”靠全過程質量控制的方法來磨練，“理念”靠試驗的積累來積淀。