《略谈“热处理的二八规则”的启示》
汪庆华
大和久重雄先生是理论与实际均有很强功底的“热处理的实战派”,既是日本热处理界的名人,也是世界热处理界的工艺实践的名人。我国有多本大和久重雄先生的热处理专著,例如:《JIS热处理技术》、《钢及其热处理简明基础》、《热处理150问》、《热处理108招秘诀》、《淬透性》等,有的图书有简繁两种汉字版本。这几本专著我在90年代均学习过,是热处理工艺人员不可多得的教科书。
大和久重雄先生在2005年第3期的日文《热处理》刊中有一篇短文,名为《冷却是热处理的大事》。文中提出,热处理是加热和冷却的热处理加工过程,以“加热”“ 冷却”两者的重要性而论,“加热”只占2成,“冷却”则要占8成。并认为,这是热处理的“二八规则”。
这个“二八规则”实际上也说明了热处理工艺的两个根本特性:淬硬性和淬透性。在实践热处理工艺过程中,不能仅仅追求工件的硬度,而在考虑硬度的同时还要严格控制工件的淬透层深度。实现这个技术要求是不困难的,困难的是认识的问题。现在很多热处理企业只是达到硬度合格就认为热处理合格,更尤甚者是:在测试硬度的报告上还填写虚假数字,把不合格品变为合格品。造成这些问题的出现存在多种原因.
从宏观的机械制造业看:某些部门及领导存在重冷轻热,不重视基础产业的发展与生产,某些领域或行业对热处理行业存在着严重的偏见等,致使热处理的发展受到很多制约。热处理的社会地位低下,从业人员的积极性不高。
从热处理的价值看:热处理虽然仅是机械制造环节中的一个工序,但是它的社会价值大,是提高整个产品潜在质量的保证之一。但是社会对热处理的公认度不够,从事热处理生产的企业或个人的获利微薄,待遇低下,留住人才很困难,很多技术人员中途改行已经是这个行业的一个规律了。企业之间的低价格竞争也是现在的最大危险,有的企业在计算热处理成本时只考虑电价+工人人工工资的成本,漠视热处理的高技术、高难度含量、高人才要求的前提、高技术改造的因素。忽视设备的节能降耗,忽视保护工人的环保投入,不计质量分析等工作的成本。
热处理管理人才缺少,是目前的现状。某种程度上热处理的质量的控制在于管理人员,而不是直接的操作人员。提高产品质量,增强企业效益离不开管理人员的工作,企业的效益是多年实践积累起来的诀窍作用的结果。在企业内不拘一格用人才,不拘一格收集、整理、分析、推行自己的经验。在国内的企业内部对热处理技术人员存在误解:对内部的工程技术人员的认识不足,长期以来认为就只会纸上谈兵,不会实践,把能干的企业工程技术人员搁置一边,热处理的技师的队伍又没有形成,在工艺操作过程中任由工人自由发挥。由于热处理工人知识所限,认为热处理的硬度达到就是合格产品,浪费了大量的热处理人力资源。
从热处理的教育看:存在着“重热轻冷”现象,只是重视加热的过程控制,忽略冷却过程的控制,冷却介质的研究跟不上新材料,新工艺的需求。对热处理论理中的教育强调平衡相图的重要性,而淡化冷却曲线、端淬曲线的作用,我在《铁碳平衡相图的用途究竟是什么?》中已经提出质疑。
淬硬性在可以热处理淬火的钢种中最容易实现,只要钢的含碳量足够,就可以淬硬,而淬透层深度的控制就严格的多,涉及冷却介质的选择、冷却时间的掌握、转序时间的安排、组织形态的要求等。这里列举一个事例:长期困扰我的一个现场问题,我在张克俭博士的《液态介质中淬火冷却的四阶段理论》中找到了答案:就是在水淬火时会听到金属的撞击声,类似于工件开裂的响声。等淬火回火之后又看不到工件淬火开裂,为什么呢?张克俭先生的解释如下:“爆炸声响的产生原因(推测):当扩展速度非常快时,蒸汽膜中的水蒸气被推成偏向一侧的大气泡。该大气泡因深入温度较低的液层而被迅速冷凝。蒸汽冷凝的结果,在原来气泡所在位置,形成了一个有一定真空度的偏心真空球。周围的液体在填补该真空区时发生冲撞,就产生了爆炸声响。由高温水蒸气在较冷的水中冷凝而引起爆炸声响,叫做‘冷凝爆炸’或者‘水锤现象’”。
在我们的生产过程中,常常使用“零保温淬火”,这个问题老早就想谈谈,这个工艺的出现也是大和久重雄提出的,是关于“结构钢淬火加热的保温时间可以为零的设想”,这里就有一个限制了, 第一:就是在“结构钢”中热处理可以采用; 第二:“零保温淬火”,就是指工件加热时,其表面和心部均达到淬火温度后,不需保温便立即淬火冷却的热处理工艺,在实际操作 中忽略了“表面和心部均达到淬火温度后”的要求,而是工件表面到温就拿出工件淬火了, 第三:从热处理原理说,热处理的预处理组织必须均匀,否则也难以达到“零保温淬火”的效果。 所以在运用新知识时,不能望文生义,其实大和久重雄提出的“零保温淬火”,还是一个整体加热的热处理工艺,只是要求严格控制加热时间而已,不能理解为是“工件表面到温就可以淬火”的工艺。我常说:“不能把整体热处理做成高频热处理了”,在高碳高合金中更要注意保温的充分,防止没有完全发挥钢中合金元素的作用。自己对新技术、新工艺的错误理解,不能怪罪于发明者。
“热处理的二八规则”不是理论创新,而是纠正“重热轻冷”现象采用的“矫枉过正”的一招妙计,用简单的数字表述了热处理生产中“畸形”现象,深入浅出,也是进行热处理技术科普教育的一个好方法。
今天在《热处理论坛》中看到‘excellence’会员的“热处理的二八规则”,联想到管理中的“二八原则”,未作仔细考虑,就草草写就这些文字,请指正!
2009-3-8
附注:
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