展望2010熱處理工業(yè)的發(fā)展

時間：2010-04-28 14:02:20 來源：2010第七屆（北京）國籍熱處理、工業(yè)爐展覽會作者：

到2010年時熱處理廠家將用到什么樣的先進(jìn)技術(shù)？這些先進(jìn)技術(shù)如何使熱處理廠家既能滿足客戶需求又能保持競爭力和利潤？政策法規(guī)將怎樣要求熱處理廠家？政府將會給予支持還是會成為障礙？
    這是20位來自熱處理分廠或車間、專業(yè)熱處理廠、設(shè)備制造廠商和供貨商的精英受美國金屬學(xué)會熱處理學(xué)會、金屬處理協(xié)會和美國能源部工業(yè)技術(shù)司邀請于1996年2月27~28日在芝加哥聚會時所討論的部分問題。
    在第一次會議前，能源部已經(jīng)確定7個工業(yè)行業(yè)使用80%的制造業(yè)能源并產(chǎn)生90%的工業(yè)廢物。這7個行業(yè)為：林業(yè)、鋼鐵業(yè)、化學(xué)工業(yè) 、鋁業(yè)  、煉油   、玻璃業(yè)、金屬鑄造業(yè) 。并認(rèn)識到“只要涉及金屬，就與熱處理有關(guān)。”能源部非常關(guān)注如何幫助熱處理廠家做得更高效更好的問題。  “未來的工業(yè)”規(guī)劃項(xiàng)目的目的不是提供科研資助，而是了解工業(yè)界的未來需求并充分利用美國國家實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)大的科研能力。
    本遠(yuǎn)景報(bào)告是芝加哥會議所達(dá)成共識的成果。為實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)景而制定發(fā)展戰(zhàn)略的“技術(shù)路線圖”將于1997年10月完成并開始實(shí)施。

    未來的熱處理”規(guī)劃項(xiàng)目
    美國能源部工業(yè)技術(shù)司決定與美國金屬學(xué)會熱處理學(xué)會和金屬處理協(xié)會一起共同起草熱處理工業(yè)的遠(yuǎn)景和技術(shù)路線圖，與其他行業(yè)的遠(yuǎn)景融合后形成一份能源部和熱處理工業(yè)的實(shí)施計(jì)劃，主要是明確熱處理工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)需求。
    熱處理工藝
    熱處理是一種在嚴(yán)格控制下加熱和冷卻金屬的工藝，以改善其性能、服役特性和壽命。熱處理可用于各種不同目的。可軟化金屬以改善其加工性能；可硬化零件以提高其強(qiáng)度；可使相對較軟的零件表面變硬以提高其耐磨性；可在零件表面上形成耐腐蝕層；還可韌化脆性產(chǎn)品。
    汽車、飛機(jī)、飛船、計(jì)算機(jī)和各種重型設(shè)備都需要經(jīng)過熱處理的零件。鋸、斧、切削工具、軸承、齒輪、軸、緊固件、凸輪軸和曲軸都要熱處理。
    雖然鋼鐵占所有熱處理材料的大部分，但鋁、銅、鎂、鎳和鈦等非鐵合金也都需要熱處理。
    熱處理工藝有三個基本步驟：加熱到特定溫度；在該溫度保持適當(dāng)?shù)臅r間；按規(guī)定的方法冷卻。溫度可高達(dá)1300℃，保溫時間可短到幾秒鐘或長達(dá)60小時。有些材料是隨爐緩慢冷卻，而另一些材料必須快速冷卻，或“淬火”。（某些深冷處理溫度為零下84℃甚至更低。）淬火介質(zhì)有水、鹽水、油、聚合物溶液、熔鹽、金屬熔液和氣體。每種介質(zhì)各具特性適于一定用途。不過，90%的零件在水、油、氣體或聚合物溶液中淬火。

    今日的熱處理
    熱處理通過賦予產(chǎn)品正常服役所需的特定性能每年使金屬產(chǎn)品增加150億美元的價(jià)值。
    熱處理與鋼鐵產(chǎn)品的制造密切相關(guān)：大約80%經(jīng)熱處理的零件是由鋼鐵制造的。包括軋鋼廠生產(chǎn)的棒材和管材，以及經(jīng)鑄造、鍛造、焊接、機(jī)加工、軋制、沖壓、拉拔或擠壓的零件。
    熱處理也是非鐵合金產(chǎn)品制造的重要工序。例如，鋁合金汽車鑄造件要經(jīng)熱處理改善硬度和強(qiáng)度；黃銅和青銅件要經(jīng)熱處理提高強(qiáng)度防止開裂；鈦合金件要經(jīng)熱處理改善高溫強(qiáng)度。
    熱處理工業(yè)目前大約有14萬雇員，其中90%在主機(jī)廠的熱處理分廠或車間，10%在專業(yè)熱處理廠。熱處理分廠或車間附屬于大廠，如軋鋼廠或汽車零件廠。專業(yè)熱處理廠是獨(dú)立的公司，為許多不同客戶提供服務(wù)。
    在大約700家專業(yè)熱處理廠中，每個公司大約雇用30名員工，生產(chǎn)工人平均工資約每小時12美元。未來幾年專業(yè)熱處理廠的生產(chǎn)任務(wù)很可能會增長，因?yàn)橹圃鞆S紛紛關(guān)停自己的附屬熱處理廠或車間，通過外協(xié)解決其熱處理任務(wù)。

    未來的熱處理遠(yuǎn)景
    到2010年時，熱處理業(yè)界以產(chǎn)品質(zhì)量著稱，產(chǎn)品質(zhì)量按國際標(biāo)準(zhǔn)零波動，同時還能獲得豐厚的利潤。各種工藝達(dá)到零排放，能效提高80%。熱處理成為制造業(yè)的核心組成部分，與客戶、供應(yīng)商、高校和政府形成長期合作關(guān)系。除金屬材料外，還可處理復(fù)合材料、金屬間化合物及所有其他先進(jìn)材料。工作環(huán)境整潔、舒適、安全，工人訓(xùn)練有素、掌握先進(jìn)技術(shù)。
    建立了材料、熱處理零件、安全生產(chǎn)和環(huán)境等方面的全球化標(biāo)準(zhǔn)體系。
    附屬熱處理分廠或車間成為產(chǎn)品附加值的核心，以掌握先進(jìn)技術(shù)、工人訓(xùn)練有素、運(yùn)行成本低為特征。
    專業(yè)熱處理廠以利潤率高為特征，資產(chǎn)回報(bào)率一般達(dá)到25%。以雇用30人的小企業(yè)為主。較大的專業(yè)熱處理廠除熱處理加工外，還可提供包括機(jī)加工、表面鍍層或其他后續(xù)加工等廣泛的加工服務(wù)。一些熱處理廠家與大型制造廠家（尤其是汽車和航空界）保持密切關(guān)系，全權(quán)負(fù)責(zé)客戶生產(chǎn)線中熱處理工序的運(yùn)作。
    與客戶保持通常十年的長期合作關(guān)系，以便熱處理廠家參與到早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。這使客戶和熱處理廠家都取得了縮短周期、降低成本的效果。
    附屬和專業(yè)熱處理廠都通過提高生產(chǎn)能力和采用高能效工藝提高了生產(chǎn)率、降低了能耗，并且改善了環(huán)境指標(biāo)。
熱處理工藝對環(huán)境的影響已降低到零。淬火介質(zhì)無污染、非可燃。全封閉循環(huán)系統(tǒng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。化學(xué)物品、熱量和氣體的排放已降低到零。
    政府作用進(jìn)一步提高。政府制定了鼓勵性稅收政策促進(jìn)專業(yè)熱處理廠的成長壯大和現(xiàn)代化，進(jìn)而達(dá)到吸引投資和鼓勵銀行貸款的效果。各級政府?dāng)P棄了各種繁文瑣續(xù)。企業(yè)與政府間的合作項(xiàng)目促進(jìn)了熱處理的技術(shù)進(jìn)步。與政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)合作確定相互接受的、安全環(huán)保的勞動環(huán)境。法律改革消除了繁瑣訴訟，減少了法律費(fèi)用，使企業(yè)試用新技術(shù)時不再擔(dān)心引起麻煩的法律糾紛。
    熱處理雇員的工作環(huán)境安全、舒適、整潔。實(shí)行彈性工作制度，所有工人均可在不同工作崗位間流動，以提高工作滿足感。勞資雙方能找到相互滿意的解決問題辦法。
    熱處理面臨的挑戰(zhàn)
    為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)景，熱處理面臨著技術(shù)、政府、利潤率、客戶、行業(yè)結(jié)構(gòu)和人力資源等方面的挑戰(zhàn)。
    在技術(shù)方面，亟待研究開發(fā)更高效的爐子、更耐久的爐用材料、更精確的工藝控制和更好的淬火介質(zhì)。
    未來的人力資源是另一個主要挑戰(zhàn)。熱處理要吸引能學(xué)善做的人才，并把他們培養(yǎng)成在整潔安全工作崗位上訓(xùn)練有素的雇員。
    要減少政府的條條框框，以促進(jìn)北美的熱處理繁榮發(fā)展。雖然有些是必要的，但是許多純粹是耗時無效的繁文瑣事。要以協(xié)作代替對抗，促進(jìn)企業(yè)開發(fā)保證工作環(huán)境安全環(huán)保的技術(shù)。要進(jìn)行法律改革，以使開發(fā)新產(chǎn)品時不再擔(dān)心引起麻煩的法律糾紛。借此降低費(fèi)用，使企業(yè)更具全球競爭力。
    要提高利潤率，以吸引資本來推動技術(shù)進(jìn)步。這就使企業(yè)有能力與高校和國家實(shí)驗(yàn)室協(xié)作去資助進(jìn)取性的研發(fā)項(xiàng)目。
    要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段早期就建立起與客戶的關(guān)系。這就意味著要客戶接受熱處理廠家作為整個設(shè)計(jì)過程中材料和工藝選擇的參與者。
    要重視2010年的行業(yè)結(jié)構(gòu)問題。如今許多制造商都將制造過程的一部分外協(xié)出去。若這種趨勢繼續(xù)下去，情況很可能變成熱處理僅是整條生產(chǎn)線中特殊的一段。這樣的“熱處理模塊”可由獨(dú)立的熱處理廠家全權(quán)負(fù)責(zé)。
    還很有可能出現(xiàn)的局面是由于收購、兼并或破產(chǎn)的結(jié)果僅剩少數(shù)專業(yè)熱處理廠家生存下來。一些熱處理廠家將縱向整合，增加機(jī)加工、鍍層和其他后續(xù)加工。另一趨勢是眾多小熱處理廠家將僅做很窄的業(yè)務(wù)，僅做非常特定的工藝。
    結(jié)論
    到2010年時，如今熱處理所面臨的許多技術(shù)挑戰(zhàn)已經(jīng)被克服。對材料和工藝有了更深刻的認(rèn)識，對工藝過程的控制更加嚴(yán)格。所有工藝都是環(huán)保的。計(jì)算機(jī)控制和機(jī)器人使無論年薪雇員還是計(jì)時雇員都有整潔舒適的工作環(huán)境。為了使用和維護(hù)這些先進(jìn)設(shè)備，熱處理雇員都是制造業(yè)中技術(shù)能力最強(qiáng)的。
    然而，熱處理在培訓(xùn)和合作伙伴關(guān)系方面還面臨著巨大挑戰(zhàn)。青年人對熱處理缺乏了解可能會導(dǎo)致后備人才資源的枯竭。熱處理廠家想要在改善所有產(chǎn)品制造廠家的利潤率方面有所作為的話，就要充分認(rèn)識到與客戶和供應(yīng)商保持緊密合作關(guān)系的重要性。迎接這些挑戰(zhàn)需要企業(yè)界、行業(yè)學(xué)會協(xié)會、政府和學(xué)術(shù)界的通力合作。

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