1.兵器工業(yè)熱處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題、解決措施與建議
全國熱處理學會榮譽理事長樊東黎先生在《金屬熱處理》2006年第1期上撰文介紹了“美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖概況”，引起熱處理學界的高度重視和強烈的反響。在公布的"2004年熱處理技術(shù)路線圖HTS修訂稿"中，提出了2020年美國熱處理生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的設(shè)想目標是：能耗降低80%，工藝周期縮短50%，生產(chǎn)成本降低75%，熱處理畸變?yōu)榱�，熱處理件質(zhì)量分散度為零，熱處理爐壽命提高到原來的10倍，熱處理爐價格降低50%，熱處理生產(chǎn)對環(huán)境的影響是零。為具體實現(xiàn)路線圖目標，同時還提出了16項值得重視的研發(fā)項目和70余項重點研發(fā)項目；在組織落實方面，先后成立了“熱處理高新技術(shù)中心”和“熱加工技術(shù)中心”。
對比美國的熱處理行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀，我國熱處理行業(yè)的整體技術(shù)水平存在較大差距，尤其是在理念、思路上。主要表現(xiàn)在：
一是從經(jīng)濟、社會發(fā)展層面看，要體現(xiàn)出可持續(xù)發(fā)展理念和綠色制造理念，大工業(yè)生產(chǎn)要達到“節(jié)能、減排、優(yōu)質(zhì)、高效”要求。而熱處理行業(yè)是在被大工業(yè)領(lǐng)域中公認的能源消耗大戶，其能源使用方式與極受關(guān)注和重視的環(huán)境友好生產(chǎn)極不適應(yīng)。
二是從裝備制造業(yè)層面看，熱處理是對裝備制造業(yè)具有實質(zhì)性影響的重要行業(yè)，要整體提升裝備制造業(yè)、提高技術(shù)水平，實現(xiàn)裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新，熱處理行業(yè)是必要的產(chǎn)品質(zhì)量保障的基礎(chǔ)。因此，必須重視熱處理行業(yè)作為關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的重要作用。
三是從熱處理行業(yè)自身看，在現(xiàn)實已經(jīng)有相當技術(shù)、裝備差距的情況下，必須清楚認識到，如不盡快重視熱處理行業(yè)技術(shù)和裝備的全面提升和改造，強化行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，必將進一步拉大與發(fā)達國家的技術(shù)差距，將形成新的技術(shù)弱勢。
兵器工業(yè)企業(yè)近些年受惠于國家的國防現(xiàn)代化政策，進行了大規(guī)模的技術(shù)改造和設(shè)備更新。且隨著民營企業(yè)的興起，以及國防工業(yè)的技改，“十五”期間更有了一定程度的更新。但至今還有相當一部分企業(yè)的熱工設(shè)備基本無大改觀，一方面是由于資金短缺，另一方面是熱處理得不到重視，即使有資金來源也輪不到熱處理的技術(shù)改造。據(jù)估計，全國熱處理企業(yè)的設(shè)備80％以上是40年以上役齡的老設(shè)備，而且大都是箱式、井式、鹽浴爐老三樣，并且在兵器企業(yè)中占有相當大比例�？梢姾蛧庀冗M熱處理技術(shù)相比，兵器工業(yè)熱處理技術(shù)存在的差距更大。
1）部分工藝及設(shè)備明顯落后。如熱處理有氧加熱工藝，以及鹽浴爐、各種超期服役熱加工設(shè)備等，“三耗”高、污染重、效率低；
2）工藝創(chuàng)新不夠，始終延用傳統(tǒng)熱處理工藝，先進的新工藝嘗試太少，存在“重冷輕熱”（即重視冷加工，輕視熱加工）現(xiàn)象；
3）設(shè)備控制方式落后，多數(shù)熱工設(shè)備還在采用通斷式或人工PID控制方式控制接觸器的動作，控制精度低（≥±15℃），穩(wěn)定性差，易失控，既浪費能源又直接影響產(chǎn)品質(zhì)量；
4）人才隊伍薄弱，管理模式落后，人為影響產(chǎn)品質(zhì)量因素過多，節(jié)能措施少。
上述問題的存在，造成兵器工業(yè)熱處理設(shè)備能耗大，能源利用率低，資源浪費，環(huán)境污染嚴重等，已難以適應(yīng)軍工產(chǎn)品的發(fā)展要求，成為軍工產(chǎn)品特別是高新產(chǎn)品研制生產(chǎn)的瓶頸或窄口，嚴重影響了軍工產(chǎn)品科研生產(chǎn)的進度和質(zhì)量可靠性的提高。在面臨日益惡化的資源、能源和環(huán)境問題的當前，要解決以上問題，必須進行技術(shù)改造，走可持續(xù)發(fā)展的道路。首先是更新設(shè)備，因為設(shè)備是先進工藝的載體；其次是技術(shù)改造，改造舊設(shè)備推行新工藝，同時提高企業(yè)職工的管理和技術(shù)水平以及操作技能,積極開展再教育和培訓；再者是提高企業(yè)的自行開發(fā)能力，不斷進行新技術(shù)的研究開發(fā)。
2. 兵器工業(yè)熱處理行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)
兵器工業(yè)肩負著為陸、海、空三軍和二炮提供所有常規(guī)武器、彈藥和引信、火工品、光電儀器等配套裝備的重要任務(wù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為制造工藝專業(yè)門類齊全、擁有一定技術(shù)力量、能夠獨立研制開發(fā)各種武器系統(tǒng)和組織批量生產(chǎn)、擁有眾多企業(yè)和科研單位的大型軍工集團。但軍工企業(yè)的熱處理技術(shù)還屬落后行列，要想在激烈的競爭中謀求發(fā)展,必須持續(xù)開展生產(chǎn)技術(shù)的革新改造。針對當前和今后一個時期兵器工業(yè)發(fā)展面臨的新任務(wù)、新挑戰(zhàn)，必須緊緊圍繞提升自主創(chuàng)新能力、提高發(fā)展質(zhì)量、履行社會責任三大任務(wù)，強力推進結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展轉(zhuǎn)型，努力做到銷售收入和利潤穩(wěn)步增長、經(jīng)營和資產(chǎn)質(zhì)量積極改善、產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加快優(yōu)化、投資和財務(wù)風險適度可控。
兵器系統(tǒng)多數(shù)企業(yè)經(jīng)過了幾十年的風雨歷程，科研生產(chǎn)現(xiàn)行熱工工藝和關(guān)鍵設(shè)備狀況參差不齊，“三耗”高、污染環(huán)境、效率低下、自動化程度低的落后工藝和設(shè)備在一些企業(yè)仍在使用，諸如含鉛鹽浴爐、有氰電鍍等國家明令強制淘汰的設(shè)備還在服役，這與全社會落實科學發(fā)展觀、建立資源節(jié)約型社會很不協(xié)調(diào)，與兵器集團建立高科技現(xiàn)代化國際化兵器工業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略極不適應(yīng)。堅決淘汰這些落后工藝和設(shè)備，推廣應(yīng)用先進的工藝和設(shè)備并不斷進行技術(shù)創(chuàng)新，降低能源消耗、材料消耗和勞動力消耗，減少環(huán)境污染，既是兵器集團落實中央要求的一項重要任務(wù)，也是建立資源節(jié)約型企業(yè)，增強集團競爭能力，保持持續(xù)高效發(fā)展的需要。
“十一五”期間，兵器工業(yè)軍工產(chǎn)品批生產(chǎn)、研制任務(wù)十分繁重，熱處理工藝技術(shù)保障能力更為重要。隨著軍工產(chǎn)品向著高效能、小型化、低成本、多功能方向發(fā)展、以及研制周期越來越短的要求，對熱工工藝技術(shù)提出了更高的要求。推廣應(yīng)用新技術(shù)新工藝，淘汰落后工藝與設(shè)備，是兵器工業(yè)熱處理技術(shù)發(fā)展的必由之路。落后熱工工藝與設(shè)備淘汰計劃項目主要解決先進工藝技術(shù)推廣應(yīng)用后需要淘汰的落后工藝和設(shè)備，以及列入國家強制淘汰名錄的設(shè)備，項目的實施主要爭取國家技術(shù)改造、安全改造、條件保障等計劃的支持，同時要充分利用企業(yè)折舊費進行更新改造；先進熱工工藝技術(shù)與設(shè)備推廣應(yīng)用計劃項目重點解決產(chǎn)品研制生產(chǎn)中質(zhì)量、進度、效益、安全和環(huán)保等共性技術(shù)問題，由兵器集團有組織、有計劃的實施推廣應(yīng)用和引進工作，項目實施既要努力爭取國家相關(guān)計劃支持，也要求企業(yè)根據(jù)自身需求自主投入；技術(shù)創(chuàng)新計劃項目主要解決兵器集團發(fā)展需要的一些重大共性和關(guān)鍵技術(shù)，項目實施以爭取總裝預(yù)研和科工委國防基礎(chǔ)科研“十一五”計劃支持為主。
到“十一五”末兵器工業(yè)初步建立“五個體系”、形成“五種能力”：
1）建立兵器工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、一體化設(shè)計體系，形成以異地協(xié)同設(shè)計、虛擬裝配、虛擬制造、虛擬試驗為特征的快速、高效的設(shè)計能力。
2）建立兵器工業(yè)先進制造技術(shù)體系，初步形成適應(yīng)多品種、變批量、高效率、低成本要求的快速響應(yīng)敏捷制造能力。O-K
3）建立具有完善材料基礎(chǔ)性能數(shù)據(jù)和配套規(guī)范生產(chǎn)工藝的兵器材料體系，形成兵器先進材料基礎(chǔ)保障能力。
4）建立虛擬試驗、實驗室試驗與外場試驗相結(jié)合的兵器測試試驗體系，形成系統(tǒng)高效的武器系統(tǒng)性能試驗、測試與評估能力。
5）建立具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的工作平臺和技術(shù)服務(wù)平臺的兵器技術(shù)基礎(chǔ)保障體系，提高技術(shù)引導(dǎo)、技術(shù)規(guī)范、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)監(jiān)督能力。
3. 可推廣的先進熱處理工藝與設(shè)備
針對大型高硬度裝甲件，突破裝甲熱處理變形關(guān)鍵技術(shù)，形成優(yōu)化工藝技術(shù)規(guī)范，解決高硬度裝甲鋼件的熱處理生產(chǎn)常出現(xiàn)的微裂紋，變形大，矯正崩裂等問題。采用先進激光淬火技術(shù)，重點解決高硬度形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)件淬火變形超差或淬火硬度不足等問題。
為確保兵器工業(yè)“十一五”目標實現(xiàn)，也為進一步作好“十二五”規(guī)劃，熱處理技術(shù)的發(fā)展不容忽視，需進一步加強。
3.1 進一步推廣少無氧化技術(shù)
進一步大力宣傳少無氧化熱處理技術(shù)具有節(jié)能、節(jié)約原材料、零件熱處理質(zhì)量穩(wěn)定，無環(huán)境污染等優(yōu)點。再有進一步加大固定資產(chǎn)投資力度，發(fā)展和推廣先進的密封多用熱處理爐、連續(xù)滲碳淬火爐、真空爐、感應(yīng)加熱設(shè)備等熱處理工藝裝備，繼續(xù)提高兵器工業(yè)熱處理中少無氧化加熱的比重。
如：感應(yīng)加熱內(nèi)熱式真空滲碳工藝針對車輛齒輪，在加熱方式、滲碳壓力、滲碳溫度等關(guān)鍵技術(shù)上均對傳統(tǒng)的氣體滲碳工藝進行了革命性的變革，是將氣體滲碳、真空熱處理、感應(yīng)加熱技術(shù)的優(yōu)勢在新的平臺上予以集成，建立一種全新的金屬表面強化工藝，國內(nèi)尚未見相同的工藝研究成果及應(yīng)用，與國內(nèi)目前已有的低壓滲碳工藝相比，從技術(shù)到設(shè)備都有較大程度的創(chuàng)新，高效、環(huán)保，且滲劑用量少，爐體造價低，易于實現(xiàn)機械化和自動控制。已由中國兵器工業(yè)新技術(shù)推廣研究所承擔并完成了該項技術(shù)的預(yù)先研究，取得了初步成果，滲碳溫度1100℃，壓力0.8kPa～2kPa ；30分鐘內(nèi)滲層達到0.7～1.0mm；組織晶粒細小，晶粒度6～7級；表面無氧化脫碳，外觀質(zhì)量好；準備進一步開展工程化應(yīng)用方面研究。
3.2 加快先進熱處理技術(shù)的應(yīng)用
先進熱處理技術(shù)是計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)與傳統(tǒng)熱處理技術(shù)結(jié)合形成的一系列優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活熱處理的總稱，強調(diào)“更精、更省、更凈”。更精：是指精確的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)精密生產(chǎn)，包括精心的生產(chǎn)組織管理；更�。菏窃跓崽幚砩a(chǎn)中，實現(xiàn)能源和材料的有效利用，提高能源利用效率，減少資源和能源的浪費；更凈：是要消除熱處理生產(chǎn)過程對環(huán)境的污染，實現(xiàn)熱處理過程的清潔生產(chǎn)，保護操作工人的身心健康。
精密熱處理是指以組織、硬度、硬化層為控制指標的內(nèi)在質(zhì)量的精密化，和以零件外形特征為指標的畸變量的嚴格控制。只有對材料成份、工藝裝備、工藝過程、冷卻技術(shù)等系統(tǒng)的嚴格設(shè)計、控制，才有可能最大限度地減少質(zhì)量分散度，達到均一的產(chǎn)品質(zhì)量。理想標準是熱處理畸變?yōu)榱�，質(zhì)量分散為零。精密熱處理包括熱處理零件形狀尺寸精密和組織性能精密。
節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對熱處理節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。主要從幾個方面開展（1）實現(xiàn)專業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)；（2）節(jié)能材料和新加熱源的采用；（3）熱處理余熱的利用；（4）節(jié)能熱處理工藝的應(yīng)用。
清潔生產(chǎn)是指通過對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的綜合治理，最大限度地保護自然環(huán)境和利用自然資源。從清潔生產(chǎn)的觀點出發(fā)，在熱處理生產(chǎn)中必須選用清潔的能源和設(shè)備、清潔的工藝材料(包括熱處理生產(chǎn)中所采用的各種固體、液體和氣體原料)，采用清潔的工藝和生產(chǎn)過程，最大限度地節(jié)能節(jié)材，減少對環(huán)境的污染。
如：鋼絲在冷態(tài)拉拔過程中會產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，必須進行熱處理消除加工硬化，提高塑性，降低強度，以便進行下一步的拉拔，對于中高碳鋼鋼絲，長期以來，國內(nèi)外普遍采用鉛浴等溫索氏體化處理，可以獲得適合于繼續(xù)拉拔的性能。但是鉛浴作為等溫處理介質(zhì)在450～600℃之間有大量鉛蒸汽散發(fā)到空氣中，形成嚴重的環(huán)境污染，危害操作人員和周圍的人群。采用快速感應(yīng)加熱、噴霧冷卻以及保溫方案，完全可以達到和鉛浴處理相同的效果，從而替代鉛浴爐，徹底消除鉛蒸汽污染，節(jié)省熔化鉛浴的能源，減少鉛的資源消耗。
“更精、更省、更凈”，是對先進熱處理的總要求，是實現(xiàn)熱處理可持續(xù)發(fā)展的總戰(zhàn)略。積極發(fā)展熱處理清潔生產(chǎn)技術(shù)，推廣高效節(jié)能、少無氧化技術(shù)，全面提高企業(yè)現(xiàn)代化、規(guī)范化管理水平，從而達到精密熱處理，節(jié)能熱處理，清潔熱處理，提高材料利用率，實現(xiàn)兵器工業(yè)熱處理技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。
3.3 大力開發(fā)和推廣熱處理信息化技術(shù)
繼續(xù)深一步推進用數(shù)字化技術(shù)改造傳統(tǒng)熱處理設(shè)備的工作，并在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加強計算機集散控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
在軍工產(chǎn)品制造中熱處理是保證零件的內(nèi)在質(zhì)量，提高其承載能力、使用壽命和可靠性的關(guān)鍵工序，但熱處理過程中工件內(nèi)部的傳熱、擴散、相變、內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變以及工件與周圍介質(zhì)之間的換熱或界面上的化學反應(yīng)等一系列復(fù)雜的現(xiàn)象不可能直接觀察和直接測量。在傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)中只能用經(jīng)驗的或半經(jīng)驗的方法對上述種種復(fù)雜現(xiàn)象作定性的估算，難以做到熱處理質(zhì)量的精確控制，以致常常出現(xiàn)零件的使用可靠性得不到保證、或者因沒充分發(fā)揮材料的潛力而增加產(chǎn)品的重量和體積等不良后果，已成為制約軍工制造業(yè)水平的瓶頸。只有借助于計算機模擬，利用信息技術(shù)對這個傳統(tǒng)技術(shù)加以改造，才能使熱處理由技藝型的技術(shù)向高科技型的技術(shù)轉(zhuǎn)化，擺脫憑經(jīng)驗和定性估計進行生產(chǎn)的落后狀態(tài)，向著定量預(yù)測和精確控制方向飛躍，這對于軍工制造業(yè)的跨越式發(fā)展定會有相當大的作用。
通過建立數(shù)據(jù)庫，用可視化編程技術(shù)軟件來實現(xiàn)加熱速度、淬火過程、組織轉(zhuǎn)變、應(yīng)力狀況、開裂傾向及預(yù)防、變形規(guī)律、零件性能等的計算機模擬仿真，為摸索工藝與組織性能、探索合理的熱處理工藝以及減少產(chǎn)品廢損率奠定良好基礎(chǔ)；并可以運用計算機控制爐內(nèi)氣氛、溫度變化、爐內(nèi)碳勢以及在線控制數(shù)控儀表和裝出爐工裝，建立集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)熱處理生產(chǎn)的自動化等。
3.4 增強節(jié)能工藝和設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)
能源的緊缺是世界性問題，工業(yè)發(fā)達國家對開發(fā)新能源，尤其是節(jié)約使用能源都極為重視。注重合理選擇熱處理能源，廣泛采用節(jié)能工藝、對傳統(tǒng)的工藝方法從節(jié)能角度重新給予“檢討”、開發(fā)推廣節(jié)能的熱處理設(shè)備。限期強制淘汰氯化鋇鹽浴爐、鋁合金井式熱處理爐等高能耗加熱爐，改用真空爐、電加熱爐，減少能耗和排放；強制實行廢熱和余熱的多次利用，合理組織熱處理生產(chǎn)。盡可能保證設(shè)備滿負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)等，改變目前能耗遠高于日本、歐美的能耗指標的現(xiàn)狀。熱處理用電量約占機械制造業(yè)總用電量的25％～30％，是制造業(yè)中的耗能大戶。全國熱處理的平均單位電耗雖已由1978年的約1600kW•h／t下降到1000kW•h／t，主要工業(yè)城市及大中型企業(yè)約為500～800kW•h／t,但和工業(yè)發(fā)達國家的水平相比，還存在著相當大的差距。歐美國家熱處理平均單位電耗為400kW•h／t左右，而日本各種熱處理工藝平均單位電能消耗僅為300kW•h／t左右。況且兵器工業(yè)熱處理能耗現(xiàn)還居全國平均水平之上。爭取“十一五”末低于全國平均能耗水平或與之持平。
3.5 加強人才隊伍建設(shè)
企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭，歸根到底可以說是人的能力和素質(zhì)高低之爭。發(fā)展熱處理技術(shù)必須堅持以人為本，要通過普通教育、職業(yè)教育和繼續(xù)教育等多種途徑提高熱處理職工隊伍的整體水平。加強有關(guān)高新技術(shù)、先進熱處理技術(shù)和管理知識培訓和學習，不斷提高新技術(shù)開發(fā)能力。在當今知識經(jīng)濟中，人才是創(chuàng)造財富的最缺少和最珍貴的資源，在激烈的市場競爭中，人贏則贏已為企業(yè)界所共識，因此加強人力資源開發(fā)，穩(wěn)定專業(yè)人才隊伍，是推進兵器工業(yè)熱處理技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要的方面之一 。
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