淺析工程機械供應商熱處理系統評估要點

山推工程機械股份有限公司（山東濟寧 272073）康秀樂 張 坤 王 斌

工程機械產品對材料的性能要求較高，其關鍵零件幾乎都需要通過熱處理工藝賦予或改善其強度、耐磨性、塑性等使用性能，以滿足其特殊工況和結構。以山推SD16標準型推土機為例，80%以上的零件為采購或協作加工，為保持供應商特別是有熱處理工序的供應商的質量穩定和持續供貨能力，使用供應商熱處理系統評估具有重要意義。

熱處理系統評估的目的是確認被評估企業擁有能夠穩定生產和滿足顧客需求產品的能力，并對自身存在的問題進行不斷的改善，其側重于對不良產品的預防，減少在供應鏈中的異動和浪費。然而工程機械行業現在尚無類似汽車行業對熱處理工序評估的標準，本文主要結合對供應商管理和能力評估中遇到的實際問題，從“5M1E”進行展開論述。

一、“5M1E”的基本概念

人員（Manpower）、設備（Machines）、工藝（Methods）、測量（Measurements）、原材料（Materials）、環境（Environment）是造成產品質量波動的6個主要原因。這6個因素的英文名稱的第一個字母是M和E，所以常簡稱為5M1E，也正因此，工程機械供應鏈中的熱處理系統評估要點也圍繞著這6個方面進行展開。

二、熱處理評估要點的具體實施

1.從事熱處理人員的評估要點

熱處理工序相關人員的評估主要是對熱處理技術人員和操作人員的評估，其評估要點見表1。

表1 熱處理技術人員和操作人員評估要點

一般來說，對熱處理后的部件還要進行探傷，以防止在熱處理過程中出現肉眼不可見的裂紋，以造成部件的早期失效。若供應商具有探傷設備，則還應當對其探傷工序人員進行評估，主評估內容為是否具有專職探傷人員以及探傷人員的業務能力。

實施過程中，評估者可根據供應商的規模、供應部件的重要性及要求，對以上各評估要點進行細化評分。

2.熱處理設備評估要點

熱處理的原理是通過控制加熱和冷卻速度從而改變材料的微觀組織，以獲取需要的力學性能。既然涉及到加熱和冷卻就必然需要加熱裝置和冷卻裝置，國內工業熱處理加熱爐按照裝爐方式主要分為網帶爐、臺車爐、箱式爐、多用爐、井式爐及連續推桿爐。

熱處理加熱過程中需要重點控制的兩個點是加熱溫度和溫度均勻性。若這兩點控制不好則極易造成部件硬度、組織以及整體均勻性不能達到技術要求。以推土機履帶用銷套為例，銷套在井式滲碳爐中930℃滲碳，若井式爐爐溫均勻性超差，則會造成爐底部工件到溫而上部工件未到溫，其結果是工藝規定時間內爐底部工件滲層滿足技術要求，而上部滲層未達到技術要求。

加熱過程中兩個控制點采取的控制措施為，由具有檢定資質的部門定期對爐內溫度探頭進行定期校驗，對爐溫的均勻性進行定期校驗。根據國標GB/T9452—2003《熱處理爐有效加熱區測定方法》的規定，結合工程機械零件熱處理的實際要求制定了更加符合工程機械熱處理加熱爐精度的分類，見表2。

對于臺車式加熱爐等需要紙質表紙記錄溫度的設備，還需要在表紙上記錄加熱工件的數量、加熱溫度、加熱開始時間、零件圖號、操作者等信息，以便對產品進行追溯管理。

表2 加熱爐精度分級判定標準

冷卻設備主要評估流量計是否正常工作，噴水套是否暢通無堵塞，淬火水/油槽中水泵工作是否正常工作。

3.熱處理工藝評估要點

熱處理的工藝合理是產品獲得滿足技術要求的必要條件。實際工業生產中，部分供應商廠家為節省成本往往存在“低淬低回”的現象，即淬火溫度低同時回火溫度也低。用此種方法得到的產品雖然硬度滿足要求，但是其加熱時未完全奧氏體化，淬火后得到的馬氏體比例低于正常水平，零件耐磨性將大大降低。

加熱溫度過高容易使金屬晶粒異常長大，淬火后其硬度也能滿足要求，但是會造成零件力學性能惡化，從而導致零件在使用過程中早期失效。

因此，在評估過程中要結合鐵-碳相圖和實際材料對其熱處理工藝進行評估。

4.熱處理測量工具評估要點

微觀結構決定宏觀性能，熱處理后零件的力學性能主要取決于熱處理后組織類型和晶粒大小。判定組織類型和晶粒評級的主要工具是金相顯微鏡。在進行測量工具評估時需要對其金相顯微鏡的放大倍數和清晰度是否能夠滿足實際生產需要進行評估。

熱處理質量檢驗的另一常用測量工具是硬度計。金屬材料常用的硬度計的類型主要是布氏硬度計、洛氏硬度計和里氏硬度計。各種硬度計的使用范圍不同，在進行評估時應根據熱處理零件的實際情況來評判是否使用了合適的硬度計。硬度計的選用一般遵循表3。

表3 硬度計使用范圍

此外，在每次使用硬度計之前還要用標準試塊對硬度計進行校驗。若每天校驗一次，次日校驗發現硬度計示數與標準試塊差別較大，那么前一天的產品就無法判定硬度是否合格。

5.熱處理原材料管理評估要點

原材料對熱處理質量的影響可以說是決定性的，不同鋼廠生產的鋼材質量不同、相同鋼廠不同爐號生產的鋼材質量也不盡相同。鋼材質量不同主要體現在其淬透性不同，淬透性是指在規定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。工業中常用DI值來代表其淬透性，DI值是根據C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、B以及晶粒度計算得出，因此，鋼的淬透性主要取決于其化學成分。不同爐號的材料施以相同的熱處理工藝，所得到的硬度、硬化層等也不會相同，熱處理后的產品就有可能不符合要求。因此，無論是汽車領域還是工程機械領域，一直都在推廣原材料按照爐號進行管理。

原材料除按照爐號管理外還應遵循先進先出的原則。原材料先進先出，是指按照材料入庫的先后順序發放和使用，即先入庫的材料先發放，后入庫的材料后發放。先進先出可以避免一些原材料在存儲過程中發生銹蝕影響后續熱處理，如履帶板型鋼若銹蝕，表面的氧化膜導熱性能較差，使得淬火過程中冷卻速度慢而使材料達不到所需硬度，即“淬不上火”。

除上述兩點外，評估過程中還應評價承擔熱處理工序的供應商原材料采購廠家是否固定，以及原材料生產廠家在同行業中的水平。

6.熱處理環境管理評估要點

熱處理環境變化對熱處理質量有一定的影響，有時甚至是決定性的。我國四季氣溫相差較大，溫度對熱處理淬火冷卻介質溫度和工件的冷卻速度影響較大。如在冬季熱處理時，需要根據淬火冷卻介質類型適當調高或調低淬火冷卻介質濃度，并將未完全冷卻的工件存放在避風處，以防冷速過快而產生裂紋；夏季時應控制淬火冷卻介質溫度，防止淬火液溫度過高使得出現淬火不良。

感應加熱對加熱功率較為敏感，因此，采用感應加熱還應注意加熱設備在用電高峰期和低谷期所設定的功率。當熱處理場所發生改變時，由于電壓、電流以及水質不盡相同，因此需要在進行工藝評審后才能進行批量生產。

三、結語

中國的工程機械經過十年的發展，現在已成為全球工程機械產品產銷量最大的國家。但在行業得到迅速發展的同時，工程機械供應鏈體系建設，特別是熱處理零部件類供應商水平沒有跟上行業的步伐。工程機械復雜的工況和特殊工況需要通過熱處理工序改善其零部件的使用性能，熱處理工序在工程機械供應鏈中占據非常重要的位置，但是現在尚無類似汽車行業中汽車工業小組（AIAG）對熱處理工序評估的標準，熱處理品質目前尚無經濟性判定手段，只有在主機使用一段時間或使用過程中才能表現出來。因此，急需建立適合工程機械的系統的評估系統。