熱處理全面質(zhì)量控制

1、1,熱處理全面質(zhì)量控制,2,一、前言,改革開放以來，我國與國際交往不斷增加，隨著國際貿(mào)易的發(fā)展，市場競爭越來越激烈，質(zhì)量戰(zhàn)趨于白熱化，為此推動(dòng)了質(zhì)量管理和質(zhì)量控制方面的進(jìn)步，加速了與世界接軌的進(jìn)程，在全國范圍掀起了“ISO 9000熱潮”，制定了等效采用ISO 9000系列標(biāo)準(zhǔn)的國標(biāo)、國軍標(biāo)，并廣泛宣貫，組織認(rèn)證，目前通過ISO 9000系列標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證已成為各企業(yè)質(zhì)量上檔次的標(biāo)志，在迎接我國加入WTO過程中，取得ISO 9000系列標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)

2、證就更為重要，更為迫切。,3,熱處理是通過改變材料組織使機(jī)械零件或產(chǎn)品獲得所需性能并保證使用安全可靠的工藝過程，是機(jī)械制造工程的重要組成部分。熱處理特點(diǎn)之一是屬于“內(nèi)科”，熱處理質(zhì)量一般需通過使用專門儀器對零件或隨爐試樣進(jìn)行檢測，由于受到檢測抽檢率和檢測部位的限制，對于每一爐批熱處理零件，甚至對每一個(gè)零件來說，檢測都只是個(gè)別的、局部的，無論如何都不能達(dá)到對熱處理質(zhì)量100%的檢測，檢驗(yàn)不能完全反映整批零件或整個(gè)零件的熱處理質(zhì)量。,4,第

3、二個(gè)特點(diǎn)是熱處理質(zhì)量影響大，熱處理生產(chǎn)成爐批量投入，連續(xù)生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問題，對生產(chǎn)和產(chǎn)品的影響面很大；另一方面熱處理對象大部分是經(jīng)過加工的半成品件或成品件，如果出現(xiàn)熱處理質(zhì)量問題，其損失都很大；更主要的是熱處理缺陷漏檢很容易發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械事故，造成損失更大。因此，從質(zhì)量控制觀點(diǎn)來看，熱處理屬于特種工藝，要采取特殊措施，實(shí)施全面質(zhì)量控制，制定專門的工藝規(guī)程和檢驗(yàn)規(guī)程。在ISO 9000系列標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中，對熱處理都特別給予關(guān)注，都列

4、為必檢內(nèi)容。,5,ISO 9000系列標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)從“人機(jī)料法環(huán)”諸因素的全面質(zhì)量控制，人（Man）、機(jī)（Machine）、料（Material）、法（Method）、環(huán)（Environment）,這就是通常所說的4MIE。為實(shí)現(xiàn)上述要求，熱處理行業(yè)制訂了熱處理全面質(zhì)量控制方面的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括航空標(biāo)準(zhǔn)“HB5354-94熱處理工藝質(zhì)量控制”、國軍標(biāo)“GJB509A-95熱處理工藝質(zhì)量控制要求”、機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)“JB/T10175-2000熱處理

5、質(zhì)量控制要求”等。近年來，在宣貫熱處理全面質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)下，我國熱處理技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步很快。,6,二、熱處理全面質(zhì)量控制的概念,熱處理全面質(zhì)量控制，就是對零件在整個(gè)熱處理過程中一切影響因素實(shí)施全面控制。全體熱處理有關(guān)人員都參與熱處理質(zhì)量工作，對熱處理過程每一個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)行質(zhì)量控制，包括基礎(chǔ)條件質(zhì)量控制、熱處理前質(zhì)量控制、熱處理中質(zhì)量控制、熱處理后質(zhì)量控制，如圖1所示，其中主要是人員素質(zhì)控制、設(shè)備與儀表控制、工藝材料及槽液控制、工藝控制、技

6、術(shù)文件資料控制等。,7,實(shí)行熱處理全面質(zhì)量控制就是改變過去傳統(tǒng)的單純靠最終檢驗(yàn)被動(dòng)把關(guān)來保證質(zhì)量的觀念和制度，實(shí)行以預(yù)防為主，預(yù)防與檢驗(yàn)結(jié)合的主動(dòng)控制質(zhì)量保證模式，把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到質(zhì)量形成過程的控制上來，把熱處理缺陷消滅在質(zhì)量形成過程中。熱處理全面質(zhì)量控制是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，把專業(yè)技術(shù)、管理技術(shù)和科學(xué)方法集中統(tǒng)一在一個(gè)整體之中。,8,三、人員素質(zhì)控制,因?yàn)闊崽幚砩a(chǎn)過程每一步驟都是由人操作完成的，所以人員素質(zhì)是確保質(zhì)量的根本要素。熱處理各類人員

7、應(yīng)具有相應(yīng)專業(yè)知識(shí)和技能，熟悉有關(guān)技術(shù)文件和規(guī)章制度，還應(yīng)了解質(zhì)量控制和管理基本知識(shí)。堅(jiān)持培訓(xùn)、考核、發(fā)證和持證上崗等一系措施和辦法。有些關(guān)鍵零件的熱處理，還明確規(guī)定由一定等級(jí)以上工人操作。,9,熱處理生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量控制的管理人員應(yīng)具有一定的專業(yè)理論水平，熟悉本職業(yè)務(wù)，并有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 熱處理工、儀表員、金相試驗(yàn)員、檢驗(yàn)員等都應(yīng)按工人等級(jí)應(yīng)知應(yīng)會(huì)要求進(jìn)行培訓(xùn)，考核合格。 關(guān)于工人培訓(xùn)、考核、取證和持證上崗工作已引起國家

8、有關(guān)部門的重視，最近還專門發(fā)文作了明確規(guī)定和要求。為適應(yīng)這種形勢，中國熱協(xié)正在全國范圍內(nèi)組織對熱處理人員培訓(xùn)、考核、發(fā)證。,10,四、作業(yè)環(huán)境控制,（1）廠房 熱處理車間應(yīng)有足夠的生產(chǎn)面積和輔助面積。生產(chǎn)面積應(yīng)能滿足按設(shè)備技術(shù)要求和技安要求擺放各種設(shè)備，還要保證安全操作。此外，根據(jù)質(zhì)量控制要求，生產(chǎn)現(xiàn)場要把不同熱處理狀態(tài)的工件區(qū)分開，分別擺放，所以熱處理車間要有待處理工件、合格品工件，不合格品工件、返修工件、廢品隔離的擺放場地。

9、 熱處理車間應(yīng)具有下列輔助面積：工藝材料和輔助材料存放室、備件備品存放室、工夾具存放室、進(jìn)料庫房、成品庫房以及辦公室、更衣室、浴室等。,11,,熱處理廠房應(yīng)具有良好通風(fēng)，以利于排放放有害氣體，產(chǎn)生有害物質(zhì)的設(shè)備還要設(shè)置專門抽風(fēng)、排塵和過濾裝置，危險(xiǎn)工序應(yīng)有單獨(dú)隔開房間。 各種儀表應(yīng)遠(yuǎn)離灰塵、腐蝕性煙氣和振動(dòng)不大地方，環(huán)境溫度符合儀表要求，保證儀表正常運(yùn)行，新的熱處理廠房已采用微機(jī)集散控制或儀表集中控制。,12,（2）溫度

10、 熱處理的加熱和冷卻對周圍環(huán)境有影響，同時(shí)生產(chǎn)環(huán)境也影響熱處理工藝的正確實(shí)施，導(dǎo)致熱處理工件質(zhì)量一致性差，甚至出現(xiàn)不合格品和畸變開裂。因此熱處理作業(yè)溫度夏天一般不超過當(dāng)?shù)貧鉁氐?~10℃，冬季溫度應(yīng)不低于10℃。,13,（3）照明和采光良好的照明和采光是保證熱處理工序正確無誤按工藝要求實(shí)施的必要條件，熱處理工序光照度應(yīng)不低于50lx，必要時(shí)應(yīng)在儀表柜加裝單獨(dú)照明。 （4）噪音噪音過大影響現(xiàn)場各類人員的情緒，容易造成誤操作，影響熱

11、處理質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致聽力下降。熱處理車間噪音一般應(yīng)低于85dB，強(qiáng)噪音作業(yè)（如吹砂，噴丸等）應(yīng)在封閉房間。,14,五、設(shè)備與儀表控制,（1）溫度儀表及控制系統(tǒng) 為了使熱處理加熱溫度滿足工藝要求，熱處理爐應(yīng)配置合適的溫度控制記錄儀表。為了防止熱電偶及儀表故障造成溫度失控，引起“跑溫”，熱處理爐每一個(gè)加熱區(qū)均應(yīng)配置兩支熱電偶，其中一支熱電偶安放在有效加熱區(qū)內(nèi)，連接溫度記錄儀表，以便準(zhǔn)確反映加熱實(shí)際情況，另一支熱電偶接控溫儀表，進(jìn)行爐

12、子溫度的自動(dòng)控制，此外這兩支熱電偶中應(yīng)有一支并聯(lián)報(bào)警裝置，一旦出現(xiàn)超溫時(shí)能自動(dòng)報(bào)警并切斷電源，這種配置稱之為“雙聯(lián)溫度系統(tǒng)”，另外還可采用控溫、記錄、報(bào)警三者分別獨(dú)立的系統(tǒng)，稱之為“三聯(lián)溫度系統(tǒng)”。,15,熱處理爐的溫度測量裝置應(yīng)能準(zhǔn)確地反映出真實(shí)溫度，具有足夠的精度、可靠性和穩(wěn)定性。溫度測量裝置包括熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線及儀表，都應(yīng)符合要求，并定期檢定合格。,16,現(xiàn)場使用的溫度測量儀表，由于環(huán)境氣氛和溫度的影響，可能老化或變質(zhì)，這是一個(gè)漸

13、進(jìn)的過程，由量變到質(zhì)變的過程，但熱電偶或溫度儀表性能任何變化，都會(huì)影響爐溫溫度準(zhǔn)確性。為了使現(xiàn)場使用的溫度測量系統(tǒng)能準(zhǔn)確反映熱處理爐溫度，還應(yīng)對該系統(tǒng)準(zhǔn)確程度定期進(jìn)行檢驗(yàn)，稱之為“隨爐檢驗(yàn)”，一般規(guī)定每周檢測一次。隨爐檢驗(yàn)時(shí)還需再裝一支檢驗(yàn)熱電偶，檢驗(yàn)熱電偶熱端應(yīng)放在有效加熱區(qū)內(nèi)，與溫度記錄系統(tǒng)熱電偶熱端距離小于50mm， 這樣可以避免測溫位置的影響。檢測可用手提電位差計(jì)等精度較高儀表在爐子處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行，一般在熱處理保溫階段測試

14、。隨爐檢測的溫度經(jīng)誤差修正后與溫度記錄儀指示比較，兩者之差對于Ⅰ、Ⅱ類爐子應(yīng)不超過1℃，Ⅲ~Ⅵ類爐應(yīng)不超過3℃。如果超過上述規(guī)定范圍，應(yīng)查明原因，及時(shí)排除，也可采取溫度補(bǔ)償器修正。,17,（2）熱處理爐的爐溫均勻性 為了使熱處理零件達(dá)到預(yù)期的使用性能，在熱處理加熱過程中，全部零件及零件的所有部位均應(yīng)處于熱處理工藝參數(shù)要求的溫度范圍內(nèi)，為此，熱處理爐應(yīng)能準(zhǔn)確的控制和記錄加熱溫度，并保證爐膛中工作區(qū)各處的爐溫均勻一致。

15、 熱處理爐爐膛工作區(qū)內(nèi)各處溫度均勻一致的程度一般用“爐溫均勻性”（也稱保溫精度）來表示。所謂爐溫均勻性，是指爐子在熱穩(wěn)定狀態(tài)下溫度自動(dòng)記錄儀表指示的溫度（經(jīng)誤差修正）與工作區(qū)內(nèi)各檢測點(diǎn)的溫度之間最大溫度差。熱處理爐根據(jù)爐溫均勻性分為六類，其技術(shù)要求如表1所示。,18,表1 熱處理爐依爐溫均勻性分類及技術(shù)要求,19,具有下列條件之一者，均應(yīng)檢測爐溫均勻性； 1）新添置的熱處理爐正式投產(chǎn)前，或者閑置半年以上重新啟用； 2）經(jīng)大修或技

16、術(shù)改造后； 3）熱處理爐生產(chǎn)對象或工藝變更，需要改變有效加熱區(qū)尺寸或使用溫度范圍； 4）保護(hù)氣氛類別和使用量發(fā)生重大變化； 5）控溫或測溫?zé)犭娕嘉恢酶淖儯?6）發(fā)生質(zhì)量事故，分析認(rèn)為可能與爐溫不均勻有關(guān)； 7）定期檢測。推薦的定期檢測周期及溫度儀表檢測周期如表2所示。,20,,表2 推薦爐溫均勻性和溫度儀表檢測周期,21,爐溫均勻性一般在空載條件下測定，如有必要也可在半載或滿載情況測定。測定方法多采用體積法，也可采用截面法、

17、單點(diǎn)法，爐溫均勻性測試可參照GB9452-88《熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法》和JB/T6049-92《熱處理有效加熱區(qū)的測定》進(jìn)行。爐溫均勻性實(shí)行掛牌管理，明確標(biāo)明爐子的有效工作區(qū)尺寸和部位、爐子類別、本次和下次檢定日期等。在熱處理生產(chǎn)過程中，還要按熱處理工藝要求把處理的工件放置到有效工作區(qū)內(nèi)加熱，這樣才真正達(dá)到爐溫均勻性檢測和管理的目的。,22,（3）熱處理爐氣氛控制 1）真空爐 真空熱處理爐一個(gè)很重要指標(biāo)是壓升率。為

18、了防止真空熱處理過程中零件與周圍空氣接觸，必須預(yù)防周圍空氣進(jìn)入真空熱處理爐，這就對真空熱處理爐漏氣提出要求，一般以壓升率指標(biāo)來控制，新真空熱處理爐壓升率應(yīng)小于0.67Pa/h（引進(jìn)真空爐應(yīng)小于0.268Pa/h），使用中的真空熱處理爐壓升率不應(yīng)高于1.33Pa/h。壓升率按GB10066.1-88規(guī)定，在空爐冷態(tài)條件下測定，新爐子在使用前、設(shè)備大修后、更換密封元件后、長期不用重新使用前均應(yīng)及時(shí)測試壓升率，在正常工作條件下也應(yīng)定期（每月）

19、檢測。,23,2）氣氛爐 可控氣氛爐的爐內(nèi)氣氛應(yīng)能控制和調(diào)節(jié)，以滿足熱處理工藝要求。導(dǎo)入爐內(nèi)的氣氛不能直接沖刷零件，也不能含有對零件有害的成分，爐內(nèi)氣氛不應(yīng)使被加熱的零件表面產(chǎn)生超過技術(shù)文件規(guī)定深度的脫碳、增碳、增氮及腐蝕等現(xiàn)象。 保護(hù)氣氛爐對鋼件熱處理后，表面脫碳層深度應(yīng)達(dá)到≤0.075mm,24,氣體滲碳（含碳氮共滲）爐、氣體滲氮（含氮碳共滲）爐除滿足有效加熱區(qū)爐溫均勻性要求外，還應(yīng)滿足滲層深度均勻性和表面硬度均勻性

20、要求，試樣放置位置參照爐溫均勻性檢測中熱電偶布點(diǎn)位置。滲碳爐和滲氮爐滲層有效硬化層深度偏差應(yīng)符合表3和表4要求 。,25,表3 滲碳爐有效硬化層深度偏差值（mm）,26,表4 滲氮爐有效硬化層深度偏差值（mm）,27,（4）其他要求 對于熱處理加熱包鋁鋁合金零件的設(shè)備，要求具有足夠的加熱能力，以保證固溶處理加熱時(shí)盡快回復(fù)到溫，防止包鋁層與基體之間發(fā)生不應(yīng)有的擴(kuò)散現(xiàn)象。 感應(yīng)熱處理加熱電源輸出功率及

21、頻率必須滿足熱處理要求，輸出功率控制在±5%，或輸出電壓在±2.5%范圍內(nèi)。感應(yīng)熱處理機(jī)床和限時(shí)裝置應(yīng)滿足工藝要求。,28,（5）淬火槽控制 淬火槽按淬火介質(zhì)可分為淬火油槽、淬火水槽等。各種淬火槽都有一定使用溫度限制（見表5）。為此淬火槽應(yīng)配置冷卻與加熱裝置，并配備一定精度的溫度指示儀表，淬火槽溫度指標(biāo)儀表精度一般為±5℃，鋁合金和鈹青銅零件淬火水槽為±1℃。,表5 各種淬

22、火槽的使用溫度,29,四、工藝材料及槽液控制,對熱處理工藝材料的要求是在保證熱處理過程正確實(shí)施前提下不應(yīng)對工件產(chǎn)生有害影響。熱處理工藝材料及槽液控制的主要內(nèi)容，包括建立標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件、出廠入廠化驗(yàn)及槽液定期分析。 全國熱處理標(biāo)委會(huì)已組織制定了熱處理用鹽、熱處理用氣體、淬火介質(zhì)、滲劑、涂料等五大類10項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。各種熱處理工藝材料應(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，出廠入廠應(yīng)進(jìn)行分析和化驗(yàn)，常見工藝材料技術(shù)要求和推薦復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目見表6。 常用熱處理槽液

23、的技術(shù)要求和分析化驗(yàn)周期見表7。,30,表6 常用工藝材料技術(shù)要求及推薦的復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目,31,32,表7 槽液技術(shù)要求和分析周期,33,根據(jù)工件的材料、技術(shù)要求和工藝合理地選擇加熱設(shè)備的類型和級(jí)別。 對于鋼制零件，熱處理加熱溫度公差一般為±10℃（個(gè)別±8.3℃）。須選用Ⅲ類以上的爐子。重要零件熱處理的脫碳層≤0.0075mm，不能有全脫碳層，也不允許有增碳、增氮及晶間腐蝕等缺陷。真空熱處理或保護(hù)熱處理時(shí)，還須注

24、意不能產(chǎn)生表面元素貧化和增氫。淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間≤25s，超高強(qiáng)度鋼零件淬火與回火之間的時(shí)間間隔≤1h。,七、工藝控制,34,對于鋁合金零件，熱處理加熱溫度公差一般為±5℃，應(yīng)選用Ⅱ類以上的爐子，個(gè)別零件要求±3℃，必須選用Ⅰ類爐子。淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間一般要求≤15s，薄壁零件要求≤5s、7s、10s。淬火介質(zhì)除用普通水之外，為了減少淬火變形，有些零件必須使用有機(jī)淬火介質(zhì)水溶液。熱處理后還須進(jìn)行一系列特殊檢查，包括電導(dǎo)率檢查、過

25、熱過燒檢查、包鋁層擴(kuò)散檢查和晶間腐蝕檢查等。 對于鈦合金零件，熱處理加熱溫度公差要求≤±10℃。淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間為：厚度＜5mm，≤6s；厚度5~25mm，≤8s；厚度＞25mm,≤12s。熱處理不能有增氫和有一定限制的氧化層。 此外，還應(yīng)根據(jù)工件的材料種類、熱處理要求，合理選擇加熱介質(zhì)。焊接件、鑄件、鍍銅件、銅合金件以及粉末冶金件，一般不允許在鹽浴爐中加熱。,35,八、技術(shù)文件資料控制,熱處理生產(chǎn)都必須嚴(yán)格按

26、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及工藝規(guī)程進(jìn)行，并做好執(zhí)行情況和質(zhì)量情況的原始記錄，盡量采用自動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)。技術(shù)文件和原始記錄都必須妥蓋保存一定期限。這些資料是質(zhì)量管理必不可少的根據(jù)，是提高和改進(jìn)質(zhì)量的信息來源，一旦發(fā)生質(zhì)量事故，可以據(jù)此進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，如某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的Cr17Ni2鋼制壓氣機(jī)葉片，曾發(fā)生因堆冷導(dǎo)致冷卻不足，引起晶間腐蝕提前斷裂。故障分析清楚之后，根據(jù)原始記錄劃分了批次范圍，把采用堆冷的葉片全部換下來，避免了再次事故。此外，記錄和保

27、存原始數(shù)據(jù)，還有利于提高各類人員的責(zé)任心。 技術(shù)文件和資料包括說明書、操作規(guī)程、工藝規(guī)程、流程卡、生產(chǎn)記錄卡、溫度儀表記錄紙、質(zhì)量檢驗(yàn)記錄、合格證，以及設(shè)備、儀表、工藝材料和人員資格等原始情況等。,36,九、結(jié)束語,全面質(zhì)量控制雖然增加了一些工作，但由于可以隨時(shí)掌握質(zhì)量動(dòng)態(tài)，把質(zhì)量事故消滅在萌芽狀態(tài)，減少和避免了質(zhì)量問題，從而大大減少了生產(chǎn)和檢驗(yàn)的人力、物力及時(shí)間浪費(fèi)，創(chuàng)造更高的熱處理質(zhì)量和效益，所以全面質(zhì)量控制是一件事半功倍的舉