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，為此推動了質(zhì)量管理和質(zhì)量控制方面的進步，加速了與世界接軌的進程，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)準的國標(biāo)、國軍標(biāo)，并廣泛宣貫，組織認證，目前通過ISO 9000系列標(biāo)準認證已成為各企業(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)準認證就更為重要，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，是機械制造工程的重要組成部分。熱處理特點之一是屬

2、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，甚至對每一個零件來說，檢測都只是個別的、局部的，無論如何都不能達到對熱處理質(zhì)量100%的檢測，檢驗不能完全反映整批零件或整個零件的熱處理質(zhì)量。,4,第二個特點是熱處理質(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)生嚴重的機械事故，造成損失更大。因此，從質(zhì)量控制觀點來看，熱處理屬于特種工藝，要采取

3、特殊措施，實施全面質(zhì)量控制，制定專門的工藝規(guī)程和檢驗規(guī)程。在ISO 9000系列標(biāo)準認證中，對熱處理都特別給予關(guān)注，都列為必檢內(nèi)容。,5,ISO 9000系列標(biāo)準中強調(diào)從“人機料法環(huán)”諸因素的全面質(zhì)量控制，人（Man）、機（Machine）、料（Material）、法（Method）、環(huán)（Environment）,這就是通常所說的4MIE。為實現(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，包括航空標(biāo)準“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”、機械標(biāo)準“JB/T10175-2000熱處理質(zhì)量控制要求”等。近年來，在宣貫熱處理全

4、面質(zhì)量控制標(biāo)準推動下，我國熱處理技術(shù)發(fā)展和進步很快。,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，就是對零件在整個熱處理過程中一切影響因素實施全面控制。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環(huán)節(jié)都實行質(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、技術(shù)文件資料控制等。,7,實行熱處理全面質(zhì)量控制就是改變過去傳統(tǒng)的單純靠最終檢驗被動把關(guān)來保證質(zhì)量的觀念和制度，實行以預(yù)防為主，預(yù)防與檢驗結(jié)合的主動控制質(zhì)量保證模式，把重點轉(zhuǎn)移到質(zhì)量形成過程的控制上來，

5、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)一在一個整體之中。,8,三、人員素質(zhì)控制,因為熱處理生產(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。熱處理各類人員應(yīng)具有相應(yīng)專業(yè)知識和技能，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。堅持培訓(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)，并有一定實踐經(jīng)驗。 熱處理工、儀表員、金相試驗員、檢驗員等都應(yīng)按工人等級應(yīng)知應(yīng)會要求進行

6、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。 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、進料庫房、成品

7、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，危險工序應(yīng)有單獨隔開房間。 各種儀表應(yīng)遠離灰塵、腐蝕性煙氣和振動不大地方，環(huán)境溫度符合儀表要求，保證儀表正常運行，新的熱處理廠房已采用微機集散控制或儀表集中控制。,12,（2）溫度 熱處理的加熱和冷卻對周圍環(huán)境有影響，同時生產(chǎn)環(huán)境也影響熱處理工藝的正確實施，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

8、求實施的必要條件，熱處理工序光照度應(yīng)不低于50lx，必要時應(yīng)在儀表柜加裝單獨照明。 （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，影響熱處理質(zhì)量，嚴重時導(dǎo)致聽力下降。熱處理車間噪音一般應(yīng)低于85dB，強噪音作業(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，以便準確反映加熱實際情況，另一支熱電偶接控溫儀表，進行爐子溫度的自動控制，

9、此外這兩支熱電偶中應(yīng)有一支并聯(lián)報警裝置，一旦出現(xiàn)超溫時能自動報警并切斷電源，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、報警三者分別獨立的系統(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)能準確地反映出真實溫度，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)，這是一個漸進的過程，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，都會影響爐溫溫度準確性。為了使現(xiàn)場使用的溫度測量系統(tǒng)能準確反映熱處理爐溫度，還應(yīng)對該系統(tǒng)準確程度定期進行檢驗，稱之為

10、“隨爐檢驗”，一般規(guī)定每周檢測一次。隨爐檢驗時還需再裝一支檢驗熱電偶，檢驗熱電偶熱端應(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等精度較高儀表在爐子處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下進行，一般在熱處理保溫階段測試。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、類爐子應(yīng)不超過1，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，及時排除，也可采取溫度補償器修正。,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)

11、能準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。 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）保護氣氛類別和

12、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、單點法，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)的測定進行。爐溫均勻性實行掛牌管理，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

13、效工作區(qū)內(nèi)加熱，這樣才真正達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 真空熱處理爐一個很重要指標(biāo)是壓升率。為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)及時測試壓升率，在正常工作條件下也應(yīng)定期（每月）檢測。,23,2）氣

14、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。 保護氣氛爐對鋼件熱處理后，表面脫碳層深度應(yīng)達到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要求，試樣放置位置參照爐溫均勻性檢測中熱電偶布點位置。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

15、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)有的擴散現(xiàn)象。 感應(yīng)熱處理加熱電源輸出功率及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)熱處理機床和限時裝置應(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 各種淬火槽的使用溫度,29,四、工藝材料

16、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)準或技術(shù)條件、出廠入廠化驗及槽液定期分析。 全國熱處理標(biāo)委會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項標(biāo)準。各種熱處理工藝材料應(yīng)符合相關(guān)的標(biāo)準，出廠入廠應(yīng)進行分析和化驗，常見工藝材料技術(shù)要求和推薦復(fù)驗項目見表6。 常用熱處理槽液的技術(shù)要求和分析化驗周期見表7。,30,表6 常用工藝材料技術(shù)要求及推薦的復(fù)驗項目,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)備的類型和級別。 對于鋼制零

17、件，熱處理加熱溫度公差一般為10（個別8.3）。須選用類以上的爐子。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。真空熱處理或保護熱處理時，還須注意不能產(chǎn)生表面元素貧化和增氫。淬火轉(zhuǎn)移時間25s，超高強度鋼零件淬火與回火之間的時間間隔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)選用類以上的爐子，個別零件要求3，必須選用類爐子。淬火轉(zhuǎn)移時間一般要求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淬火介質(zhì)水溶液。熱處理后還須進行一系列特殊檢查，包括電導(dǎo)率檢查、過熱過燒

18、檢查、包鋁層擴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)移時間為：厚度5mm，6s；厚度525mm，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)都必須嚴格按行業(yè)標(biāo)準、企業(yè)標(biāo)準及工藝規(guī)程進行，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)，是提高和改進質(zhì)量的信息來源，一旦發(fā)生質(zhì)量事故，可以據(jù)此進行質(zhì)量跟蹤，如某型號航空發(fā)動機的Cr17Ni2鋼制壓氣機葉片，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