浅析工程机械供应商热处理系统评估要点

山推工程机械股份有限公司（山东济宁 272073）康秀乐 张 坤 王 斌

工程机械产品对材料的性能要求较高，其关键零件几乎都需要通过热处理工艺赋予或改善其强度、耐磨性、塑性等使用性能，以满足其特殊工况和结构。以山推SD16标准型推土机为例，80%以上的零件为采购或协作加工，为保持供应商特别是有热处理工序的供应商的质量稳定和持续供货能力，使用供应商热处理系统评估具有重要意义。

热处理系统评估的目的是确认被评估企业拥有能够稳定生产和满足顾客需求产品的能力，并对自身存在的问题进行不断的改善，其侧重于对不良产品的预防，减少在供应链中的异动和浪费。然而工程机械行业现在尚无类似汽车行业对热处理工序评估的标准，本文主要结合对供应商管理和能力评估中遇到的实际问题，从“5M1E”进行展开论述。

一、“5M1E”的基本概念

人员（Manpower）、设备（Machines）、工艺（Methods）、测量（Measurements）、原材料（Materials）、环境（Environment）是造成产品质量波动的6个主要原因。这6个因素的英文名称的第一个字母是M和E，所以常简称为5M1E，也正因此，工程机械供应链中的热处理系统评估要点也围绕着这6个方面进行展开。

二、热处理评估要点的具体实施

1.从事热处理人员的评估要点

热处理工序相关人员的评估主要是对热处理技术人员和操作人员的评估，其评估要点见表1。

表1 热处理技术人员和操作人员评估要点

一般来说，对热处理后的部件还要进行探伤，以防止在热处理过程中出现肉眼不可见的裂纹，以造成部件的早期失效。若供应商具有探伤设备，则还应当对其探伤工序人员进行评估，主评估内容为是否具有专职探伤人员以及探伤人员的业务能力。

实施过程中，评估者可根据供应商的规模、供应部件的重要性及要求，对以上各评估要点进行细化评分。

2.热处理设备评估要点

热处理的原理是通过控制加热和冷却速度从而改变材料的微观组织，以获取需要的力学性能。既然涉及到加热和冷却就必然需要加热装置和冷却装置，国内工业热处理加热炉按照装炉方式主要分为网带炉、台车炉、箱式炉、多用炉、井式炉及连续推杆炉。

热处理加热过程中需要重点控制的两个点是加热温度和温度均匀性。若这两点控制不好则极易造成部件硬度、组织以及整体均匀性不能达到技术要求。以推土机履带用销套为例，销套在井式渗碳炉中930℃渗碳，若井式炉炉温均匀性超差，则会造成炉底部工件到温而上部工件未到温，其结果是工艺规定时间内炉底部工件渗层满足技术要求，而上部渗层未达到技术要求。

加热过程中两个控制点采取的控制措施为，由具有检定资质的部门定期对炉内温度探头进行定期校验，对炉温的均匀性进行定期校验。根据国标GB/T9452—2003《热处理炉有效加热区测定方法》的规定，结合工程机械零件热处理的实际要求制定了更加符合工程机械热处理加热炉精度的分类，见表2。

对于台车式加热炉等需要纸质表纸记录温度的设备，还需要在表纸上记录加热工件的数量、加热温度、加热开始时间、零件图号、操作者等信息，以便对产品进行追溯管理。

表2 加热炉精度分级判定标准

冷却设备主要评估流量计是否正常工作，喷水套是否畅通无堵塞，淬火水/油槽中水泵工作是否正常工作。

3.热处理工艺评估要点

热处理的工艺合理是产品获得满足技术要求的必要条件。实际工业生产中，部分供应商厂家为节省成本往往存在“低淬低回”的现象，即淬火温度低同时回火温度也低。用此种方法得到的产品虽然硬度满足要求，但是其加热时未完全奥氏体化，淬火后得到的马氏体比例低于正常水平，零件耐磨性将大大降低。

加热温度过高容易使金属晶粒异常长大，淬火后其硬度也能满足要求，但是会造成零件力学性能恶化，从而导致零件在使用过程中早期失效。

因此，在评估过程中要结合铁-碳相图和实际材料对其热处理工艺进行评估。

4.热处理测量工具评估要点

微观结构决定宏观性能，热处理后零件的力学性能主要取决于热处理后组织类型和晶粒大小。判定组织类型和晶粒评级的主要工具是金相显微镜。在进行测量工具评估时需要对其金相显微镜的放大倍数和清晰度是否能够满足实际生产需要进行评估。

热处理质量检验的另一常用测量工具是硬度计。金属材料常用的硬度计的类型主要是布氏硬度计、洛氏硬度计和里氏硬度计。各种硬度计的使用范围不同，在进行评估时应根据热处理零件的实际情况来评判是否使用了合适的硬度计。硬度计的选用一般遵循表3。

表3 硬度计使用范围

此外，在每次使用硬度计之前还要用标准试块对硬度计进行校验。若每天校验一次，次日校验发现硬度计示数与标准试块差别较大，那么前一天的产品就无法判定硬度是否合格。

5.热处理原材料管理评估要点

原材料对热处理质量的影响可以说是决定性的，不同钢厂生产的钢材质量不同、相同钢厂不同炉号生产的钢材质量也不尽相同。钢材质量不同主要体现在其淬透性不同，淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。工业中常用DI值来代表其淬透性，DI值是根据C、Si、Mn、Ni、Cr、Mo、B以及晶粒度计算得出，因此，钢的淬透性主要取决于其化学成分。不同炉号的材料施以相同的热处理工艺，所得到的硬度、硬化层等也不会相同，热处理后的产品就有可能不符合要求。因此，无论是汽车领域还是工程机械领域，一直都在推广原材料按照炉号进行管理。

原材料除按照炉号管理外还应遵循先进先出的原则。原材料先进先出，是指按照材料入库的先后顺序发放和使用，即先入库的材料先发放，后入库的材料后发放。先进先出可以避免一些原材料在存储过程中发生锈蚀影响后续热处理，如履带板型钢若锈蚀，表面的氧化膜导热性能较差，使得淬火过程中冷却速度慢而使材料达不到所需硬度，即“淬不上火”。

除上述两点外，评估过程中还应评价承担热处理工序的供应商原材料采购厂家是否固定，以及原材料生产厂家在同行业中的水平。

6.热处理环境管理评估要点

热处理环境变化对热处理质量有一定的影响，有时甚至是决定性的。我国四季气温相差较大，温度对热处理淬火冷却介质温度和工件的冷却速度影响较大。如在冬季热处理时，需要根据淬火冷却介质类型适当调高或调低淬火冷却介质浓度，并将未完全冷却的工件存放在避风处，以防冷速过快而产生裂纹；夏季时应控制淬火冷却介质温度，防止淬火液温度过高使得出现淬火不良。

感应加热对加热功率较为敏感，因此，采用感应加热还应注意加热设备在用电高峰期和低谷期所设定的功率。当热处理场所发生改变时，由于电压、电流以及水质不尽相同，因此需要在进行工艺评审后才能进行批量生产。

三、结语

中国的工程机械经过十年的发展，现在已成为全球工程机械产品产销量最大的国家。但在行业得到迅速发展的同时，工程机械供应链体系建设，特别是热处理零部件类供应商水平没有跟上行业的步伐。工程机械复杂的工况和特殊工况需要通过热处理工序改善其零部件的使用性能，热处理工序在工程机械供应链中占据非常重要的位置，但是现在尚无类似汽车行业中汽车工业小组（AIAG）对热处理工序评估的标准，热处理品质目前尚无经济性判定手段，只有在主机使用一段时间或使用过程中才能表现出来。因此，急需建立适合工程机械的系统的评估系统。