热处理车间过程质量分析和管理

现代企业生产的质量控制正在由最终检验一点向多点扩散，强调面向过程的质量管理，且管理重心不断向前移动。热处理处于产品零件制造过程的前、后期，其质量的好坏对整机产品的质量特性、配套生产、提高生产率及企业的信誉都会产生很大影响。因此，根据质量管理新模式：质量计划→质量控制→质量改进，需要对影响热处理过程质量的因素进行分析，以便更好地控制其过程质量，科学地、经济地生产出用户满意的产品。

1.热处理车间生产的特殊性

ISO9001:2008标准中对特殊过程的定义是：“过程的输出不能由后续的监视或测量加以验证，使问题在产品使用后或服务交付后才显现”。热处理过程的质量特性不能通过检验和试验完全验证，往往在使用后才能暴露出来，金相组织也不能通过生产中经常使用的硬度测试来确定，必须破坏后取样进行金相分析才能得知。生产中经常出现硬度合格而组织不合格造成质量隐患或导致质量特性降低。在热处理过程中，由于下述原因往往使过程的难度加大。

（1）仅有过程质量的检验不能全面反映过程质量的状况。

（2）过程质量的结果往往到过程结束后才能得到反馈。

（3）把质量控制看成只是管理和工程技术人员的事或把质量控制局限化。

（4）信息反馈的零乱和不完整，渠道不畅通，体制不健全，难以对过程采取有效及时控制。

2.热处理过程的质量问题

在生产过程中，具体的质量现象通常表现在热处理零件结构设计、原材料质量控制、技术文件的质量保证、工艺材料的质量控制、工艺执行情况、设备运行状况、操作者水平和状态等方面。热处理过程质量分析管理系统见表1。

（1）零件设计质量

设计质量是质量控制的起点，直接影响产品的质量特性、制造难易程度和使用寿命。对热处理件来说，设计过程中必须考虑几何形状、选择材料、不产生热处理缺陷（如变形、开裂等）。要提高热处理工艺的设计质量，充分考虑零件热处理过程中的难易程度，花费成本和生产周期等。

（2）原材料

零件是由各种钢材制造出来的，如果钢材本身存在着各种缺陷和问题，就可能在热处理时被扩大，或者引发热处理缺陷和问题，从而影响零件的热处理质量，甚至使零件报废。

（3）锻造质量

相当数量的热处理零件经过锻造，再经机械加工成形后进入热处理过程，锻造的目的不仅仅是使零件粗略成形，还有一个重要目的是通过锻造改变碳化物分布，提高内部组织质量。而锻造后留在钢中的缺陷，又会对热处理质量产生很大影响，如锻造裂纹、组织不均匀性、过烧和外观缺陷等。

（4）机械加工质量

机械加工零件的表面质量对该零件的热处理性能有重要影响。机械加工造成的残余应力，可能使零件热处理时产生变形或废品。粗糙的表面、划痕、刀纹等均会造成应力集中，导致热处理裂纹的产生。

（5）热处理炉

热处理工艺是由热处理炉实现的。零件的加热质量主要取决于热处理炉，即热处理炉本身的设计合理性、密封性、保温性、炉温均匀性以及炉内构件、炉温控制、气氛控制等。

（6）热处理加热质量

用热处理方法改变材料的内部组织结构，通常都要先将零件放入热处理炉中加热到一定温度进行奥氏体化，为以后冷却转变准备组织。加热质量对零件性能有直接影响。主要通过加热温度、加热速度、保温时间来控制机体组织组成物的数量和均匀性，碳化物组织形态、晶粒大小等。不应有欠热、过热、氧化、脱碳等缺陷，避免产生热裂纹。防止零件放置不当，加热温度不均匀而引起零件变形等。

（7）热处理冷却质量

零件奥氏体化后的冷却质量是提高零件热处理质量的关键。零件冷却后的组织结构状态，应力类型和大小对零件的性能有很大影响。必须根据零件的材质、大小，正确选择冷却介质、冷却速度、冷却方法以取得应有的冷却效果。避免产生淬火裂纹，变形，硬度不均匀，淬火不完全等缺陷。

（8）热处理后的质量

热处理后的辅助处理及缺陷预防也是热处理质量控制的一个重要方面。零件经各种热处理后，表面可能附着氧化皮、残盐、油迹等污物，不仅影响外观，还会对零件产生腐蚀和破坏，必须清理干净。还需进行校直、矫正、防锈等处理，并要防止发生磨削裂纹、电火花加工裂纹、机械损伤及其他缺陷。

表1  热处理过程质量分析管理系统

3.质量过程变量分析

从质量管理体系而言，影响过程质量的因素通常包括五个方面。即人、机、料、法、环。

（1）人

主要包括人的技能、体力、情感、主观能动性、责任心等。

人在所有因素中是起决定作用的，是最活跃的过程变量。人的因素中，技能和体力是经常强调的，因为它和过程质量直接相关。而被忽略的是人的情感和责任心，它们对过程质量的长期稳定有着至关重要的作用。

（2）机

主要包括加热炉、温度控制系统、冷却设备等。

常用的热处理加热设备：电阻炉、盐浴炉、渗碳炉等设备，极可能产生温度不均，保温性能下降等。而高、中频表面加热设备，随着使用时间的延长，也存在加热功率不足而影响加热速度及质量。温度控制系统的精确度，灵敏度等也是维持质量稳定的关键因素。

（3）料

即原材料和热处理工艺材料。

制造零件的原材料是一个较难控制而对零件热处理质量有较大影响的过程变量。料的影响没有规律性，原因很多，有偏析、疏松、夹杂、白点、应力等。

（4）法

即过程采用的标准，工艺文件等。

工艺文件是用来指导操作者生产的，因此，除了保证有关文件的完整、正确外，还必须确保操作者使用的文件是有效版本。防止诸如“临时工艺”等类文件的超期使用。

（5）环

即环境。涉及温度、湿度、噪声、烟尘、整洁程度、通风等。

热处理过程中，环境对过程的质量影响极大。特别是温度、烟尘、噪音等因素，直接影响操作者正常技能水平的发挥，进而影响过程质量。环境整洁，定置管理等是文明生产的标志。还能防止混料等事故的发生。

综上所述，影响热处理质量的因素至少包括人、机、料、法、环五个变量。它们并不是相互独立的，它们往往彼此联系，相互作用。表2给出了热处理过程常见质量缺陷与过程变量的相关性。

表2  热处理过程质量及其影响因素

注：●表示相关；━表示不相关

从中可以看出热处理质量缺陷与人和原材料的相关性最大。相关程度越大越难控制。

4.过程质量的控制和提高

（1）车间必须拥有足够的能胜任热处理工作的人员。这些人应当接受专业知识的培训，在工艺和材料处理方面有一定的理论知识和实践经验。还要营造一个良好的工作氛围，对质量有影响的人员应有一定的职权。员工的待遇、安全、健康保障要从制度上来保证，以发挥员工的责任心和主观能动性。

（2）有好的热处理设备，才有好的热处理质量。随着设备的更新换代及设备自动化水平的提高，设备的工艺性能对产品质量影响极大。好的设备也一定要有好的维护保养作保证，即一、二、三级保养和维修，以确保设备的良好精度。

（3）原材料质量及锻造质量对产品零件的热处理质量影响极大。行之有效的解决办法是加强原材料进厂检验，分清批次进行全程跟踪。还要严格锻造工艺，加强对锻后缺陷的检查，并针对情况调整预先热处理工艺，使进入热处理强化过程的内部组织缺陷减少到最低程度。

（4）对热处理过程来说，除提高设计质量，合理选择用钢外，选择恰当的热处理工艺流程，直接关系到热处理零件的最终质量。要针对不同材料和技术要求，零件形状和生产条件，同时考虑工艺的先进性，技术上的可能性和经济上的合理性提出切实可行的热处理工艺方法，以获得所需的组织结构，使零件能最大限度地满足强度、硬度、耐磨性等使用性能及要求。

（5）热处理是水、电、油、火，声、烟、磁、热，酸、碱、盐、毒的集中场所，工作环境十分恶劣。为确保安全生产，应按照国家安全质量标准的要求和公司的实际情况进行治理。如：加强天窗的改造，保证车间的通风。增加温度调整措施减少和避免员工中署。加强安全措施的检查和隐患的整改，加强现场定置管理预防物流过程质量问题的发生。经过这些改善使员工心情舒畅，最终使产品质量提高。

5.结语

热处理零件质量是设计过程质量、制造过程质量、设备维护质量、辅助工作质量、车间管理质量等一系列工作质量的反映。因此，除了要提高对产品质量重要意义的认识外，还要不断提高科学技术水平和科学管理水平。只有这样才能达到高水平的质量状态。