先进热处理的重要性和发展战略.pdf

中国工程科技论坛先进热处理的重要性和发展战略内容提要G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G24 G25 G26 G27 G29 G2A G2B G2C G2D G2E G2F G22 G30 G31 G32 G33 G22 G34 G35 G36 G37G38 G39 G3A G3B G3C G3D G3E G3F G24 G40 G41 G42 G23 G43 G44 G45 G46 G47 G48 G49 G4A G4B G4C G4D G4E G4F G50 G51 G49 G52 G53 G47G54 G55 G56 G47 G57 G58 G59 G2A G5A G5B G5C G23 G5D G5E G4C G4D G5F G60 G61 G57 G62 G63 G64 G65 G5B G66 G67 G39 G3A G40 G41 G42G54 G68 G69 G6A G47 G2A G5A G23 G25 G6B G6C G6D G6E G6F G34 G32 G70 G25 G40 G41 G42 G2A G5A G71 G72 G73 G74 G75 G76 G61 G54G77 G78 G61 G5B G79 G7A G7B G3D G7C G70 G25 G3B G3C G3D G3E G3F G7D G7E G57 G7F G80 G5B G81 G34 G7D G7E G39 G3A G40 G41 G42 G2AG5A G23 G5D G5E G82 G3D G3E G3F G81 G25 G83 G3D G3E G3F G84 G25 G85 G86 G57 G87 G82 G30 G88 G32 G38 G89 G8A G8B G8C G70 G25G40 G41 G42 G5E G8D G54 G25 G8E G8F G7D G7E G90 G91 G57 G92 G93 G94 G5B G21 G95 G2B G2C G4A G96 G97 G58 G98 G70 G25 G40 G41 G42G7D G7E G99 G9A G57 G9B G9C G5B G52 G9D G3B G3C G3D G3E G3F G26 G27 G2A G5A G9E G9F G54 GA0 GA1 GA2 GA3 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G6F G5A G70 G71 G5A G70 G72 G5A G3E G73 G74 G75 G76 G77 G78 G79 G7A G5B G7B G5C G7C G7D G7E G7F G80 G81 G82 G83G3A G84 G7A G6E G25 G85 G84 G86 G87G88 G89 G4D G25编辑委员会主任：赵振业潘健生副主任：林忠钦周玉翁宇庆委员：阮雪榆吴毅雄杨晓秋凌进顾剑锋雷明凯（按姓氏笔画排序）目录第一部分综述综述G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21第二部分主题报告及报告人简介我国热处理发展战略的探讨潘健生G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21发展热处理和表面改性技术，提升国家核心竞争力赵振业G21 G21 G21 G21 G21 G21热处理对自韧化陶瓷显微组织与力学性能的影响周玉G21核泵零部件热处理与表面改性原理及应用雷明凯G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21智能热处理及其发展前景顾剑锋G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21附录参会人员名单G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21后记G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21第一部分综述综述热处理工艺已经有几千年历史，对人类文明进步做出了巨大贡献。在现代装备制造业中，热处理是改善和控制材料性能，提高产品使用寿命、可靠性和安全性的关键工艺，也是实现装备轻量化的重要途径。因此，热处理在发达国家受到高度重视，已成为装备制造业竞争力的核心要素之一，并且国外关于热处理技术对我国实施严格的技术封锁。我国热处理技术落后并被边缘化和附属化，许多机械产品使用寿命、可靠性和安全性都远低于国外先进水平，很多关键零部件不得不依赖进口或者热处理和表面改性工艺装备依赖进口，已成为我国先进材料和高端装备制造中的瓶颈问题，制约着我国装备制造业的发展。为了应对日趋激烈的国际竞争，我国装备制造业转型迫在眉睫，而先进装备制造业发展更需要先进热处理支撑。要想从制造大国向制造强国转变，必须要发展先进热处理技术，这是必经之路。从年开始，由中国工程院举办的各类中国工程科技论坛在促进我国工程科技事业发展，促进工程科技重大方向性和前沿性问题的研究，提高我国工程科技创新能力和管理水平方面起到了巨大的推动作用。因此，在潘健生院士和赵振业院士的共同努力下，举办本场中国工程科技论坛，旨在认识到先进热处理的重要性，剖析我国热处理现存的问题和落后原因，谋划我国热处理的发展战略，对于提高我国装备业自主创新能力和核心竞争力都有十分重要的意义。年月日，由中国工程院主办的第场中国工程科技论坛先进热处理的重要性和发展战略在沪召开。论坛主席由北京航空材料研究院赵振业院士和上海交通大学潘健生院士共同担任。本次论坛突出了热处理技术在我国高端制造业发展中的重要作用和发展战略，得到了中国工程院的高度重视。本次论坛由中国工程院机械与运载工程学部，中国工程院化工、冶金与材料工程学部，上海交通大学，全国热处理学会和上海市中国工程院院士咨询与学术活动中心共同承办，上海热处理学会和上海电站装备材料产业联盟协办。中国工程院机械与运载工程学部主任李培根院士、上海市科学技术委员会副巡视员施强华和上海交通大学常务副书记苏明出席开幕式并致辞。阮雪榆院士、江东亮院士、徐志磊院士以及来自全国各地余位相关领域的专家、企业代表和政府部门负责人出席论坛并参与讨论。论坛邀请北京航空材料研究院赵振业院士、上海交通大学潘健生院士、中国综述钢研科技集团公司翁宇庆院士、哈尔滨工业大学周玉院士、大连理工大学雷明凯教授、上海交通大学顾剑锋教授、上海重型机器厂有限公司凌进副总经理等位专家做主题报告。报告结束后所有与会专家围绕论坛主题和报告内容，展开了热烈讨论，会上产生的有关观点归纳如下：提高认识充分认识到热处理是提高材料性能的“内因”，是决定各类机械制造业产品的内在质量，提高使用寿命和可靠性的关键技术，是国家竞争力的核心要素。热处理技术水平的提高是新一代产品开发的重要支撑，是自主创新的活力源泉，是建设材料强国和制造强国的根基和必由之路。各级政府部门、企业界、高校和研究所应该就热处理的战略地位和重要性达成共识，共同推进热处理的迅速发展。目前现状）我国热处理设备和规模与制造业大国相称，种类齐全，但热处理技术水平落后，以致我国制造业产品的寿命、可靠性、安全性与国外水平有很大差距，只能大量制造低附加值的中、低端产品，以沉重的环境和资源代价，换取微薄利润，不少高端装备或关键零部件依赖进口，威胁到我国的经济安全和国家安全。）企业忽视热处理工序，技术人员严重不足，重产品开发，轻关键技术研究，重冷加工轻热加工，重成形轻控性。粗放式生产，追求产量不重视质量，无热处理监督机构和体制。）热处理基础研究日渐凋零，热处理专业迅速萎缩，人才培养受到了限制。目前热处理专业挂靠在材料或机械学科，不恰当地附属于成形制造，被边缘和附属化，研究工作很难拿到题目，热处理发展举步维艰。发展战略）从国家层面上，充分认识到热处理的重要性和关键作用，在制定发展规划、课题立项、资金投放等方面给予热处理专业更多的倾斜。）热处理专业设置需要改革，将热处理专业纳入到国家特色专业建设；或者向政府部门建议建设材料制造学科，包括热处理、铸造、焊接、锻造等材料热加工专业；或者在机械学科中设立与凝固成形、塑性成形、焊接等成形制造相并列的以热处理为核心的控性制造学科，而在材料科学学科中，就热处理的共性问题设立相关的研究课题。使热处理摆脱在学科设置中被边缘化和附属化的尴尬地位，为基础研究和人才培养提供有利条件。）建议政府在我国工业界更大范围内建设一个热处理统一战线，因为不仅机械制造行业需要先进热处理，冶金系统、能源系统、交通系统、航空航天系统等很多领域也需要高精尖的热处理技术。）聚焦有限目标，创新竞争发展。关注国家急需解决的重大需求。重点发中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略展跟先进材料和关键基础构件相关的先进热处理技术，实现轴承、齿轮、叶片等关键构件的优质化，建立品牌，提升核心竞争力。一方面应抓紧提升国内现有的各种热处理，诸如真空热处理、高能束热处理、感应热处理、离子等离子体表面改性、大锻件热处理等工艺和装备的水平，另一方面，我国热处理有必要克服安于模仿和低水平重复的惰性，密切关注现代高科技发展，及时将其他领域的新技术应用于热处理，促进热处理重大创新。）推行热处理精益生产，深入研究热处理工艺并精确控制，大力发展智能热处理技术及装备，积极采用先进技术和炉用材料，切实提高热处理设备的制造质量，建立严格的维护保养制度、健全传感器标定和校验制度，完善热处理设备的维护保养和日常工作状态的监测，实现生产全流程质量控制与管理。）加强热处理基础研究，尤其对共性基础问题的研究。热处理是跨材料学与机械学的制造技术，也是两大类学科交叉的重要领域，它以相变原理、扩散理论、强化机理等材料科学基本理论为依据基础，热处理工艺和设备还涉及传热学、流体力学、热弹性力学、电磁场、等离子体物理等相关的基础理论。）发展信息化的智能热处理技术。包括热处理虚拟生产，热处理设备虚拟制造，全流程管理质量，生产过程智能控制，产品全生命周期优化。其核心技术是热处理的计算机数值模拟，是使热处理从传统的经验技艺型跨越为科学计算型不可或缺的手段。需要建立微观组织精确计算的模型和性能场预测模型，准备描述热处理过程的边界条件如表面换热系数和气氛物质传递系数，搭建并逐步完善材料数据库与热处理数据库，开发专业软件，进而建设热处理虚拟制造中心和远程网络服务中心。部分与会代表于次日（月日）参观了上海重型机器厂，对国家重型装备制造业有了直观的认识，更深刻意识到热处理对提升企业自主创新能力，提高高端装备制造业技术水平做出的突出贡献。对本论坛组织工作的总结中国工程科技论坛的主题要与国家产业发展战略相结合。中国工程科技论坛是中国工程院的品牌学术活动，每次活动都要突出“工程科技”的特点，要结合行业需求，解决当前产业调整中遇到的问题；要吸引企业参与讨论。企业是科技创新的主体，很多新工艺、新技术、新设备的研发，都离不开企业的参与，并且企业对我国在产业调整中面临的机遇和挑战应该最具发言权。论坛也应为企业面临的困难，提供良策；会后能形成重要的报告或建议。工程院是我国最高的咨询性学术机构，论坛形成的咨询报告或院士建议，都可为热处理行业的可持续发展提供方向；综述其他会务组织工作。本次论坛的组织工作得到中国工程院机械与运载工程学部办公室的大力支持，在邀请院士、有关部委等方面做了很多工作，也得到上海院士中心等有关单位的支持和配合，较为圆满地完成了论坛的组织工作；存在的不足。对于参会人数预估不足，本次论坛预计参会人数人，实际到会人数超过人，这造成论坛资料印刷、餐饮等相关工作准备相对不充分。中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略第二部分主题报告及报告人简介我国热处理发展战略的探讨潘健生等上海市激光制造与材料改性重点实验室，上海交通大学材料科学与工程学院摘要：我国热处理与世界先进水平有很大差距，以致制造业产品的寿命低、可靠性安全性差，只能大量生产中低端产品，以沉重的环境与资源代价换取微薄的利润，难以可持续发展。许多高端装备或关键零部件依赖进口，威胁国家安全。亟需改变热处理在我国未受应有重视的现状，正确认识热处理在先进制造业中的关键作用和核心技术的地位。努力提高我国热处理水平，突破制约我国由制造业大国向制造业强国转变的瓶颈，是一项紧迫而艰巨的任务。我国热处理发展战略的要点大致有三方面。）推行热处理精益生产、革除粗放式恶习，是当前要务。采用分析测试计算机模拟生产试验相结合的技术路线，开展热处理工艺研究和热处理设备虚拟设计，并实施严格的生产过程控制，切实提高热处理质量。）立足长远，加强热处理基础研究。相变理论、微观组织与性能的关系及其调控原理、正确反映各种外场对材料内部演变的复杂影响的多学科交叉研究等等有待开展。这些研究涉及面广，难度很大，需要给予充分和持续的支持。）发展信息化智能热处理技术。充分利用信息化的优越性，融合多学科基础理论知识和科技新成果，发展高度知识密集型的智能热处理技术，是我国热处理实现跨越式发展，攀登世界顶峰的必由之路；并将成为整个制造业智能制造的重要组成部分，具有重大而深远的意义。一、前言新中国成立前，一穷二白的旧中国热处理几近空白。新中国成立以来，我国热处理工作者艰苦奋斗使我国热处理从无到有、由小到大不断发展，为我国装备制造业的发展壮大作出了无可替代的重要贡献，留下不可磨灭的功绩。特别是改革开放以来我国热处理发展迅猛，据中国热协不完全统计，到“十一五”期末，全行业共有热处理企业（含专业化厂、热处理设备制造厂、热处工艺材料生产企业及主机厂的热处理分厂、车间）约家，其中年产值万元以上的约我国热处理发展战略的探讨余家、万元以上的近余家。全行业热处理生产设备近万标准台（台），装机容量约万，年耗电约亿。全行业规模以上企业实现销售收入亿元。全行业职工约万人，全员劳动生产率平均万元人年。论规模已与制造业大国相称。就技术种类而言，各种整体热处理、化学热处理、感应加热、高能束表面改性、形变热处理、气相沉积、真空热处理等等，可谓门类齐全，支撑着我国现有制造业的运行。在肯定成绩的同时也应清醒地认识到，我国制造业高端产品的寿命、可靠性、安全性与国外水平有很大差距，不少高端装备或关键零部件依赖进口，威胁到我国的经济安全和国家安全。更面临着后金融危机时期将引发的新一轮工业革命的挑战，我国装备制造业转型已时不待我。因此，深入剖析我国热处理所存在的问题，探索解决途径，调整发展战略，已成当务之急。二、我国热处理发展中存在的问题我国热处理与世界先进水平的差距主要反映在质量差、能耗大和高端热处理装备依赖进口等方面。（一）热处理质量难以适应高端装备和关键零部件的要求以轴承为例：我国滚动轴承产量已占世界左右，但时速公里以上的铁路轴承、转速以上的精密机床轴承、大功率风力发电机主轴变速器轴承、大型轧钢机轴承等高端轴承不得不依赖进口。滚珠丝杠，国内已能制造精度最高的级丝杠，但同一企业制造的丝杠，精度保持时间最好的可以超过万次往复，低的只有几万次甚至更低，国产滚珠丝杠的技术指标为平均万次，与国外名牌产品承诺不低于万次无法相比，以致我国高档数控机床只能选用进口的滚珠丝杠。江西某厂生产的螺旋泵是仿制国外产品，外型与功能都与进口泵一致，但进口泵没有发生过螺杆芯轴断裂事故，国产泵则经常出现，即便改用更高档的材料亦未见好转。因故障率太高，售后服务无法跟上，只好免费为用户提供备用泵，不但增加成本，而且难以令用户满意，不得不低价销售。变速箱是广泛应用于各类机械的通用部件，改革开放以来，我国变速箱行业发展很快，但因热处理质量不高，齿轮承载能力低，只能增大齿轮模数，以致变速箱的体积和重量，明显大于国外同样功率变速箱器，即便如此，断齿等恶性事故仍时有所闻。浙江省宁波地区和台州地区被称为模具之乡。大量制造各类模具，包括高精度组合模具，但制造高品质的大型模具，尚力所难及。问题不在于加工精度，中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略而在于热处理水平。例如汽车变速箱箱体铝合金压铸模，目前还得依赖进口，每套价格达几千万元。宁波地区某企业投入亿元，建立了由四台大型精密的加工中心和一台非接触精密测量仪组成的生产线，具有自动准确测绘、自动数控加工的功能，为上海汽车集团制造了整套铝合金压铸模，试用效果令人满意，压铸件的精度完全达到了要求。于是又供货三套，其中一套销往美国，可是模具不久即损坏，打乱了汽车厂的生产计划，造成经济损失，用户向模具制造厂提出巨额索赔。台州地区一家塑料机械厂生产宽幅薄膜吹塑机，其关键是上下两块模板，宽度达，平直度要求很高。虽然机械加工精度可以满足要求，但因没有掌握提高尺寸稳定性的热处理技术，模板使用时很易因变形而失效，寿命很低。以上案例表明，虽然我们装备制造业的机械加工水平提高很快，数控机床、加工中心、非接触精密测量仪等先进装备的广泛应用，众多形状复杂、精度要求很高的零部件和整机国内都有能力制造（例如不仅能制造级丝杆，而且可以制造用于加工级丝杆的成套机床），但存在长期被忽视的短板热处理质量差，以致产品的寿命和可靠性和世界先进水平存在巨大差距。在中低端领域，我国基本上尚处仿制、代工阶段，大量制造国外早年开发的产品。由于在其开发的年代技术水平还不可能较充分发挥材料的潜力，设计时材料性能指标并不高，热处理也就比较容易达到要求。这类产品量大而附加值低，况且由于使用寿命低于国外，只好低价销售，付出沉重的环境、资源代价换取微薄利润，何以可持续发展！在高端领域，国内有可以制造出样机成为好看的展品，但却无法形成耐用的商品，其原因正是热处理水平落后，以致高端装备或关键零部件不得不依赖进口，威胁我国的经济安全和国家安全。（二）能耗大，环境污染严重世纪年代末，欧洲热处理单位能耗达到以下，日本达到以下。我国同期的热处理能耗是，到“十一五”期末降到约，虽然已取得很大进步但仍远高于年代世界先进水平。加以淬火油烟和保护气氛热处理尾气大量排放，环境污染严重。热处理的高能耗和高污染已成为难以承受之重。（三）高端热处理设备依赖进口我国热处理与国际先进水平的差距还突出表现在热处理装备的设计制造严重落后，高端的热处理和表面改性工艺装备依赖性进口，重复引进，落后引进再落后再引进的现象相当严重，高端设备的售价是传统意义上的“制造成我国热处理发展战略的探讨本”的十几倍以至几十倍，取决于其中的知识含量、高新技术集成度以及技术的独占性与知识产权等因素。然而我国热处理设备制造厂虽然多达数千家，但是只能制造相当于国外几十年前水平的产品，在惨烈的价格战中苦苦挣扎。不久前，国内一些航空和军工单位公开招标采购渗氮设备，国内厂商的报价只有国外的几十分之一，却无一能中标。这一事例表明，目前我国热处理工艺装备制造业缺乏创新能力，无力满足高端用户的需求，自身也难以可持续发展。总之，我国热处理技术落后，已成为制约我国由制造业大国转变为制造业强国的瓶颈，必须引起高度的重视。三、我国热处理技术落后的原因（一）观念落后在发达国家中，凡是拥有著名品牌的机械产品的企业都高度重视热处理技术研发，通过大量的投入、持续的改进和长期的积累，形成各自独有的技术、并作为市场竞争力的要素而严加保密。人们可以购得名牌产品，通过测绘和解剖分析，仿制出外型和成分与之完全相同的产品，但使用寿命和可靠性常常相差甚远。正是依靠其热处理技术的先进性确立在高端制造业中的领先地位。目前，热处理在我国却未受应有的重视，热处理的产值按斤论价，其中的知识含量的价值被严重扭曲，被视为一个“产值很小的产业”而处于边缘化，以致我国热处理严重落后于国际先进水平。长期以来我国制造业存在着重产品、轻毛坯，而在毛坯制造中则重控形、轻控性，重产能、轻质量等倾向。发展规划、项目立项和技改资金很少顾及热处理技术的研发，其后果是常常由于产品的使用寿命和可靠性差而在市场竞争中处于劣势，只能陷入在惨烈价格战中挣扎的困境。国内对于热处理与节能减排的关系存在片面的认识。固然热处理能耗占到制造业总能耗的，热处理生产过程中节能减排应予重视。但必须认识到，就全局而论“搞好热处理，零件一顶几”才是节能减排最有效途径，否则就会出现在一些地区和企业以牺牲热处理质量或关、停、并、转的方式追求一时的表面上“节能减排”的错误倾向。我国制造业长期以来依靠增加投入、扩大产能实现增长，广大企业缺乏通过制造长寿命、高可靠的高附加值产品的意识，缺乏提高热处理水平的动力，这就难以扭转热处理落后的局面。中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略（二）粗放式的生产热处理是整个制造业中质量控制难度最大的工艺，原因之一是热处理过程中工件温度和内部微观组织变化无法直接观测。以工件在炉内加热为例，只能测量和控制炉腔的温度，但工件内的温度场与炉温之间的关系受加热规程、工件在炉内位置、装炉方法等众多因素影响，前后工序中的每个细节，例如：仪表和传感器测量值的准确性，热处理设备状况，操作方式等等都影响到最终的热处理质量。所以，热处理，尤其是高端产品的热处理本应精益求精，从热处理工艺、设备、控制技术、操作方法和生产管理各个方面着手，严把质量关。令人遗憾的是，粗方式的热处理生产在我国相当普遍，热处理质量得不到保证。例如，我国某一机车机辆制造的大型骨干企业，车轴淬火处理时，十几根轴一起竖放在井式炉中加热，然后逐一吊到水槽中淬火，转移时间未作规定，每根轴在加热炉中的受热状况、保温时间、在水槽所处的位置均各不相同，且相差很大，怎能做到热处理质量的一致！对于原有型号的车辆，由于时速低，对车轴的性能要求不很高，这种粗放式的热处理还没有暴露其弱点，但不可能满足高铁车轴的要求。有一家专门生产某种通用零部件的大型企业，用推杆式热处理生产线进行零件热处理。本来推杆式生产线是比较有利于提高产品质量一致性的。然而该厂在每个料盘上分两层装载八个零件。后来，为了降低成本，又在上面多装了二个零件。这样的操作方法导致处于不同位置上的各个零件加热冷却状况各不相同，而且造成每个零件前、后、左、右、上、下的加热冷却差异很大。该厂曾请来过一位已退休的日本热处理专家到生产现场进行示范操作，在同样的料盘中只在前后放上两个零件，以保证加热冷却的均匀性。这一案例反映了我们与世界先进热处理观念上的巨大差距。类似的情况在国内热处理行业屡见不鲜，乃是我国高端装备关键零部件长期依赖进口的原因之一。尤其是大量专营热处理的企业（亦称热处理专业化厂）粗放式生产更为严重。不同零件拼在一起装炉、超载装炉；没有必要的热处理质量检验设备和检验制度，甚至热处理后不进行质量检验；热处理设备带病运行；传感器、仪表不按期检验等等现象十分普遍，热处理质量无从保证，而且面对我国热处理加工年营业额已高达几百亿的市场，竟没有热处理质量监督机构，更没有建立应有的质量监督体制，成为质量不受监督的无序竞争的畸形市场。“十一五”以来，我国热处理行业设备更新明显加快，其中真空热处理的比重逐步增加，可是不少单位进行真空热处理时，没有采用正确的装料方法，甚至为降低成本而超载装炉。因此即便更新了设备，未必就能提高热处理质量。我国热处理发展战略的探讨（三）基础研究日渐凋零现代热处理技术要求以相变原理、微观组织结构与性能的关系等材料科学理论知识为基础，还要求应用传热学、流体力学、热弹塑性力学、化学热力学、电磁场理论、低能核物理等学科的知识。是一种多学科交叉的高度知识密集型的科技。我国热处理基础研究曾经十分繁荣，正式出版的热处理专业的期刊就有种。多达几十所主要工科院校都设有金属材料热处理专业，并被誉为工科中的理科。另有几十家研究所开展热处理方面的研究，几十年来我国热处理取得大量研究成果。学术活动十分活跃，并受到国际热处理界的高度评价。年在上海召开了第三届国际热处理大会，时任国际热处理联合会主席的已故教授（本世纪初当选中国工程院外籍院士）曾评价说：“中国的热处理基础研究基本上与世界同步，但热处理生产的水平则落后了几十年。”又过去了近四十年，院士当年所说的第一句话已打成问号，因为很难获得政府经费的支持或企业界的资助，最近十几年来，我国热处理基础研究日渐萎缩，许多高校中原本一派火热的热处理专业中，大批高水平的研究人员或改行或年迈退休，许多研究所则纷纷转制，国内仍能坚持开展系统的热处理研究的高校或研究单位已屈指可数。然而院士所说的我国热处理生产落后于世界先进水平几十年的残酷现实依然存在，值得深刻反思。我国有大量科研成果未能在生产中应用和产业化，常常将其原因归咎于科研人员理论脱离实际和不重视生产应用。其实这种观点存在片面性，在热处理界固然存在理论脱离实际和不重视生产实践的现象，尤其是目前高校的考核制度，强调论文的数量和影响因子，以致论文的数量迅速增加，而真正能应用于生产的科研成果越来越少。如前所述，热处理生产是一种复杂的物理、化学过程，所以从科研成果到生产应用常常需要解决很多涉及多学科知识的技术难关，因此为了将热处理基础理论成果应用于生产，还要进行后续的应用基础研究，常常需要更大的投入和更充裕的时间。然而在我国却很难得到应有的理解和扶持。即使有人有兴趣从事这方面研究，但在目前的学术生态环境下也不得不知难而退了。另一方面，也应看到我国在热处理领域曾取得很多出色的研究成果，其中许多已应用于生产，但得到推广并实现大规模产业化的成果却为数极少。成果的生产应用和成果的推广产业化是技术创新过程中两个不同阶段，后者显然只可能是企业界的任务，高校教师是无能为力的。事实上，我国热处理界曾涌现出一批文武双全的杰出人才，他们不但取得了大量出色成果，而且十几年以至几十年为推广其成果做出了不懈努力。例如刘志儒教授、徐重教授等年届七八十高中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略龄，仍想方设法推广各自的成果，感人至深。所以我国大量热处理成果未能推广和产业化不能简单的说成是理论脱离实际，分析造成热处理基础研究日渐凋零和推广应用举步维艰的深层次原因，为我国热处理科技创新营造良好的条件，才是根本大计。四、关于我国热处理发展战略的若干问题探讨我国热处理发展战略可概括为重视热处理在制造业发展中的关键作用，使热处理从被边缘化回归到关键核心技术的地位；践行热处理的精益生产，扭转粗放生产的状态；加强多学科交叉的热处理基础研究和发展数字化、信息化的智能热处理技术。（一）重视热处理在先进制造业发展中的关键作用如果没有就热处理在先进制造业发展中的关键作用，以及努力扭转我国热处理落后面貌的必要性取得共识，就不可能得到各级政府部门和广大企业界的支持。因此，首先应该克服重产品开发、轻关键技术研究，重冷、轻热和重成形、轻控性的错误倾向。牢固树立热处理是决定各类机械制造业产品的内在质量、提高使用寿命和可靠性的关键技术，是市场竞争力的核心要素，热处理技术水平的提高是新一代产品开发的重要支撑等正确观点。充分认识到不改变热处理的落后面貌就不可能实现由制造业大国向制造业强国的转变。（二）推行热处理精益生产我国现代热处理的奠基人、已故周志宏院士曾经说过：从事热处理就要像雕刻象牙那样精益求精。半个世纪已过，环顾世界先进热处理技术的发展，面对国内的现实，更令人感到老夫子的这句简朴的话，真是至理名言。我国热处理亟待抛弃粗放式的恶习，牢固树立质量第一的理念，努力倡导和践行热处理精益生产。（）深入的热处理工艺研究同种材料的各项性能都会因热处理方法及其工艺参数的不同而改变，各项性能指标又常常此消彼长，例如强度的增加伴随着韧性的下降等等。唯有针对具体的工件优化热处理工艺参数，获得与工件使用条件和应力状况相适应的性能，才有可能制作出高质量的产品。这就应该从对工件使用时的受力状况和失效原因的分析出发，结合热处理工艺与组织性能关系的知识，拟订初步的热处理工艺，然后通过将热处理工艺试验与零部件台架试验、整机试验台试验、运行试验（例如汽车道路试验、飞机试飞等）、小批量试制产品的用户试验，以及大批量我国热处理发展战略的探讨投放市场后收集用户反馈意见等环节相结合，改进热处理工艺参数，才能实现热处理的优化，流程如下图所示。图热处理工艺研究流程这种热处理工艺研发模式远非始自近日，大量的成功案例表明：是行之有效的，也是必要的。以汽车制造业为例，我国第一汽车厂、第二汽车厂、杭州万向集团等大型企业的技术中心都备有大量的台架试验装置，并开展正规的热处理工艺研究，我国装备制造业其他部门的骨干企业也是如此。在上海地方工业的制造业发展过程中也有不少通过图所示的方式进行优化热处理工艺的成功案例。早在年代，原上海第一石油机械厂石油钻井钻头，正是用热处理工艺试验、台架试验、油田钻井试验相结合的方法，逐步优化牙爪和牙轮渗碳淬火工艺参数，使得钻头寿命由小时提高到小时，收到一个钻井队顶两个的效果，达到当时世界先进水平。上海动力机械厂生产的柴油机曲轴，在台架试验的配合下，采用气体氮碳共渗替代感应加热淬火并优化了工艺参数，使疲劳强度提G21；在气体氮碳共渗之后再施以圆角滚压则疲劳强度可提高。这一热处理工艺研究成果的生产应用，克服了柴油机断轴事故，保证了当时国产主流型号农用柴油机的整机可靠性。到年代后期，上海地区零部件台架试验逐步增多，包括汽车拖拉机的关键零部件、工业链条、大型变速箱。煤矿机械传动齿轮等台架试验条件陆续具备。与台架试验相结合的热处理工艺研究也取得不少成果，虽然和国外先进水平仍有差距，但毕竟是良好的开端。然而随后一阵热衷于合资的浪潮，未能在引进的同时坚持自主研发。在以“市场换技术”的美梦破灭之后留下许多值得吸取的教训。例如，上海与德国合资生产一种汽车变速箱，除了支付巨额技术转让费之外，德方规定其中一个齿轮必须用欧洲设备进行渗氮热处理。设备的报价则高达一千多万人民币，相当于这种齿轮年产值的二十余倍。正反两个方面的经验教训中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略都说明，通过深入系统的试验研究，掌握适合于特定工件的热处理工艺的重要性。热处理工艺研究过程中应当格外强调热处理工艺试验的严格性。各项工艺参数（温度、加热和冷却速度、炉气的成分、碳势等等）的控制精度应高于日常生产过程的控制精度，才能准确掌握工艺参数与材料组织、性能和使用寿命之间的关系，为正确制订热处理工艺和规定允许的波动范围提供依据。工艺试验的高度精确性，是保证日后生产中良好重现性的前提。用于热处理工艺试验的装置应是精确性达到甚至高于高档实验电炉，而体积和功率足以容纳实际零件热处理的设备。目前国内还没有合适的产品可供选用，有必要填补这一空白，为广泛开展热处理工艺研究创造条件。（）精心设计制造热处理设备精密的、可靠的热处理设备是准确实施热处理工艺和保证产品质量的一致性和重现性的物质条件。为了推行热处理精益生产，就应改变我国热处理设计水平低、制造质量差的现状。提高热处理设备设计水平由于不同工件的几何形状千差万别，产品的批量又各不相同，热处理又是一种多场耦合换热的复杂过程，所以传统的凭经验或简单的传热学计算进行炉腔设计方法不可能应对高端制造业发展的要求。国内有关单位正在研发的“扩展求解域计算机模拟”方法，是将炉内所有工件、工装夹具、炉内构件、炉膛空间、流动介质、发热体、炉衬等作为一个求解域进行耦合换热计算，有可能更好地反映温度场变化的规律。初步的研究成果应用于大型渗氮炉的试制，收到了明显提高温度场和流场均匀性的效果（如图所示）。如能在此基础上深入开展研究，不断改进数学模型，提高计算机模拟的精度，就有可能成为一种精密热处理设备虚拟设计的方法。我国热处理发展战略的探讨中国工程科技论坛：先进热处理的重要性和发展战略图大型渗氮炉（）外貌；（）总图；（）流场云图；（）温度场云图除了炉膛的总体结构之外，有些看来是局部的细节，例如：法兰支承架、电热丝引出棒、热电偶套管、观察孔、取样孔等等所造成的“热短路”都有可能影响炉内温度场的均匀性，采用基于计算机模拟的虚拟设计