也谈热处理质量管理

热处理质量管理 几日前，一位网友给我发了一封邮件，让我给他介绍介绍热处理的质量控制。说实在的，在铁姆肯这两年的时间里，热处理专业上的东西提高并不很大，只是见识了一些以前从未见过的检测设备，检测手段，而最大的提高是体会了作为业界知名公司在整个生产过程中的质量管理理念。 两年间，经历了湘潭工厂从厂房的落成，到设备安装验收，从工艺调试和质量问题解决到最终的冶金品牌获得总部批准，作为冶金实验室主管和质量控制主管，我在这里将两年来在热处理质量管理与控制方面的感受与大家进行一次交流，对于热处理是特殊工序等相关论调不再赘述。

个人最欣赏的质量工具-FMEA（失效模式及影响分析）： 按工艺流程划分，对热处理的在整个工艺过程各个阶段是否进行了监控。以FMEA工具对所有过程，所有参数进行分析，制订控制计划，做出相应的操作指导与检验表格。运用这个工具时一定要发挥团队作用，想出尽可能的会出现的问题。同时，这是一个动态的过程，不断更新的过程。 原材料进货检验

对于热处理而言，进货检验过程中比较简单的一项应该是尺寸和外观的检验，看来料尺寸是否符合技术要求，是否有尖角、碰伤，疏松等缺陷。应当做的还有：化学成分检验，可以用光谱仪，滴定，也有方便快捷的便携式分析仪器；硬度检验，这是最简单粗略判断来料热处理质量与状态的方式；根据不同的来料状态，可能会涉及的还可能有机械性能测试，组织检验，流线分析，钢材低倍检验等等。同时，还应该对供应商要求的相关记录报告，合格证进行。 同时，原材料不仅包含零件，同时诸如淬火油、冷却液，渗碳介质等对过程产生关键影响的辅料也应纳入检验范畴。 一个完美的过程，一定要有一个良好的开局。所以，进货检验的记录一定要清楚，同时要为后序的可追溯性工作打下好的基础，做到将供应商信息与进货检验信息的衔接。 设备的检验与计量

所有加热炉都应按其炉窖精度等级按期进行SAT（系统准确性）和TUS（炉温均匀性）检测；所有的温度控制仪及记录仪也要按相应检定周期性进行校验；所有的设备附件，如压力表，流量计也是如此。 所有的检测设备也要纳入计量管理范畴，这里有两个英文单词很有意思，certification和verification前者指的是外校或通过标准样来校正，后者可理解为平时是打标样验证。 同时，设备的维护管理也要纳入，做好日常维护点检。机械运动部分要使用前先试一下。 文件与记录的学问

一个好的文件体系不是一个完善的质量体系，但一个一个完善的质量体系一定会有一个好的文件体系。文件的编制，命名，索引都是一问学问，怎样做到好记，好搜。使用相同的文件格式、命名规则，同一单元或同一发布者的文件号相邻，都会为以后的工作创造方便。还可以建立索引系统（其实一个EXCEL文件加入超链接就完全足以应付这个工作）。 记录作为文件的一种，要保证清楚完整，有序，便于查找。建立一个电子的记录库会减少存储空间，优化办公环境，在6S检查时也不会有那么多问题，对于记录来说，需要一个比其它文件更好的索引系统，它让你在人们需要查找记录时不会忙得焦头烂额，更让人们觉得你工作有章法，有效率。 认真贯彻工艺纪律

检验记录及日常点检记录是FMEA（失效模式及影响分析）及Control Plan（控制计划）的衍生物，是质量控制思路的实际实施。如果不认真按照要求执行，那么就不存在真正的质量体系，有的只是文件体系，这样再完美的“体系”，也只是一个空中楼阁。日常工作中不认真执行工艺纪律，出现质量、安全事故是早晚的事。 工序衔接与交接

每个工序快完成后是否有人确认本序合格，可以进行下序。本序是否有人确认前序流过来的工件是经过检验合格的。每一序间的衔接结点是什么，要做的检验或沟通是什么。 很多热处理质量问题都是因为交接班做得不好，漏掉了一些信息未被转达从而工件未被及时准确地处理。其实如果交接班记录设计时内容，格式相对固化和全面，同时加注紧急事项，这样，操作中就不易遗漏了。 下面转入FMEA（失效模式及影响分析）及Control Plan（控制计划）实战演练，以渗碳淬火为例进行分析整个过程中控制哪些参数，如何进行质量控制。 假设某工件从上序机加工转入热处理，将进行清洗、渗碳、淬火、清洗、回火后转入下工序，技术要求渗碳碳势为1.15%，温度930度，时间20小时，扩散碳势0.8%，温度930，时间10小时，淬火温度830，碳势0.8%，时间1.5小时，最终技术要求：渗层2.5～3.1mm，硬度58～62HRC，表面碳含量0.75～0.8%。 此议题中控制项目编号以阿拉伯数字表示。随后是控制哪些要素，再之后是如何确认此要素已经满足。 1.所接收工件是否为某一图号的某工件？是否加工无误？ 根据上序检验记录和报告，以确认是否为此工件，是否加工正确。 2.清洗工序是否正常？ 检查清洗剂浓度是否在规定范围（继而涉及折光仪操作及校准），清洗液温度及液位是否在规定范围（继而涉及热电偶校准及液位联通器或浮子检验），目测清洗效果 3.是否准备好正常入炉？ 工件及随炉样是否按规定数量、位置、方式摆放，设备条件是否已经准备好。 4.程序是否可以正常运行？ 调取程序时对照工艺卡片与程序所用时间、碳势、温度等参数是否吻合，入炉过程设备是否运行正常，升温速度与平时相比是否正常，炉口试样是否已经放好。 5.渗碳过程中参数是否正常？ 检查温度正常与否，定碳检查正常与否，流量计、气压表、炉压正常与否… 6.是否可以按照正常程序出炉 在某一时间节点取出一炉口样块检验渗层浓度，根据结果判断是否延长渗碳时间 7.淬火正常与否? 转移时间、入油温度是否正常。 8.淬火后清洗是否正常 清洗时间正常与否，目测清洗效果，如果工艺要求此时抽检硬度，其结果如何 9.回火正常与否？ 时间、温度设定是否正确，是否能保护气氛？ 10.回火后检验结果 工艺要求是否满足，是否有开裂或变形过大？ 以上论述只是抛砖引玉，希望不要束缚大家的思路。

FMEA（失效模式及影响分析）及Control Plan（控制计划）的通俗理解 其实生产过程中所用到的FMEA（失效模式及影响分析）通俗说来就是设想某一步可能会出现什么样的状况，其严重性及发生频率如何，我们要通过什么手段、方法、措施来发现、消除或降低这种状况发生的机率。而Control Plan（控制计划）则是针对这些方法、手段、措施的具体要求。 注意，在判断某过程合格与否时，首先要避免测量系统的误差，所以应确认： a.所用检测仪器是否是合格的，经过校准的 b.检验方法是否严格按照作业指导来做 c.抽样频率及位置是否按规定来做 d.发现不合格后的响应计划是怎样规定的 工艺调试要发挥最大作用

很多单位工艺调试时放置少于正常装炉量来验证工艺的可行性，这种方法其实并不可取，因为无论是渗、淬，不是相同的装炉量，就不是相同的加热、冷却速度，不是相同的吸附量，不是相同的到温及保温时间，我们可以用废工件来补足满装炉量，以获得更加贴近实际的参数。 热处理设备控制项目 SAT系统准确性：就是看炉温实际值与设定值是否相符，差值得是否在规范要求之内；TUS炉温均匀性：看炉中多点温度差距是否在规范要求之内，温度是否均匀； 热电偶，温度控制仪，记录仪，电流表，电压表，流量计，压力表是否合格，是否在检定周期之内，报警器，液位计，联通器是否能正常工作，限位、急停是否起作用，炉门、传动机构是否工作正常。 生产中炉压、流量、气体压力、火焰高度及颜色是否正常。 淬火油槽液位是否正常，淬火油含水量是否正常，淬火机构是否正常，油冷却循环、系统是否正常。淬火油物理特性指标是否正常。 清洗机液位是否正常，清洗剂浓度、PH值是否正常。 针对以上各项目，我们可以制订相应的控制计划，对每个项目的检测方法，检验频次，检验人、合格标准进行规定，有些方法及操作还应该有相应的操作指导书。 不敢说详细，其实CQI-9及HTSA中都有相关的论述。我只是针对常见问题举例罢了。 随后我会针对HTSA再对这个帖子进行充实，争取加精。 AIAG美国汽车工业行动集团(Automotive Industry Action Group) HTSA热处理系统审核（Heat Treat System Assesment） CQI持续质量改进(Continual Quality Improvement) 热处理作为一个特殊的工艺过程，由于其材料特性的差异性、工艺参数的复杂性和过程控制的不确定性，长期以来一直视为汽车零部件制造业的薄弱环节，并将很程度上直接导致整车产品质量的下降和召回风险的上升。北美三大汽车公司在其顾客特殊要求中明确提出了热处理过程控制要求。美国汽车工业行动集团AIAG的特别工作小组（热处理工作组）2006年3月发布了热处理系统审核HTSA CQI-9标准，该标准结合国际公认的质量管理体系和相应的顾客特殊要求，定义了热处理管理系统的基本要求，旨在为汽车相关产品和服务组织提供热处理系统审核共同的方法, 以达成持续改进、缺陷预防和降低供应链的变差和浪费,UL受AIAG委托，基于CQI-9开发了AIAG热处理工艺控制和系统审核系列课程，旨在为汽车行业实施CQI-9提供专业性的培训和实施指导。 确实，很多时候推行一套体系真的很困难，但当用好之后就习惯成自然了。 其实，工人们按照体系要求来做，还有两个好处， 一就是保护自己，一切规范执行，还出问题，那就不是我操作的问题，而是工艺、材料等等问题； 二就是根据一而来的，便于我们发现问题原因，解决质量、技术问题 工艺流体的控制

个人感觉加强工艺流体（淬火油、淬火剂、清洗剂等）既是热处理过程中对二八原则的践行，也会涉及到诸如环保要求之类的要求。 下面是一个简单的列表，只是我们的项目，可能不一定全 流体种类 控制项目 设备信息或方法 各种油 运动粘度 SD-265石油产品运动粘度试验器 各种油 水分含量 卡尔费休水分仪 各种油 杂质含量 过滤纸（Millipore 0.8） 防锈油 铜片腐蚀 用120目砂纸磨平铜片，铜片浸没在油里。在水浴锅里100℃保温3h，然后比色法。 清洗油 铜片腐蚀 用120目砂纸磨平铜片，铜片浸没在油里。在水浴锅里100℃保温3h，然后比色法。 工艺用水 硬度 Mettler Toledo DL50 Cl-/SO42- Mettler Toledo，SevenMulti PH、电导率 Mettler Toledo，SevenMulti 工艺用水（除纯水） 细菌含量 Mikrocount 细菌片 折光浓度 Mettler Toledo Refracto 30GS 清洗液 防锈性 钢块上不同位置上滴五滴溶液在电热鼓风干燥箱里35℃保持24h，比色法。 冷却液 防锈性 钢块上不同位置上滴五滴溶液在电热鼓风干燥箱里35℃保持24h，比色法。 腐蚀性 铸铁片浸没在溶液中，水浴锅里55℃保持24h，比色法。