中國的熱處理工藝行業(yè)發(fā)展特征及競爭態(tài)勢演變探討

劉春菱

（新城光大熱處理有限公司，江蘇 常州 213161）

從上世紀九十年代至今，我國的工程機械企業(yè)經(jīng)歷了飛速的發(fā)展歷程，我國工程機械行業(yè)生產(chǎn)總值和生產(chǎn)能力也實現(xiàn)了飛躍性發(fā)展。當今世界，隨著為國綜合國力的提升，我國制造業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，這也吸引了一批國外機械品牌進入我國市場，機械制造行業(yè)內(nèi)的競爭越來越激烈。在此背景下，提升熱處理工藝水平，制造高質(zhì)量的工件，是提升我國熱處理行業(yè)市場競爭力的重要方法。

1 熱處理工藝方法及設(shè)備概述

熱處理技術(shù)廣泛應用于工業(yè)制造行業(yè)，包括化工、機械、鋼鐵、航天等各個領(lǐng)域，熱處理工藝在制造行業(yè)占有重要地位，或者可以說零部件制造技術(shù)離不開熱處理技術(shù)。

在我國，熱處理工藝有著悠久的歷史，早在新石器時代人們就能夠利用淬火的方法進行熱處理，這是我世界上最早的熱處理技術(shù)。到了近代，熱處理工藝得到了規(guī)模化發(fā)展，形成了一套較為常見的熱處理工藝方法，如正火、退火、淬火、滲碳、滲氮等技術(shù)。甚至在合金結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)過程中，應用了比較完善的熱處理工藝，形成了熱處理標準。

熱處理工藝主要用于鑄件、鍛件、焊接件和機械加工件等工件處理，涉及工業(yè)生產(chǎn)的多個鋼鐵、冶金等行業(yè)。熱處理工藝是通過加熱保溫和冷卻等操作相結(jié)合，使工件材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以便使工件保持一定需求的性能。

隨著我國材料科學的發(fā)展，熱處理工藝也不斷發(fā)生變革更新，發(fā)明了許多更高效、更先進的熱處理工藝，如真空熱處理工藝、可控氣氛熱處理工藝、離子轟擊熱處理工藝等。先進的熱處理工藝推進了我國鑄造業(yè)的迅速發(fā)展。不過我國熱處理行業(yè)也存在一定的不足，與國外的先進技術(shù)水平有一定的差距。

現(xiàn)代工程機械整機作業(yè)普遍存在高負載、高沖擊的特點，這對機械零部件提出了較高的需求，從而對制造零部件的工藝和設(shè)備提出了較高的要求，熱處理工藝作為零部件加工的重要環(huán)節(jié)，應順應工業(yè)發(fā)展特點，不斷提高工藝水平、更新工藝設(shè)備。目前，我國的熱處理行業(yè)已經(jīng)意識到熱處理設(shè)備的重要性，并加大了在此方面的投入。

2 熱處理工藝從業(yè)人員

隨著我國工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和教育事業(yè)的不斷進步，國內(nèi)高校培育了大批熱處理專業(yè)技術(shù)人員。改革開放以來，機械制造企業(yè)也越來越重視熱處理技術(shù)，打造了大批有經(jīng)驗的熱處理技術(shù)人員。

近年來，工業(yè)的高速發(fā)展加大了產(chǎn)能的要求，使得熱處理從業(yè)人員激增。但是，由于我國的企業(yè)效益較低，產(chǎn)品附加值也不高，使企業(yè)壓縮了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，熱處理的人工費用低于國外很多，熱處理從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)也很難達到應有水平。尤其是小型個人企業(yè)，熱處理人員流動性很大，也存在非專業(yè)人員從事熱處理工作的現(xiàn)象。對此，企業(yè)應加強對熱處理人員的專業(yè)培訓和管理，采取一定的激勵制度，促進熱處理人員提升專業(yè)能力，有利于提升企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，同時能夠保證熱處理勞動人員的不流失，保障我國機械制造業(yè)的長久發(fā)展。

3 我國熱處理行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

隨著生活生產(chǎn)需求的變化，對工件使用性能的要求不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)中需要進行熱處理的工件越來越多，熱處理工藝也趨于復雜化。近年來，我國熱處理行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，但由于我國制造業(yè)長期以來對熱處理工藝的忽視，在熱處理技術(shù)和設(shè)備的投入不足，導致我國熱處理工藝與世界上其他先進國家的熱處理工藝水平有較大的差距，存在諸多問題，如熱處理設(shè)備陳舊、熱處理工藝落后、熱處理能耗高、對環(huán)境污染較大等。目前，我國熱處理行業(yè)面臨著較大的環(huán)保問題，節(jié)能環(huán)保是未來工業(yè)制造業(yè)的發(fā)展趨勢。我國熱處理行業(yè)主要存在的問題：

首先，熱處理技術(shù)和設(shè)備相對落后。高端設(shè)備是工業(yè)制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而高端設(shè)備及其所需的關(guān)鍵零部件都需要先進的熱處理技術(shù)進行處理，通常需要采用精密熱處理、前沿的復合熱處理，同時需要各類真空、激光、等離子、感應技術(shù)等高端熱處理設(shè)備，由于我國熱處理工藝受技術(shù)和設(shè)備的限制，熱處理工件質(zhì)量較差，產(chǎn)品的壽命和耐性與世界先進國家熱處理工件存在較大差距，也限制了我國制造業(yè)的發(fā)展。

其次，熱處理能耗大，造成嚴重的環(huán)保問題。我國熱處理設(shè)備90%為電阻爐，該設(shè)備存在能耗高、效率低、性能差的弊端。近年來我國熱處理單位能耗不斷在下降，但是腳歐洲熱處理單位能耗還有一段差距。另外傳統(tǒng)的淬火熱處理工藝會揮發(fā)出碳氫化合物，多和方廳對環(huán)境和食物污染力較大，而且環(huán)炳芘還有強致癌性，長期接觸能夠誘發(fā)多種癌癥。此外，礦物淬火油的殘渣危害性也很大，被列為危險污染物。我國熱處理行業(yè)的高能耗和高污染問題亟待解決。

除此之外，高端熱處理設(shè)備依賴進口，不利于我國的國防和經(jīng)濟安全。目前，我國的熱處理設(shè)備總體來說相對落后，制造設(shè)備還處于中低端市場。我國目前許多企業(yè)使用的熱處理設(shè)備已經(jīng)高達二三十年的使用年限，陳舊的設(shè)備是造成我國熱處理高能耗、高污染的重要原因，高端熱處理設(shè)備在全國占1/5左右。而我國重大裝備核心部件的熱處理設(shè)備還依賴于進口，不能自給。如在航空航天領(lǐng)域、風電、高鐵及核電等事業(yè)的零部件熱處理需要高端熱處理工藝及設(shè)備都需要進口，這嚴重影響我國國防安全和經(jīng)濟發(fā)展。

最后，我國熱處理工藝工效低下，產(chǎn)品質(zhì)量沒有保障。我國熱處理工藝主要是人工進行操作，落后的體力勞動一方面增加了勞動成本，另一方面人工操作會有較大的誤差，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和無人作業(yè)是我國未來熱處理的發(fā)展方向。

總體來看，熱處理嚴重制約著我國機械制造業(yè)的發(fā)展，加快熱處理行業(yè)發(fā)展，有利于我國對生態(tài)環(huán)境的保護、促進我國成為“制造強國”。

4 我國熱處理工藝行業(yè)的發(fā)展策略

4.1 提高熱處理工藝水平，倡導精益生產(chǎn)

傳統(tǒng)的粗放式熱處理生產(chǎn)模式嚴重阻礙我國制造行業(yè)的發(fā)展，改變傳統(tǒng)的熱處理生產(chǎn)模式，加強產(chǎn)品質(zhì)量管理，倡導熱處理精益生產(chǎn)是熱處理行業(yè)發(fā)展的有效手段。對此，首先應提高熱處理工藝。提高熱處理工藝能夠有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，對此應深入研究熱處理工藝，分析不同工件的使用需求，科學合理的進行熱處理操作，優(yōu)化熱處理工藝參數(shù)，并進行相關(guān)工藝試驗，如零部件臺架試驗、整機試驗和批量生產(chǎn)試驗等，提高工件的使用壽命和使用性能。另外，可以采用先進的熱處理工藝材料和設(shè)備，如使用新型的保溫材料，提高熱處理環(huán)境的溫度均勻性。除此之外，加強質(zhì)量控制管理也是提高工件質(zhì)量的重要手段。嚴格控制材料質(zhì)量，按照熱處理參數(shù)進行規(guī)范化操作，進行熱處理過程中的數(shù)據(jù)采集工作，實現(xiàn)工件質(zhì)量的穩(wěn)定性。

4.2 降低熱處理能耗，提高能源利用率

熱處理在制造工藝過程中占有較大的能耗比，降低熱處理能耗、節(jié)約能源，是熱處理工藝發(fā)展的重要目標。傳統(tǒng)熱處理工藝中，電阻爐應用率很大，而電阻爐的能耗率相當高。能源利用率的相關(guān)計算數(shù)據(jù)顯示，使用燃燒爐能夠降低熱處理能耗，提高能源利用率。對于有條件使用燃燒爐的應避免使用電阻爐。

使用先進的熱處理設(shè)備，有利于節(jié)約能源。對此，可以從降低熱損失和廢熱利用兩方面著手。給燃燒爐配有高效的燃燒器，加上合理的燃燒制度，可以有效節(jié)約能源。合理控制加熱時間和加熱溫度，改變整體熱處理工藝為表面熱處理、縮減工藝流程等措施也能有效節(jié)約能源。另外，應增強熱處理崗位工作人員的節(jié)能環(huán)保意識，嚴格進行節(jié)能環(huán)保管理，從思想和行動上實現(xiàn)熱處理工藝的節(jié)能環(huán)保。引進先進的熱處理技術(shù)，加強對環(huán)境的保護，可以使用先進的清潔工藝、清潔設(shè)備和環(huán)保材料，合理利用廢棄資源，進行尾氣、余熱的在回收利用，提高對環(huán)境的保護，促進熱處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4.3 加強對熱處理設(shè)備的設(shè)計生產(chǎn)，提升市場競爭力

我國高端熱處理設(shè)備依靠進口嚴重影響我國的經(jīng)濟生產(chǎn)安全和國防安全，對此，設(shè)備制造專家和設(shè)備制造廠應積極學習設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，加強先進技術(shù)的吸收消化，提升自身的能力，爭取自行研發(fā)高端熱處理設(shè)備，提升市場競爭力。增強國產(chǎn)熱處理設(shè)備的可靠性，可以在熱處理設(shè)備的設(shè)計制造過程中選用優(yōu)質(zhì)的配套元器件，提高熱處理設(shè)備的質(zhì)量，可以減少對國外的設(shè)備依賴，提升市場競爭力。

相關(guān)企業(yè)技術(shù)人員應承擔起發(fā)明創(chuàng)造得責任，積極鉆研知識，關(guān)注國內(nèi)外熱處理領(lǐng)域的市場變化，了解國外高端熱處理設(shè)備的優(yōu)勢，并對我國的設(shè)備進行改進，提升產(chǎn)品開放能力，爭取設(shè)計生產(chǎn)國際頂尖的產(chǎn)品。除此之外，國家相關(guān)部門應結(jié)合教育部門積極培育專業(yè)技術(shù)人才，為我國的工業(yè)生產(chǎn)儲備后備技術(shù)力量，提升技術(shù)開發(fā)能力。

4.4 發(fā)展智能熱處理工藝

隨著信息化時代的到來，發(fā)展信息化智能熱處理是未來該行業(yè)的發(fā)展趨勢。發(fā)展信息化智能熱處理應將計算機模擬技術(shù)和知識密集技術(shù)相結(jié)合，建立健全的可控控制系統(tǒng)、完善維修制度、實現(xiàn)遠程監(jiān)控、事故自動報警、故障自查和排除，實現(xiàn)自動化熱處理。利用計算機模擬技術(shù)進行網(wǎng)絡虛擬試驗，可以減少現(xiàn)實中的實驗次數(shù)，縮短熱處理研發(fā)周期。用于熱處理虛擬生產(chǎn)和熱處理設(shè)備的虛擬設(shè)計，將數(shù)字化的虛擬制造和現(xiàn)實試制相結(jié)合，研發(fā)高質(zhì)量、高性能高可靠的熱處理設(shè)備和熱處理工件，能夠有效提高我國的熱處理工藝發(fā)展水平。知識密集型技術(shù)可以建立熱處理信息數(shù)據(jù)庫，方便實現(xiàn)信息資源共享，供專業(yè)人員進行共同研發(fā)，提高熱處理工藝技術(shù)水平。智能化熱處理將工業(yè)和信息業(yè)相結(jié)合，符合未來社會的發(fā)展方向，需要相關(guān)企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員進行長期的研究。

5 結(jié)束語

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，熱處理行業(yè)面臨著較大的機遇與挑戰(zhàn)。近年來，我國相關(guān)企業(yè)已經(jīng)有強烈的質(zhì)量意識和市場競爭意識，熱處理工藝得到了一定的發(fā)展，但是和世界先進技術(shù)水平還差很遠。對此，本文分析了我國的熱處理工藝的發(fā)展變化及面臨的問題，并從提高熱處理工藝水平、降低能耗、提高熱處理設(shè)備的生產(chǎn)、發(fā)展智能熱處理工藝等多角度分析探索了熱處理行業(yè)的發(fā)展方向，為相關(guān)企業(yè)提供了一些發(fā)展策略，以促進我國熱處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，快速實現(xiàn)工業(yè)強國的目標。