美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖的啟發(fā)

1、第 35卷 第 1期 2010年1月Vol 135No 11January 2010美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖的啟發(fā)樊東黎(北京機電研究所 , 北京 100083En li ghtenm en t from US hea t trea t m en t technology road mapF AN Dong 2li(Beijing Research I nstitute ofM echanical &Electrical Technol ogy, Beijing 100083, China 中圖分類號 :T 201; TG15 文獻標志碼 :C 文章編號 :025426051(2010

2、 0120023206收稿日期 :2009212211作者簡介 :樊東黎 (1934 , 男 , 山西定襄人 , 教授級高工 , 中國熱處理 學(xué)會榮譽理事長 , 中國熱處理行業(yè)協(xié)會榮譽理事 , 全國熱處理標準化技 術(shù)委員會顧問。1 主要特點美國 能 源 部 (DOE 、 金 屬 學(xué) 會 的 熱 處 理 學(xué) 會 (AS M 2HTS 和熱處理協(xié)會 (HTI 從 1997年開始花了 7年時間的籌備123, 于 2004理技術(shù)發(fā)展路線圖 (heat treating technol update 22004HTS revisi on 428, 理的 生 產(chǎn) 技 術(shù) 水 平 以 線 圖 初 稿 (19

3、97 企業(yè) (r oadmap workshop 的 。 ,注重節(jié)能減排 , 力求設(shè)備升級更新 , 強化質(zhì)量管理 , 重 視材料配件 、 傳感器等硬件開發(fā) , 對加熱和冷卻的傳熱 學(xué) 、 熱處理工藝 、 應(yīng)力與畸變的模擬 、 能源管理軟件等 的開發(fā)予以重點投入 , 熱衷于標準的制訂 、 人員培訓(xùn)等 公益事業(yè) 。 總之 , 這個路線圖是針對提高企業(yè)生產(chǎn)技 術(shù)水平 , 集技術(shù)和管理 、 生產(chǎn)與經(jīng)營 、 硬件和軟件 、 工藝 基礎(chǔ)和人才資源建設(shè)于一體的全面發(fā)展的考慮 , 是受 到政府資助 、 民間協(xié)同 、 全面籌劃 、 有目標 、 有計劃 、 有 措施 、 有步驟 、 有檢查 、 有評價 、 有小結(jié)

4、 、 貫徹始終的長 遠部署 , 是一個很值得尋味 、 研究和借鑒的行業(yè)發(fā)展的 遠景規(guī)劃 。 111 瞄準生產(chǎn)實際美國金屬學(xué)會的熱處理學(xué)會在 1995年成立了一個緊急需求委員會 (i m mediate needs comm itee 1, 其 任務(wù)是調(diào)查搜集熱處理企業(yè)迫切要求解決的生產(chǎn)難 題 , 并尋求解決這些問題的辦法 。該委員會根據(jù)調(diào)查 結(jié)果 , 當(dāng)年就列出了一個熱處理行業(yè)緊急需求的項目 表 。 學(xué)會的研發(fā)委員會 (R &D co mm ittee 在此基礎(chǔ)上提出了 1996及設(shè)想的 2, 即節(jié)約 80%的能源 75%, 熱處理爐 1050%, 熱處理件零 , 企業(yè)利潤率保持 25

5、%以上 , 和用 10年以上的固定協(xié)作關(guān)系 , 熱處理生產(chǎn)零排 放 , 爐襯厚度減少一半 , 隔熱能力提高一倍 。 1997年 熱處理 學(xué) 會 提 出 的 路 線 圖 初 稿 叫 做 Heat Treating Technol ogy Roadmap Workshop2, 可見路線圖面向生產(chǎn)實際的強烈針對性 。20世紀 90年代初美國政府推出了一個 I ndustry of the future 的 “ 未來工業(yè) ” 計劃 , 其目的是針對大量耗能的工業(yè)部門 , 使其盡量采用先進技術(shù)和有效管理措 施以大量降低能耗 。 熱處理行業(yè)雖由于規(guī)模小未能進 入 “ 未來工業(yè)計劃 ” 的主體 , 但作為一

6、個耗能相對大的部門也被能源部 (DOE 列入未來工業(yè)計劃的 A llied Partner (協(xié)作伙伴 地位4, 從而產(chǎn)生了由政府資助的熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖的長遠規(guī)劃 。 由此可以洞悉路 線圖出臺的背景完全是出于振興生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能減排 的動機 。路線圖包含 4個方面的研發(fā)推廣項目 , 諸如工藝 和材料技術(shù) (p r ocess and materials technol ogy 、 設(shè)備和 硬件材料 (equi pment and hardware materials 、 能源和 環(huán)境技術(shù) (energy and envir onment technol ogy 以及公 益事 業(yè) (insti

7、tuti onal initiatives 類 別 的 70余 項 課 題528, 都是從生產(chǎn)實際需要出發(fā) , 而且其成果一旦在生產(chǎn)應(yīng)用大多能預(yù)見和產(chǎn)生立竿見影的效果 。 112 注重節(jié)能減排作為 “ 未來工業(yè)計劃 ” 的協(xié)作伙伴 , 美國制定路線 圖的主要出發(fā)點無疑是節(jié)約能源 。路線圖 2020年要 達到的第一目標就是節(jié)約能源 80%。可見提高能源 24 第 35卷利用率的受重視程度 。其他目標中的縮短工藝周期 、 提高爐襯耐火隔熱材料性能 、 減少爐壁厚度也都是為 了降低能源消耗 。在路線圖能源和環(huán)境一類研發(fā)推廣項目中特別提 出回收低級熱 (l ow grade heat 的廉價技術(shù) ,

8、可消除重 復(fù)加熱或減少重復(fù)加熱次數(shù)的工藝 , 高溫可控氣氛再 循環(huán)系統(tǒng) 、 富氧燃燒技術(shù) 、 高于 1010 的快速滲碳 、 縮 短冗長的滲氮周期 、 高傳熱技術(shù)和設(shè)備 、 高溫晶粒長大 不敏感的滲碳鋼 、 熱處理設(shè)備能源利用統(tǒng)計分析軟件 、 各種熱處理能源管理軟件等 。美國在 2020目標中也特別提出熱處理加熱的溫 室氣體和污染物排放要達到零的程度 。 在關(guān)于環(huán)境一 類研發(fā)項目中列出了零件清洗 、 脫脂無污染方法和用 劑 、 無污染液態(tài)淬火介質(zhì) 、 經(jīng)濟有效的控制和治理污染 廢料的方法等 。113 設(shè)備更新升級美國路線圖也特別看重?zé)崽幚碓O(shè)備的更新 、 , 在 2020格低廉的問題 ,的大類

9、。 、 燃燒器結(jié) 構(gòu)的改進 、 、 長壽命工裝夾 具耐熱合金的研發(fā) 、 爐子的耐火絕熱新材料和耐熱構(gòu) 件材料 、 金屬間化合物耐高溫結(jié)構(gòu)材料 、 耐 1200 以 上高溫的電阻發(fā)熱體和輻射管材料 、 用 U 形輻射管代 替直形管 、 用陶瓷管代替金屬管 , 改進發(fā)熱體形狀 、 改 進耐高溫風(fēng)扇材料 、 快速加熱技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)推廣 、 加熱爐溫度場和氣流場分布的模擬 , 各種來源設(shè)備的 比較和合理選擇設(shè)備數(shù)據(jù)庫 。114 傳感技術(shù)和傳感器為實現(xiàn)熱處理件質(zhì)量的適時精確控制 , 逐步減少 產(chǎn)品質(zhì)量分散度最終在 2020年實現(xiàn)質(zhì)量的零分散度 目標 , 保證 100%產(chǎn)品合格率 , 路線圖提出了研發(fā)和

10、改 進各種工藝過程控制的傳感器和器械機構(gòu) , 諸如能抵 抗沉積碳的氧探頭 、 在工件上能直接 、 實時測控碳濃度 的傳感器 、 控制多種化學(xué)和物理性能輸入的傳感器 、 定 量積分控制算法傳感器 、 滲碳層實時控制傳感器 、 可計 算熱傳導(dǎo)的實時淬火傳感器 、 測量零件淬火冷卻傳熱 過程的探頭 、 實時傳感器得益的評估等項目 。115 力求縮小熱處理件質(zhì)量的分散度路線圖的 2020目標中要把熱處理件質(zhì)量分散度 縮小到最低 (零 程度 , 要把零件熱處理畸變減到最小 (接近零 。所依賴的措施是精確的過程控制和傳感 器 、 加熱爐溫度精確度和均勻度 、 爐氣碳勢 、 氮勢均勻 度和嚴格控制程度 、

11、鋼的相變動力學(xué)模擬技術(shù) , 熱處理 數(shù)據(jù)庫 、 鋼淬火效果預(yù)測軟件 、 熱處理二維 、 三維殘余 應(yīng)力狀態(tài)預(yù)測分析 、 鋼件熱處理畸變預(yù)測等手段 。除 控制熱處理件質(zhì)量分散度技術(shù)外 , 還依賴科學(xué)的質(zhì)量 管理措施 , 如統(tǒng)計過程控制 (statistical p r ocess contr ol 方法 , 通過統(tǒng)計分析不斷尋找出影響質(zhì)量分散度的各 種因素 , 加以嚴格控制工藝參數(shù) , 使質(zhì)量分散度的高斯 分布曲線逐漸變狹 , 使每一爐次不同料盤部位裝載的 零件以及不同爐次零件的質(zhì)量分散度都能控制在很窄 的范圍內(nèi) 。116 注重工藝 、 相變過程 、 組織與性能模擬和數(shù)據(jù)庫 開發(fā)路線圖 3個方面

12、的研發(fā)推廣項目中計算機模擬軟 件和數(shù)據(jù)庫占很大分量 ,命分析軟件 , 、 溫度和時間對應(yīng) , 合金連續(xù) , , 材 , 應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)庫 , 加熱和冷卻熱傳 , 材料物理 、 電磁 、 力學(xué)性能 、 氣相和氣 2固 相 反應(yīng) 、 擴散和化學(xué)勢動力學(xué)常數(shù)數(shù)據(jù)庫 , 零件感應(yīng)加熱 電磁場和溫度場模擬 , 相變體積變化和熱應(yīng)變引起的 應(yīng)力場和畸變等 。117 為實現(xiàn) 2020目標的公益性事項 8美國 熱 處 理 學(xué) 會 R &D 委 員 會 公 益 事 業(yè) (instituti onal initiatives 分組修訂了路線圖中的非技術(shù) 性研究項目 。 其中心內(nèi)容是為實現(xiàn) 2020設(shè)想所有

13、目 標而必須做的另外一些事情 。為修訂 1997年的路線圖初稿 , 學(xué)會 R &D 委員會 對原始文本中的每個研發(fā)項目都重新做了研討 , 合并 了類似的項目 , 取消了一些項目 , 補充了一些項目 , 對 每個項目都做了容易理解的命題 。 在修訂后的路線圖 中委員會分組搜集了一些不屬于研究型的項目 , 將其 單列 , 被稱作公益 (事業(yè) 項目 。其中包括安全和衛(wèi) 生 、 技術(shù)培訓(xùn) 、 排放底線數(shù)據(jù) 、 能耗底線等 , 雖不是技術(shù) 性研究課題 , 但都是實現(xiàn) 2020(visi on 2020 設(shè)想的關(guān) 鍵事項 。除以上所列范圍的公益事項外 , 在 2020設(shè)想文本 中還確定了另外一些非

14、研究性事項 , 諸如通用標準 (gl obal standards 、 對員工要求 (e mp l oyees 、 誤解的修 正 (t ort refor m 和獲利可能性 (p r ofitability 。路線圖修訂后確立的公益事業(yè)項目有 :1 確立熱處理的安全衛(wèi)生事項 , 諸如減少失火 、 員工吸入有害氣體 (ingesti on 和受到傷害 (injuries 等 危害 , 廠內(nèi)空氣質(zhì)量 , 人機工程 (ergonom ics , 鋇 、 胺和 其他有害物的安全限值 。 第 1期 樊東黎 :美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖的啟發(fā) 252 有關(guān)冶金學(xué)基礎(chǔ) 、 爐子安全等方面的熱處理人 員培訓(xùn)和認

15、定 , 確定當(dāng)前需要設(shè)立哪些課程和哪些人 需要填補差距 。3 設(shè)立熱處理設(shè)備的排放底線 , 用于確定未來的 排放基準數(shù)據(jù)和建立最切實可行的實施方案 。4 編制熱處理設(shè)備能源消耗底線數(shù)據(jù) , 用于建立 未來的節(jié)能基準和確定切實可行的實施方法 。118 路線圖對企業(yè)的預(yù)見效果在美國路線圖的 2020目標中曾提出過熱處理加 工企業(yè) (co mmercial heat treat m ent p lant, 我國通常叫 “ 專業(yè)廠 ” 生產(chǎn)成本降低 75%, 利潤率保持 25%以 上 , 和用戶保持 10年以上的協(xié)作關(guān)系 , 都是對企業(yè)的 生產(chǎn)技術(shù)進步和嚴格管理要求產(chǎn)生的直接效果 2。 20年生產(chǎn)成本

16、降低 75%是一個很可觀的數(shù)字 。降低 成本的直接效果是高利潤率的保持和進一步的提高 。 實現(xiàn)這一點就要依靠減少占生產(chǎn)成本很大比例的能源 消耗 , 可見減少 80%本措施 。率和設(shè)備自動化程度 、 減少人工關(guān)系 , 設(shè)備的高可靠性 , 保證設(shè) 備正常運轉(zhuǎn)的維護保養(yǎng) (停產(chǎn) 縮 至最小程度 , 合理選擇設(shè)備 , 合理裝爐 , 合理組織調(diào)度 生產(chǎn)都是必不可少的組織管理措施 。 和用戶保持長期 友好合作關(guān)系必須依靠優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量 、 先進的生產(chǎn) 技術(shù) 、 優(yōu)秀的服務(wù)和有競爭力的價格來保證 。因此降 低成本也是價格具有競爭力和贏得客戶的極為重要的 條件 。 這些措施在路線圖各方面的研發(fā) 、 推廣 、

17、公益項 目中都有充分體現(xiàn) 。2 對路線圖的剖析美國熱處理學(xué)會緊急需求委員會從 1995年開始 的調(diào)查和 1997年 R &D 委員會提出的 Heat Treating Technol ogy Road map Workshop 的報告到 2004年正式 發(fā)表的路線圖修訂稿 (Roadmap Update 22004 , 共經(jīng)歷 了近 10年時間 。從 2004年到 2008年近 5年中 Heat Treating Pr ogress 雜志又逐年詳細報道路線圖執(zhí)行進 展情況和執(zhí)行過程中出現(xiàn)的問題 。 可見這個路線圖的 提出不僅是極其慎重 、 頗具匠心 , 而且是仔細安排實 施 , 認真貫

18、徹執(zhí)行的 。 對路線圖的制訂 、 部署 、 修訂 、 執(zhí) 行 、 檢查 、 研發(fā)成果評價等步驟的剖析有助于深層次的 理解 、 借鑒和參考 。211 有政府的強勁后盾路線圖從籌劃到出臺部署都有能源部工業(yè)技術(shù)局(DOE 2O I T 的參與 , 且決定把熱處理行業(yè)納入“ 未來 工業(yè) ” (industry of the future 計劃的伙伴關(guān)系 (allied partner , 在路線圖列出的三大類 70余種研發(fā)推廣項 目和公益事項大都由為實施路線圖于 1999年特別成 立的 “ 熱處理高技術(shù)中心 ” (center of the heat treating excellence 和“ 熱加

19、工技術(shù)中心 ” (ther mal p r ocessing technol ogy center 承擔(dān) , 這些項目都得到政府的資助 。 熱處理學(xué)會要定期向 DOE 匯報項目完成和企業(yè)受益 情況 , 并每年進行檢查 。212 民間的積極性美國金屬學(xué)會的熱處理學(xué)會 (AS M 2HTS 和熱處 理協(xié)會 (HTI 都是民間團體 , 其執(zhí)行委員會領(lǐng)導(dǎo)成員 大多是熱處理企業(yè)老板 , 19962月 HTS 召集的討論 ( 座談會有 20名全 ( 熱處理加工企 業(yè) , 一致倡議提出熱 設(shè)想和目標 2, 9。17名專家組成的熱處理學(xué)會 R &D 委員會于 1997年 2月提出了熱處理 (工廠 技術(shù)

20、發(fā)展路線圖初 稿和設(shè)備與硬件材料 、 工藝和材料技術(shù)以及能源與環(huán) 境 3個領(lǐng)域的 70余個研發(fā)項目和 1999年的研發(fā)計 劃 。 由此可見路線圖首先是由民間的熱處理企業(yè)發(fā) 起 , 由于此舉符合國家的節(jié)能減排方針自然而然地隨 后得到政府的有力支持 。美國熱處理行業(yè)民間對路線圖的制訂和貫徹有很 大積極性是因為其貫徹和實現(xiàn)對熱處理生產(chǎn)企業(yè)和國 家都有很大利益 。這些利益可以充分體現(xiàn)在 2020設(shè) 想的鼓舞人心的目標中 。 國家能從熱處理行業(yè)獲得節(jié) 能 (80% 和減排 (零排放 功效 , 企業(yè)可以大幅度降低 生產(chǎn)成本 (75% , 穩(wěn)定保持 25%以上的利潤 。213 明確具體的措施為完成路線圖中的

21、多項研發(fā)推廣項目 , 1999年 9月 在 渥 切 斯 特 工 業(yè) 大 學(xué) (worcester polytechnic institute 的金屬加工學(xué)院 (Metal Pr ocessing I nstitute 成立了 “ 熱處理高新 (杰出 技術(shù)中心 ” (center of heat treating excellence 10, 簡稱 CHTE, 隨后又在伊利諾伊 理工學(xué)院 (illinois institute of technol ogy 成立了“ 熱加 工 技 術(shù) 中 心 ” (ther mal p r ocessing technol ogy center 11, 簡稱 T

22、PT C 。CHTE 是在中心成員支持下建立的為實現(xiàn)路線圖 目標的行業(yè)研發(fā)機構(gòu) , 由能源部和民間企業(yè)提供研發(fā) 資金 。 其主要研究方向是降低能耗 , 減少污染 , 減少廢 品和返修品 , 控制生產(chǎn)成本 , 全面促進熱處理行業(yè)生產(chǎn) 技術(shù)進步和繁榮 。 其研究重點在于持續(xù)發(fā)展所需的基 26 第 35卷礎(chǔ)性項目和行業(yè)的最關(guān)鍵需求 , 諸如先進有效的傳感 技術(shù)和傳感器以及各種工藝效果預(yù)測工具 , 以實現(xiàn)生 產(chǎn)過程的精確控制和持續(xù)降低成本 。CHTE 設(shè)在麻省的 Worcester 市 , 是渥切斯特工業(yè) 大學(xué) (W P I 金屬加工學(xué)院 (MP I 的眾多中心之一 。它 在某種意義上是一個“ 虛設(shè)

23、” 的名義上的中心 。其工 作依賴于流動的學(xué)校自身員工 、 研究生和其他高校 (W P I 、 康涅狄格工大學(xué) 、 西北大學(xué)等 人員的合作 , 是 在 AS M 、 HTI 和 CHTE 工業(yè)會員支持下組建的研究基 地 (acade m ic home , 行業(yè)研究人員 、 科學(xué)家和工程師 在此為建立熱處理未來的知識庫和技術(shù)儲備而工作 , 更重要的是培養(yǎng)未來的科技人才和工程師 。CHTE 的創(chuàng)始會員 、 Hought on I nternati onal 的技術(shù) 副總裁 Joe W archol 說 :熱處理早就是一門重要技術(shù) , 它是不能用規(guī)模來評價的 。 CHTE 力求把熱處理 推向更科學(xué)

24、 , 對企業(yè)更有幫助 , 其技術(shù)被廣泛應(yīng)用 、 接 受和認可 , 依賴開發(fā)更精確的熱處理技術(shù) ,大的發(fā)展前景 。 CHTE積累了更多的工業(yè)知識 , ,進技術(shù)成果 , 。他還 說 :我們相信 , 對 每個 工業(yè)、 政府、 學(xué)術(shù)、 經(jīng)濟 和環(huán)境。 我們將繼續(xù)推動完成此計劃所列的每件事情。 1999年成立的熱加工技術(shù)中心 (TPTC 宗旨一是 配合實施熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖 , 二是培訓(xùn)人員以充 實人力資源 。其財政支持主要來源于 TPT C 會員單 位 、 伊利諾伊州政府和 Illinois 工業(yè)大學(xué) (II T , 也得到 CHTE 、 國家科學(xué)基金會 (nati onal science fou

25、ndati on, NSF 、 A li on Science and Technol ogy 和許多工業(yè)企業(yè)的 資助 , 一些大型實驗研究設(shè)備 , 諸如熱力模擬試驗機 Gleeble 23500、 Jeol 掃描電鏡 、 Phili p s 透射電鏡 、 Ther mo 2 AR lx 衍射儀都是 M r 1Charles Finkl 和 A 1Finkl 及其子 公司捐贈的 。TPTC 由企業(yè)成員代表組成的“ 工業(yè)顧問委員會 ” (industrial advis ory board, I A B 來管理和運作 。 會員企 業(yè)向 TPT C 研究室提出項目建議 , 由 TPTC 向 I A

26、 B 提出 列項申請 , I A B 批準列項和落實經(jīng)費后即可開展研究 。 若研究項目和內(nèi)容對一個或多個企業(yè)有益 , 就會被接 受和有經(jīng)費保證 。 TPT C 鼓勵企業(yè)會員參加定期召開 的研究計劃會議 , 以便于企業(yè)和科研人員間的溝通和 取得一致意見 。TPTC 設(shè)有 4個研究室 , 聘有 2名高級研究助理 , 有 14名研究生參與研究 , 還設(shè)有一個為期 112月的 訪問學(xué)者研究班 。 所有的研發(fā)項目都包括科學(xué)實驗和 計算機 研 究 兩 方 面 。 TPT C 的 研 究 生 結(jié) 業(yè) 后 曾 被 Ladish 、 Bodycote 、 GK N 和 Borg 2W arner 諸熱處理加工著

27、 名大企業(yè)所雇用 。TPTC 每年組織一次專題討論會或熱處理行業(yè)關(guān) 注話題的研討會 。 2002年會議主題是 H13模具鋼熱 處理工藝建模和模擬 。 2003年組織了一次關(guān)于高壓 氣冷淬火工藝的討論會 , 參加者有 100余人 。TPTC 研發(fā)計劃中的項目都針對熱處理和熱加工 的未來 , 研究方向都集中在減少能源消耗 、 提高效率 、 保證質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本上 。我國有些熱處理專家和學(xué)者作為訪問學(xué)者曾參與 了 CHTE 和 TPT C 的研發(fā)工作 。CHTE 和 TPT C和 2020, 也是體現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研 2。 它既提出了 20余年后要實現(xiàn)的長遠 目標 , 也提出了為實現(xiàn)這些目標要開展的中 、

28、長期研發(fā) 項目 , 其中包括一系列節(jié)能減排新技術(shù) , 除了科研 、 技 術(shù)開發(fā)項目外 , 作為保證實現(xiàn)路線圖的配套措施 , 建立 了兩個動員全行業(yè)參與的產(chǎn)學(xué)研研發(fā)中心 , 最后還提 出了旨在提高生產(chǎn)管理水平 、 開發(fā)人力資源和進行基 礎(chǔ)建設(shè)的非研究性的公益項目 , 并號召民間團體和企 業(yè)積極參與到規(guī)劃項目中來 , 共同參與 , 共同享受研發(fā) 成果 , 大家在生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益的提高上都能 得到好處 。為了修訂 1997年路線圖初稿 , HTS 的 R &D 委員 會對原始文本的每個研發(fā)項目都重新做了認真考慮 。 合并了類似的項目 , 取消了迫切性不足的項目 , 還補充 了一些重要的

29、新項目 。 特別應(yīng)留意的是在修訂后的路 線圖中 , 分委員會 (sub 2comm ittee 搜集了一些不屬于 科研型的項目 , 將其單列作為一個獨立部分 , 被稱作公 益事業(yè)類項目 (instituti onal initiatives 8。 這些項目包 括保健和安全 、 人員培訓(xùn) 、 排放底線和能耗底線數(shù)據(jù)的 確定 。 此外還有通用標準 (gl obal standards 、 人員資 格認定 (e mp l oyee 、 行業(yè)規(guī)章 (industry regulati ons 的 制 訂 、 誤 解 的 修 正 (t ort refor m 和 獲 益 能 力 (p r ofitabi

30、lity 的確認等 。這些項目和工作也都要靠 CHTE 來完成 ?？傊?, 這個路線圖是一個全面籌劃 、 周密部署 、 認 真執(zhí)行 、 行之有效的長遠總體規(guī)劃 。215 定期考核檢查報道進展情況在路線圖實施過程中有一套較為健全的運行機 第 1期 樊東黎 :美國熱處理技術(shù)發(fā)展路線圖的啟發(fā) 27制 。 科研經(jīng)費部分由國家 (通過 NSF 資助 , 部分由民 間企業(yè)集資 , 部分由個人捐助 。 HTS 的 R &D 委員會 定期檢查和報道長 、 短期項目進展情況 。兩個研發(fā)中 心事先公布自己承擔(dān)的研究項目 , 逐年報告公布進展 情況 , 及時發(fā)布完成的成果 12215。值得一提的是 AS M

31、 2HTS R &D 委員會的工藝和 材料技術(shù) Subcomm ittee 2006年在討論 1997和 2004路 線圖修訂稿時 , 按該類項目 (課題 的投資回報 、 風(fēng)險 、 研究時間和需求迫切程度 4個方面對該部分課題 (分 為材料和工藝基礎(chǔ) 、 材料應(yīng)用基礎(chǔ) 軟件和模型數(shù)據(jù) 庫 、 模型開發(fā) 3種類型 進行了評估 12。項目投資回報分為高 、 中 、 低 3個級別 。 項目風(fēng)險 指能否順利完成 , 投資回報的可能性 , 也以高 、 中 、 低 3個級別衡量 。 完成期限從 1997年算起 , 03年為近 期 , 310年為中期 , 長于 10年為遠期 , 迫切程度分為 頂級

32、、 高級 、 中級以及低級 。 表 1所列為按以上原則對 工藝和材料技術(shù)類課題進行評估的結(jié)果 。表 1 工藝與材料技術(shù)類課題的評估結(jié)果Table 1 Esti m a ti on on results t a sks concern i n g hea t trea t m en t process and ma ter i a l材料和工藝基礎(chǔ) 課題項目評估結(jié)果風(fēng)險 完成時間 迫切性11改進設(shè)計感應(yīng)器工具以減少反復(fù)試驗次數(shù)和修正誤差 低 短 頂級 21研發(fā)高于 1000 滲碳抗晶粒長大的鋼種 低 短 高 31高于 1010 滲碳的可行性 (包括氣氛和真空滲碳 (總結(jié) 高 低 短 高 41快速

33、滲氮 高 低 中 高 51快速加熱相變動力學(xué)的確定 高 中 短 高 61滲碳、 限制淬透性鋼、 高 中 中 中 71高效表面淬火方法的開發(fā) 高 高 長 中 81提高對感應(yīng)、 磁場、 回火 , 高 低 短 中 91高效表面改性工藝的開發(fā) 低 高 長 中 101稀土元素對熱處理過程中顯微組織演變的影響 中 低 長 中 111深冷處理材料的開發(fā)、 應(yīng)用范圍研究 低 中 短 低 121鐵 、 非鐵合金 、 復(fù)合材料和聚合物的熱處理工藝開發(fā)材料應(yīng)用基礎(chǔ) :軟件和模型數(shù)據(jù)庫 低 高 中 低 131材料選擇 , 包括材料性能數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā) 低 中 中 低 141開發(fā)和失效特征關(guān)聯(lián)的材料性能、 工藝模型、

34、模型的開發(fā) 低 中 中 低 151開發(fā)材料連續(xù)加熱和冷卻相變數(shù)據(jù)庫 高 低 短 頂級 161開發(fā)從室溫到熱處理溫度的熱性能和力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫 高 低 長 頂級 171開發(fā)熱處理工藝和最終性能數(shù)據(jù)庫 高 低 短 頂級 181集成相變模型使之成為軟件工具 高 低 短 高 191開發(fā)形成數(shù)據(jù)庫的低成本方法 高 中 長 高 201開發(fā)在生產(chǎn)設(shè)備中測定各種介質(zhì)和零件傳熱特性的探頭 高 中 中 高 211制定試驗和獲取相變數(shù)據(jù)模型的工業(yè)標準 (包括在爐中或其他介質(zhì)中加熱 , 在油 、 水、 聚合物、 鹽 、 空氣、 真空中淬火以及噴射冷卻 高 低 中 高 221開發(fā)材料和氣氛相互作用的熱力學(xué)模型 高 高 中

35、 高 231實時過程控制系統(tǒng)的鏈接模型的開發(fā) 高 高 長 高216 美國人的煩惱日本材料熱處理學(xué)者鮒谷清司 (Funatani 在一篇 關(guān)于國際汽車工業(yè)發(fā)展和材料熱處理現(xiàn)狀的文章中指 出 16, 由于美國對制造新技術(shù)開發(fā)投資的不足 , 近十 余年來相對于日本和歐洲國家 , 在汽車制造尤其在材 料熱處理技術(shù)上處于落后地位 。主要表現(xiàn)在低壓滲 碳 、 高壓氣淬 、 等離子熱處理 、 離子沉積技術(shù) 、 乙炔低壓 滲碳 、 高級爐用電熱和耐熱材料等先進技術(shù)都是德國 、 法國 、 瑞典等歐洲國家的專利 。這個情況也是美國出 臺路線圖 , 力求趕上國際技術(shù)進步步伐的背景 。 美國的路線圖雖然對熱處理行業(yè)是

36、一個雄心勃勃 的計劃 , 但相對于冶金 、 熔鋁 、 玻璃 、 建材 、 交通 、 車輛 、 國防 、 航空航天等都稱不上是一個很重要的大量耗能 行業(yè) , 故未能列在“ 未來工業(yè) ” 計劃的主體工業(yè)中 , 只 成為其合作伙伴 (allied partner 的附屬關(guān)系 , 故在國家 支持的研發(fā)經(jīng)費本來就不充裕 , 而隨著海灣戰(zhàn)爭和國 際金融惡化 , 能源部所能提供的資助愈來愈少 , 以至在 熱處理行業(yè)出現(xiàn)了一系列抱怨 。 28 第 35 卷 part, p rocess & materials technology J . Heat Treating Progress, 2004 7

37、Stephen J, Sikirica, Douglas P W elling, Heat treating technology road2 map update 2004, part, energy and environment technology J . Heat Treating Progress, 2004 ( 7 /8 : 47 2 52. ( 9 /10 : 30 2 37. 2006 ( 5 /6 : 2. Industry of the Future R . 2006 ( 5 /6 : 54 2 57. Progress, 2006 ( 11 /12 : 22 2 25.

38、 8 D iran Apellian, Robert Gaster Heat treating technology roadmap update . 2004, part, institutional initiatives J . Heat Treating Progress, 2004 9 AS 2 M HTS, MTI, DOE. Office of Industrial Technology, Heat Treating 10 D iran Apellian. Heat treating industry R&D needs: a CHTE perspective 11 Ph

39、ilip Nash, Calvin Tszeng, Joe Benedyk, et al Heat treating research . 12 R ichard L Houghton. Heat treating technology roadmap update 2006, part, p rocess & materials technology J . Heat Treating Progress, at TPTC J . Heat Treating Progress, 2004 ( 1 /2 : 33 2 39. Treating Progress, 2006 ( 9 /10

40、 : 56 2 59. ahead J . Heat Treating Progress, 2007 ( 1 /2 : 56 2 57. J . Heat Treating Progress, 2003 ( 1 /2 : 30 2 32. 13 Stephen Sikirica, Douglas W elling Heat treating technology roadmap . update 2006, part , energy & environmental technology J . Heat 14 George Pfaffmann. Heat treating techn

41、ology roadmap update 2006, part ( 5 /6 : 45 2 48. Heat Treating Progress 雜志資深編輯 Ed Kubel ( 將此現(xiàn)象稱之為夭折或“ 攔路搶劫 ” waylaid , 并說 : 聯(lián)邦政府依據(jù)看門狗集團市民應(yīng)對政府廢物的規(guī)定 ( cilizens against governm ent waste 寧愿每年花數(shù)百萬 美元資助小寵物計劃 , 而對經(jīng)濟健康發(fā)展和保持技術(shù) 領(lǐng)先的科研資金卻在不斷萎縮 。應(yīng)該讓你們的議員和 17 代表知道什么是必須優(yōu)先發(fā)展的時候了 。 說 : 回顧一下為達到熱處理行業(yè)目標而設(shè)立的課題和 保持熱處理企業(yè)獲得先進技術(shù)的有限來源 , 我想你 (指議員們 就會同意提高為達到這些目標的政府資 助 ,而不是縮減 。我不低估私人企業(yè)承擔(dān)的重大研究 , 但私人企業(yè)畢竟是私人的 。國家實驗室和合作伙伴的 研究和由國家計劃資助轉(zhuǎn)化為公眾信息的項目仍然是 8 熱處理行業(yè)材料和工藝改進中必不可少的內(nèi)容 。 參考文獻 : R . 1 T