企業(yè)高層次金相人員培養(yǎng)漫談 程里 重慶理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2 d9 o4 m% F% ^- h+ k
任何一個(gè)優(yōu)質(zhì)金屬機(jī)器零件,必須外形完好,內(nèi)部致密、缺陷少,使用性能合乎要求。那么怎樣知道內(nèi)在質(zhì)量的好壞呢?要進(jìn)行金相分析。+ O) [' o& C c4 [6 v* Q! _3 W
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金相分析技術(shù)是廣泛用于金屬材料研究和檢驗(yàn)的物理檢驗(yàn)方法。金相分析的目的,一可以鑒定成品金屬材料和機(jī)器零件的內(nèi)在質(zhì)量是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件,判斷產(chǎn)品是否合格;二可以鑒定各種缺陷的分布狀況和性質(zhì),分析研究產(chǎn)生缺陷的原因和各種工藝因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響,為改進(jìn)工藝質(zhì)量和各種試驗(yàn)研究提供數(shù)據(jù)。因此,金相分析廣泛應(yīng)用于軍工、冶金、鐵道、船舶、鍋爐、機(jī)電及儀表領(lǐng)域,是保證產(chǎn)品質(zhì)量不可缺失的重要手段。
( ^. c8 [7 D7 m) L1 s01 金相人才狀況 金相高技能人員日趨老化,而新一代人才未及時(shí)跟上,人才斷層已悄然形成。 ) g5 H, N: h( d# w
中國企業(yè)經(jīng)過新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整,裝備能力提高了、產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大了,已成為世界上的制造業(yè)大國。一方面,隨著質(zhì)量體系的完成,企業(yè)需要做金相檢測及分析的產(chǎn)品越來越多,試驗(yàn)項(xiàng)目越來越復(fù)雜,工作環(huán)境好了,好些企業(yè)都已經(jīng)配備了掃描電鏡和透射電鏡,成了展示質(zhì)量水準(zhǔn)的窗口。另一方面,許多企業(yè)關(guān)注品牌、市場份額和國際化等問題,一味追求高速發(fā)展,往往忽視了質(zhì)量工作,尤其內(nèi)在質(zhì)量,質(zhì)量工作常常處于“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”式的被動局面,金相工作則是應(yīng)付當(dāng)前需要為主,人員也是盡可能的精簡,更可怕的是金相行業(yè)這些年遠(yuǎn)離了領(lǐng)導(dǎo)的支持,處于自生自滅的狀態(tài)。 ( g1 K- [7 q- V' @2 [8 p# b
隨著20世紀(jì)60年代畢業(yè)的金相技術(shù)人員退休,各企業(yè)中現(xiàn)在的金相中堅(jiān)力量的大多為80年代畢業(yè)生,那時(shí)的大學(xué)畢業(yè)生屬于國家干部,技術(shù)人員和領(lǐng)導(dǎo)工資待遇差不多,工作穩(wěn)定。金相被大家都稱為“內(nèi)科醫(yī)生”,是知其所以然的學(xué)科,穿白大褂,很神秘的,人的挑選也十分嚴(yán)格,能干金相還真很自豪的,就這樣一路干了上來,然而到今天這批人漸已老去,已經(jīng)差不多“奔五”了。到了90年代,企業(yè)部門職能的分量發(fā)生了很大的改變,重要程度依次是營銷、財(cái)務(wù)、生產(chǎn)、技術(shù),最后才是質(zhì)量。管理層待遇也大大高于技術(shù)層,一個(gè)部門的領(lǐng)導(dǎo),工資可以是工程師的數(shù)倍。結(jié)果企業(yè)內(nèi)造成大家紛紛爭取當(dāng)領(lǐng)導(dǎo),或者搞采購與搞銷售什么的,技術(shù)人員則被認(rèn)為是沒出息的人,而金相又屬于專業(yè)性很強(qiáng)的那種,盡管重要,但畢竟一質(zhì)檢工作,又得罪人,因此大多數(shù)的人不會選擇金相這行當(dāng),即便從事金相的人也感到前途渺茫,很難堅(jiān)持下去,往其他方向發(fā)展了。 1 c0 S% ~+ ?8 @! K9 u" l
很多企業(yè)由于金相人員的調(diào)離或退休,年輕人頂不上來,質(zhì)量控制不住,不得不返聘退休者。目前為了適應(yīng)企業(yè)對金相檢驗(yàn)的需求,社會上辦了很多拿資格證的培訓(xùn)班,但是,培訓(xùn)的都是金相檢驗(yàn)人員而已,不具備質(zhì)量分析和追溯能力。近年來,許多企業(yè)試行了“首席(或主任)工程師制”,以提高技術(shù)人員的待遇。然而首席工程師制的評定標(biāo)準(zhǔn),以貢獻(xiàn)為主,不與職稱掛鉤,不論資排輩,也跟任命制差不多。金相盡管責(zé)任重大、專業(yè)性極強(qiáng),但不直接產(chǎn)生效益,作用隱形,定崗在輔助崗位,遠(yuǎn)不如其他設(shè)計(jì)、工藝人員,甚至不如主管設(shè)備的技術(shù)人員,評定時(shí)最多也就給一副首席工程師而已。按照目前的普遍情況,金相人才危機(jī)還有日漸加重之虞。金相難度高,人才的成長速度慢,一般五、六年熟悉,十年才能精通,如果不加緊進(jìn)行金相技能型人才的培養(yǎng),沒有新鮮血液注入補(bǔ)充,人才斷層在所難免,勢必成為制約各行業(yè)發(fā)展的瓶頸。 % N- M' v1 L" j4 C3 M, P
02 質(zhì)量問題的嚴(yán)峻和金相工作的重要 當(dāng)前質(zhì)量問題非常嚴(yán)峻,企業(yè)金相工作的重要性比以往任何時(shí)候都大,工作難度也比以往任何時(shí)候都大。少了金相的強(qiáng)有力支持,企業(yè)工藝就少了一雙眼睛,產(chǎn)品質(zhì)量及穩(wěn)定性無從說起。
i8 s8 \6 n( S1)原材料質(zhì)量難以控制 鋼材市場混亂、質(zhì)量欠佳且極不穩(wěn)定,導(dǎo)致質(zhì)量難以控制,以致原材料質(zhì)量無法保證。再有,材料代用的問題,以鍛件為例,由于鍛造市場競爭太過激烈,而鍛造材料成本占了鍛件成本的60~70%,有時(shí)如果不用鋼錠替代鋼坯、或連鑄坯替代鎮(zhèn)靜鋼,則可能連成本都不夠,更無法盈利了。
) @, c+ }$ U# X. @0 I8 A* d2)產(chǎn)品質(zhì)量難以控制 ①大批農(nóng)民工充斥生產(chǎn)一線,相當(dāng)多的人并沒有經(jīng)過職業(yè)技術(shù)培訓(xùn),違反工藝紀(jì)律的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。產(chǎn)品質(zhì)量“一卡就叫,一放就亂”。
3 \* j8 o- M& ]; V }, g; a ②生產(chǎn)任務(wù)緊,經(jīng)常在設(shè)備、生產(chǎn)準(zhǔn)備不足,技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)沒有充分消化吸收的情況下開工。 , T& |) D+ L" V
③重治輕防,直至出現(xiàn)大批量產(chǎn)品缺陷,造成大量報(bào)廢,才開始考慮質(zhì)量挽救和應(yīng)對措施。 - ~! g! _/ V1 e, x2 F0 n4 m, m/ J
3)外協(xié)質(zhì)量監(jiān)控不住 大企業(yè)的許多零部件是擴(kuò)散到小企業(yè)生產(chǎn)加工的。這些小企業(yè)技術(shù)力量薄弱,很多采用已淘汰的二手設(shè)備或廉價(jià)設(shè)備,缺少質(zhì)量檢驗(yàn)手段,甚至連金相檢驗(yàn)都沒有的企業(yè)也為數(shù)不少。
1 z& [4 H) Y) c7 Y* K+ h 當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和質(zhì)量發(fā)生矛盾時(shí),往往犧牲質(zhì)量。金相工作既屈從于權(quán)力,也屈從于市場商機(jī),尤其是在企業(yè)效益不好時(shí)。金相的作用大都只停留在最后的質(zhì)量把關(guān)上,其對熱加工制造引領(lǐng)以及質(zhì)量分析的職能則基本沒發(fā)揮。 % D( h5 v, S/ X* ~/ ~( L, m
03 金相人才成長困境 3.16 j: x' r* z: o0 Z# ^
學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)中的缺失 企業(yè)金相技術(shù)人員大都畢業(yè)于“金屬材料專業(yè)”,而學(xué)校教學(xué)科研體系與行業(yè)生產(chǎn)體系基本脫節(jié),學(xué)生沒有完整而系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過金相知識。 4 ^% ]+ I* K8 `9 X9 t; S
1)專業(yè)越來越寬泛,針對性弱了& d+ d& Z6 @' H* S4 D- b; p
20世紀(jì)60年代,還真有“金相與熱處理”這個(gè)專業(yè),而80年代,隨著材料科學(xué)的飛速發(fā)展,專業(yè)作了相應(yīng)調(diào)整,成了“金屬材料及熱處理專業(yè)”。到了1996年“金屬材料及熱處理專業(yè)”全面停止招生,進(jìn)入“機(jī)械設(shè)計(jì)與制造”或“材料科學(xué)與工程”學(xué)科。有的原設(shè)有“金屬材料及熱處理專業(yè)”的高校將“金屬材料及熱處理”和“鑄造”、 “鍛壓”和“焊接”等專業(yè)與“機(jī)械制造”等冷熱加工專業(yè)合并為“機(jī)械工程”專業(yè);有的則將“金屬材料及熱處理”和“鑄造”、“鍛壓”和“焊接”等專業(yè)統(tǒng)一為“材料成型與控制工程”專業(yè),而“材料成型與控制工程”專業(yè)當(dāng)時(shí)多以 “模具設(shè)計(jì)與制造”為方向,以適應(yīng)彼時(shí)制造業(yè)發(fā)展的需要。2004年將“金屬材料及熱處理”、“無機(jī)非金屬材料”、“高分子材料”和“表面工程”合并成“材料科學(xué)與工程專業(yè)”!敖饘俨牧霞盁崽幚韺I(yè)”成了“材料科學(xué)與工程專業(yè)(金屬方向)”。 , k, V8 D2 l5 P' F2 W8 b5 B0 w
2)課程內(nèi)容簡化,難度降低了 主要課程《金屬學(xué)》、《合金鋼》、《有色金屬》合并為《金屬材料》課程;《熱處理原理》、《熱處理工藝》課程合并為《金屬熱處理》課程。
8 F$ W5 M, X9 h8 ]: \3)理論性高了,應(yīng)用性弱了 所有教師都在申請國家項(xiàng)目、做前沿研究,純粹的理論研究,發(fā)表高水平論文。教師學(xué)歷結(jié)構(gòu)從博士、博士后,到海歸博士、博士后,越來越高,幾乎所有的教授都有國外的研究經(jīng)歷,有工程經(jīng)歷的教師反而稀缺。教學(xué)內(nèi)容越來越偏向于純理論和科學(xué)性研究教育,無法未雨綢繆地對學(xué)生提前進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)初步訓(xùn)練,以及動手能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)造能力培養(yǎng),使學(xué)生能夠今后短時(shí)間來適應(yīng)實(shí)踐工作的需要、以及應(yīng)付將來各種工作的發(fā)展和需要的能力越來越弱。
" B% l/ b( b% L- R- k$ _) o4)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)弱了 大多企業(yè)怕影響生產(chǎn),怕出安全事故,不愿意接收學(xué)生實(shí)習(xí),即便學(xué)生到了車間,也是走馬觀花,遠(yuǎn)遠(yuǎn)地看著工人生產(chǎn),無法深入一線班組,與工人同吃同住勞動,教師也無法針對具體生產(chǎn)工藝作深入細(xì)致講解,以至學(xué)生對大工業(yè)生產(chǎn)缺少感覺,對生產(chǎn)流程及工藝缺少深入了解。 , [4 K0 d( w, f7 P( m* X
由于缺少正確指引,很多學(xué)生在學(xué)校的時(shí)候不知道金相分析及金相檢驗(yàn)是做什么的,有什么用,直到工作后才感覺金相檢驗(yàn)是挺重要的,真后悔在校沒有好好學(xué),F(xiàn)在各高校,也意識到了這問題的嚴(yán)重性,采取了走出去請進(jìn)來的辦法,規(guī)定新教師必須下基層1~2年,培養(yǎng)教師理論與實(shí)際結(jié)合的能力;同時(shí),請生產(chǎn)實(shí)際中摸爬滾打出來的行家為客座教師給學(xué)生講課,力爭把學(xué)生培養(yǎng)成具有工程素養(yǎng)和工程思維的應(yīng)用型人才和工程人才。 3.2 專業(yè)圖書市場上的缺失 圖書市場上,缺少一冊工作必備,案頭留置、簡便易行、具有鮮明指導(dǎo)性的培訓(xùn)手冊。當(dāng)前介紹金相書籍本來就不多,太科普的往往涉及的面很窄、內(nèi)容很淺,專著又過于艱深龐雜。就鋼鐵材料而言,國內(nèi)國外的牌號就有二三萬種,分類上可以按質(zhì)量分類、也按用途分類和按組織分類。不同成分出現(xiàn)不同的相,不同加工方式(鑄、鍛、焊、熱處理)又有不同的相。對初學(xué)者而言,翻開鋼鐵圖譜,洋洋數(shù)千頁,云山霧罩的,頭都大了,用圖譜再和實(shí)際金相形貌進(jìn)行比照,經(jīng)常就靠不上譜!因此,缺乏能夠給初學(xué)者馬上上手,邊學(xué)邊干的實(shí)用技術(shù)指導(dǎo)書。這本書最好不按照傳統(tǒng)的做法先講金屬學(xué)、熱處理原理與工藝、物理化學(xué)、金屬力學(xué)性能,而是以問題為中心,分門別類地介紹各種常見金相缺陷的特征、檢驗(yàn)步驟、而且給出簡單有效診斷方法和施治方法,使學(xué)習(xí)者遇到問題有依靠,能按圖索驥解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題。 # m; ]7 U/ j/ R- h/ P6 E2 t8 a
出版社應(yīng)組織具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)高級金相專家和具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教授共同整理編輯一本金相綜合性手冊——《金相工程師手冊》。 3.3 企業(yè)生存環(huán)境的缺失 企業(yè)只使用不培養(yǎng)、或?qū)鹣喙ぷ鞯闹匾哉J(rèn)識不夠,相關(guān)政策未跟上,使金相人員短缺加劇。
. d3 z" T, G* {" d8 D; g, e1)成長環(huán)境和培養(yǎng)計(jì)劃 企業(yè)高層次金相人員大都產(chǎn)生在國有大中型骨干企業(yè),尤其是部屬大企業(yè)。這些國有大中型企業(yè)容易分配到較多優(yōu)秀畢業(yè)生,文化與技術(shù)傳承好,質(zhì)量保證體系嚴(yán)格,工作規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn),設(shè)備、科研條件都居于中上水平,與同行交流的機(jī)會較多,又有時(shí)間和物質(zhì)上的保證,如果是一個(gè)有心人,很容易成為領(lǐng)域內(nèi)的頂級人才。近年來,企業(yè)每年想方設(shè)法新招來的學(xué)生,兩年內(nèi)至少走掉一半。再有幾年,又有一部分零星地又以考研、調(diào)動等形式離去。造成企業(yè)對人才培養(yǎng)計(jì)劃無法實(shí)施。另外,金相分析人員數(shù)量要求不多,一個(gè)1000~4000人的企業(yè)2~4人就夠了,因此人力資源部門對金相工作人員的培養(yǎng)不象對設(shè)計(jì)、加工、鑄造、鍛造、焊接及熱處理技術(shù)隊(duì)伍的培養(yǎng)那樣關(guān)注,缺乏金相人員合理年齡配備和技術(shù)傳承的長期規(guī)劃和安排。 $ K$ O: y! Y- v; L: T: u5 _7 `
對民營企業(yè)而言,很少會有一個(gè)老板愿意花錢雇一個(gè)只做金相的,還要兼做拉伸、沖擊、化學(xué)分析并無損檢測試驗(yàn),超飽和的工作量,使得金相人員疲于應(yīng)付,難得有時(shí)間去學(xué)習(xí)和提高。另外,國內(nèi)的外企只是跨國公司的一個(gè)分支機(jī)構(gòu)而已,其設(shè)計(jì)、研發(fā)的核心部分都不在中國,金相人才基本上從大型國企挖來。 8 q/ N; P. F, c
2)人員層次 在企業(yè),把金相定位在檢驗(yàn)工序、將高層次金相人員當(dāng)檢驗(yàn)工用的現(xiàn)象非常普遍。強(qiáng)調(diào)一專多能,按工作量考核,一天制了多少樣,檢測了多少樣品,類似醫(yī)院的化驗(yàn)員,泥鰍黃鱔一樣齊,完全不理會技術(shù)水平的高低。其實(shí)金相這個(gè)行業(yè)是分兩塊的,其中一塊是普通工人的崗位,也就是金相制樣工,職責(zé)包括制樣及一般的金相檢驗(yàn);另一塊是技術(shù)人員的崗位,即金屬材料工程師,職責(zé)是疑難樣品的制樣檢驗(yàn)和分析。金相的難點(diǎn)不是樣品的制備和觀察,而是對你所觀察到的組織形態(tài)、缺陷的原因分析,以及對材質(zhì)的性能的影響程度等等,同樣一個(gè)樣,水平不同觀察到的信息量是不一樣的,得到的結(jié)果也是不一樣的。
* X) K% x) F; t3)技術(shù)傳承 金相行業(yè)入門一直都采用師徒式教育,手把手,點(diǎn)滴入手,隨時(shí)隨地具體、細(xì)致演示指導(dǎo)。遇到典型案例結(jié)合實(shí)際講解知識,力求盡快熟悉掌握,同時(shí)放手讓受訓(xùn)者處理一些具體問題,學(xué)一點(diǎn)就能用一點(diǎn),將科學(xué)知識漸漸應(yīng)用到實(shí)踐的具體化過程,同時(shí)也加強(qiáng)其職責(zé)感。然而,現(xiàn)在師徒關(guān)系非常松散和微妙:一是企業(yè)生存太現(xiàn)實(shí)了,教會徒弟餓死師傅;二是一些年輕人對金相沒興趣,學(xué)習(xí)熱情不高;三是一些年輕人對老師不太尊重;四就是極少數(shù)人年輕人看領(lǐng)導(dǎo)眼色搞檢驗(yàn)、下結(jié)論,因此很多老師都在關(guān)鍵地方留一手。許多年輕人干金相數(shù)年,磨樣無數(shù),越磨越迷茫。老一輩金相人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)沒有很好傳遞給下一代。而新一代的金相人員又要花費(fèi)時(shí)間自己在實(shí)踐中重新摸索來提高,十分遺憾。 K `0 k9 i6 C. }3 [' A
04 金相工作者的自我培養(yǎng) 4.1 專業(yè)知識的融會貫通 金相是研究金屬組織變化規(guī)律學(xué)科,即關(guān)于金屬材料的化學(xué)成分、加工工藝、內(nèi)部組織和使用性能之間關(guān)系的學(xué)問。 9 D" H, N( x3 O3 `- j, `& h# b- o
1)化學(xué)成分與金相組織 性能受控于成分、內(nèi)部顯微組織、雜質(zhì)和缺陷、表面組織及應(yīng)力狀態(tài)等,其中主要是成分和組織。成分和組織在很大程度上控制著所有組織敏感性能。合金設(shè)計(jì)中首先要做組織設(shè)計(jì),選擇滿足性能要求的組織結(jié)構(gòu)?刂平M織結(jié)構(gòu)的第一個(gè)因素就是化學(xué)成分。化學(xué)成分通過相變等方式控制組織中的相、體積分?jǐn)?shù)和形態(tài),如馬氏體形態(tài)、貝氏體形態(tài)等首先受控于碳的含量。低碳鋼淬火后得到板條狀馬氏體,而高碳鋼淬火后得到針狀馬氏體。 $ h) E5 ~) k/ x* f+ H
2)組織演變規(guī)律與工藝制度 控制組織結(jié)構(gòu)的主要因素就是制造的裝備和制造工藝,包括冶煉、鑄造、鍛軋、熱處理等。從冶煉到成品各環(huán)節(jié)中,每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié),對最終產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)都起到至關(guān)重要的作用。 " e: ?- }6 L/ s6 T* k6 w5 ~. n6 d
3)檢驗(yàn)工作內(nèi)容 一方面是對冶金、機(jī)械成品或半成品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和把關(guān),按國家和企業(yè)技術(shù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn);正確進(jìn)行組織辨識,評級,得出產(chǎn)品是否合格的結(jié)論。不僅有組織識別還有評定,既有定性還有定量、半定量的檢測。金相檢驗(yàn)的內(nèi)容歸納起來有以下幾項(xiàng):①材料基體相的組織結(jié)構(gòu)及其缺陷;②顯微組織的取向和狀態(tài)的非均勻性,如帶狀、分布不均、晶粒度等;③第二相的類型、結(jié)構(gòu)、組成、數(shù)量、形態(tài)、尺寸和分布。 & m4 a/ i3 e O. s
4)廢品分析與失效分析- \ H2 C: p3 _$ p3 r! {
對金屬材料、半成品或零件在制造中產(chǎn)生的廢品,或使用中的過早失效進(jìn)行分析,是金相分析工作的一個(gè)重要方面。 + @, _5 J+ E& M5 y" \0 H
在金相學(xué)習(xí)上,既要注重理論的學(xué)習(xí),又要提高實(shí)驗(yàn)技能,理論聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際,學(xué)以致用;既要有理論的高度和深度,又要注意知識的科學(xué)性、系統(tǒng)性、完整性。 4.2 金相分析關(guān)鍵和難點(diǎn)的理解 1)概念清晰 必須對概念要有正確的認(rèn)識,否則會導(dǎo)致分析的錯(cuò)誤、以及解決問題方法的錯(cuò)誤。例如縮松和疏松這兩個(gè)概念是不同的,前者是分散的縮孔,和凝固方式有關(guān)、后者是金屬基體被分割,從而密度降低的現(xiàn)象。碳當(dāng)量過低會造成縮松而不會造成疏松,而碳當(dāng)量過高則可能造成疏松而不會造成縮松。如果把縮松和疏松混為一談,則可能引起錯(cuò)誤的判斷。同樣理解關(guān)于鍛造折疊和鍛造裂紋的概念和試驗(yàn)分別。 % J2 X0 _$ _! T( H4 o4 R# b& O: Z
2)宏觀與微觀 從宏觀低倍試驗(yàn)、到光學(xué)顯微鏡試驗(yàn)、再到電子顯微鏡高倍分析試驗(yàn),以及能譜、俄歇等分析。金屬和合金的內(nèi)部構(gòu)造,按其研究范疇由微觀到宏觀,可分為:原子結(jié)構(gòu),晶體結(jié)構(gòu),顯微組織和宏觀組織。原子結(jié)構(gòu)是指組成元素的原子是由那些更為微細(xì)的質(zhì)點(diǎn)組成的,而這些質(zhì)點(diǎn)又是怎樣分布在原子內(nèi)部的,晶體結(jié)構(gòu)是指原子按什么方式結(jié)合在一起,以及原子在金屬和合金內(nèi)部排列成那些樣式;顯微組織又稱高倍組織,是指金屬或合金在放大率為30~1000倍顯微鏡下觀察,各種晶體的不同形狀、大小、數(shù)量,以及它們之間的分布狀態(tài);宏觀組織又稱低倍組織,是指用肉眼或在不大于10倍放大鏡下,觀察金屬和合金磨面或斷口上晶體的特征。因此要正確反映這些顯微組織結(jié)構(gòu)及缺陷,就必須采取適當(dāng)?shù)慕鹣喾治龇椒,研究金屬相的變化及形成。金屬相是金屬組織的組成者,相的變化標(biāo)志著金屬性能的變化。研究金屬的相變,也就是研究相的形成、變化以及它和合金成分、組織、性能之間的關(guān)系和相互影響的規(guī)律。 7 Z$ o- k' G: o; l: P' x
3)金相分析關(guān)鍵和難點(diǎn)在于與工藝的結(jié)合 金屬材料的組織結(jié)構(gòu)及性能,除了與其本身的化學(xué)成分及夾雜物等有關(guān)外,并且受其鑄造及加工工藝所影響,包括外部條件(溫度變化、加工變形、澆注條件等)和內(nèi)部因素(化學(xué)成分)。只有結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,了解金屬和合金的結(jié)構(gòu)組織以及它們變化的基本規(guī)律,才能切實(shí)控制和改善金屬或合金的性能,才能正確對金屬和合金進(jìn)行加工處理,在發(fā)生產(chǎn)品質(zhì)量事故時(shí),快速發(fā)現(xiàn)并定位問題,查找在什么工藝環(huán)節(jié)上出了問題。
5 L6 a8 c& _4 d. }2 V3 K' Z& E! P①冶煉過程對鋼的組織和性能的影響 (a)了解煉鋼基本過程,以及各種煉鋼方法(轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼等幾種)對鋼的質(zhì)量(即鋼中所含氣體及夾雜的多少)和性能的影響。
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% C9 `3 T" M% [; e' F% _ (b)鑄錠結(jié)構(gòu)及缺陷。
2 l- n# |5 U7 e) b' l7 F (c)脫氧方法對鋼的質(zhì)量和性能的影響。
$ s7 f$ p/ q' i1 R$ n②鑄造過程對鑄件組織和性能的影響 鑄件設(shè)計(jì);鑄鐵、鑄鋼及有色金屬熔煉;型砂及型芯、造型、澆注;鑄造缺陷對鋼的質(zhì)量和性能的影響。
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4 y3 {; n5 U9 Q2 Z. i③壓力加工過程對鋼組織和性能的影響 了解鋼在壓力加工過程中組織與性能的變化規(guī)律,包括鋼錠中的某些缺陷,如氣孔的焊合、粗大晶粒的破碎、改變夾雜物的分布以及帶狀組織出現(xiàn)等。
+ w# H3 E8 I. e3 M' J `④焊接過程對鋼組織和性能的影響 焊接結(jié)構(gòu)和焊接冶金學(xué),焊接金相及焊接缺陷分析。 / T9 N I2 v& ?0 ~' g4 h
⑤熱處理對鋼組織和性能的影響 碳和雜質(zhì)元素對鋼性能的影響;合金元素在鋼中的作用;鋼的化學(xué)熱處理及其滲層金相檢驗(yàn);合金結(jié)構(gòu)鋼及其金相檢驗(yàn);合金工具鋼及其金相檢驗(yàn)。
3 q- U. T' k0 z4)廢品金相分析, p- R4 r$ {: u# d3 q
機(jī)器零件的生產(chǎn)工序多,周期長,工序中的每個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)都影響著產(chǎn)品質(zhì)量,控制稍有不當(dāng)、就會產(chǎn)生影響質(zhì)量的缺陷。分析缺陷性質(zhì)、明確缺陷產(chǎn)生的原因,防止缺陷的再度出現(xiàn)。
$ }5 L8 G! f6 n4 l3 c7 R1 A ①鑄造時(shí)形成的缺陷:如偏析、非金屬夾雜物、氣孔、縮孔、疏松以及因內(nèi)應(yīng)力或其他原因引起的開裂等。
4 k7 o; p$ a0 F, W ②塑性成形時(shí)形成的缺陷:如軋制或鍛造后材料或工件的表面上的折疊;鍛打時(shí)溫度過高能使工件發(fā)生過燒或脫碳的缺陷;或鍛打時(shí)溫度過低,壓力過大亦可能使工件發(fā)生鍛裂;顯微觀察時(shí)的“魏氏組織”,以及“白點(diǎn)”等。 # w% l% K/ p3 [
③熱處理時(shí)形成的缺陷組織缺陷及淬火中的變形開裂現(xiàn)象。 ; x9 {4 \ w" l
④冷加工時(shí)所產(chǎn)生的缺陷:如磨制時(shí)工件表面因過熱而產(chǎn)生磨裂;拉絲鋼材表面產(chǎn)生隙縫等。
' u8 b$ W* d! s0 n ⑤焊接時(shí)產(chǎn)生的缺陷:未焊透、未融合、咬邊及焊瘤等。 % D q0 p. ^5 @" V( d& Q
⑥斷口分析。將斷口分析和其它宏觀或微觀檢驗(yàn)相結(jié)合,做到互為補(bǔ)充,使分析結(jié)果更為準(zhǔn)確。
2 P" Y6 s, B% {: T# a M+ \6 X5)逆向思維 如同刑偵破案根據(jù)犯罪現(xiàn)場及痕跡分析回推犯罪過程一樣,金相分析也是通過組織觀察回推金屬的變化經(jīng)過的。產(chǎn)生缺陷的原因和產(chǎn)生缺陷的結(jié)果之間,存在著因果關(guān)系,看到結(jié)果,就可以分析產(chǎn)生缺陷的原因了。比如鑄造:根據(jù)鑄造組織回推冶金凝固結(jié)晶、縮孔、氣泡的形成過程;鍛造或軋制:根據(jù)塑性變形時(shí)金屬的流動、組織形態(tài)的變化、夾雜的重新分布,判斷折疊和裂紋的形成過程;熱處理則通過相變組織變化及體積變化判斷裂紋的形成過程。這樣可以反過來從金相分析得出的組織結(jié)論又可指導(dǎo)熱加工工藝的改進(jìn)(如熱處理加熱溫度和控溫時(shí)間等)。逆向思維的關(guān)鍵一是熟悉產(chǎn)品的熱加工工藝流程,二是多跑生產(chǎn)車間了解操作過程,三是熟悉各種缺陷的特征,四是精通相變理論和各種缺陷的形成機(jī)理?吹枚嗔,做得多了,也就能由組織反推到工藝了。
7 E/ C1 k$ g( E2 s" I( s3 E4 X6)空間想象能力 看到平面的能夠想到立體的,金相顯微鏡下測出各種的參數(shù)(面積百分?jǐn)?shù)、平均尺寸、平均間距、長寬比等)都是平面的,需要根據(jù)這些參數(shù)來確定特征物的三維空間形態(tài)、數(shù)量、大小及分布,并與材料的力學(xué)性能建立內(nèi)在聯(lián)系,為更科學(xué)地評價(jià)材料、合理地使用材料提供可靠的數(shù)據(jù)。 4.3 分析問題和解決問題能力的培養(yǎng) 確切地說,金相工程師應(yīng)該是金屬的醫(yī)師,不僅會檢測還得懂分析,同時(shí)還應(yīng)具有一定的質(zhì)量方面的知識。缺陷的分析沒有一定的固定的格式,但大體上可以從以下幾點(diǎn)著手:
. z; c: d+ \; A/ H. t/ ^ X 1)必須有堅(jiān)實(shí)的理論作為支撐。精通金屬固態(tài)相變、熱處理原理及工藝、金屬凝固原理和塑性變形原理, 從定義上講各種組織的含義及區(qū)別,在什么狀態(tài)下會存在什么組織、以及組織演變、混成,以及各種缺陷的形成機(jī)理。金相人員需要根據(jù)所在企業(yè)的產(chǎn)品類別,有針對性的深入。例如冶金廠著重于煉鐵、煉鋼、有色金屬熔煉、鑄錠凝固、軋制或擠壓成型,鑄錠結(jié)構(gòu)及缺陷分析;鑄造廠著重于鑄造熔煉、鑄造設(shè)計(jì)和造型、澆注,鑄鐵鑄鋼的組織結(jié)構(gòu)及缺陷分析;鍛造廠著重于鍛造工藝、鍛造缺陷分析;鍋爐廠著重于焊接結(jié)構(gòu)和焊接冶金及焊接缺陷分析。切忌“一把榔頭敲所有的釘子”,用相變理論詮釋所有缺陷。 8 ]% {5 E; r8 n6 T" n* X4 R$ U# M3 X( M+ i; s
2)分析基礎(chǔ)。對缺陷檢測的數(shù)據(jù)和對生產(chǎn)工藝的了解是分析的基礎(chǔ)。
; [; o9 _( Y: a! k/ B4 p. M ①對缺陷形貌做充分觀察,對缺陷的分布特點(diǎn)充分了解,提出疑點(diǎn); 9 x! Z& m$ k- g. y1 Q; j1 @9 G
②了解產(chǎn)品的整個(gè)工藝過程,即來龍去脈、工件的使用環(huán)境或設(shè)計(jì)原理、相關(guān)的知識等情況; . D! Q4 H9 s' s; V0 k4 X3 }4 H" I; h& F
③做好數(shù)據(jù)的收集工作,包括廢品統(tǒng)計(jì),主要包括零件所用原材料的材料牌號、化學(xué)成分、材料規(guī)格、材料保證單上的試驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)的各種理化測試和工藝性能測試的結(jié)果,所用加工工藝過程(加工設(shè)備、加熱設(shè)備、加熱工藝、操作、冷卻方式等); ) m& J4 G" k3 {5 ]. o
④調(diào)查操作者的情況和環(huán)境情況及執(zhí)行工藝的原始記錄;
+ j( V% p6 f" d" ~0 j' M ⑤必須有到現(xiàn)場調(diào)查研究的良好習(xí)慣,召集車間技術(shù)負(fù)責(zé)人、施工員和檢驗(yàn)員外,各生產(chǎn)小組的組長和質(zhì)量員參加的廢品現(xiàn)場分析會,認(rèn)真做好記錄;
0 c) r( ^% s0 o k [' @( w ⑥注意調(diào)查材料的全面和正確,防止片面和錯(cuò)誤材料造成的誤診。
: s% O1 U% I0 a# m, x/ x1 F 3)實(shí)驗(yàn)室分析。必須抓住重點(diǎn),識別假象,正確識別和判斷,不僅鑒定零件的性能和質(zhì)量,而且能夠判斷缺陷的程度,產(chǎn)生的原因。由于零件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件也不相同,缺陷表現(xiàn)的形態(tài)及形成的具體條件也不完全相同,所以缺陷的特征并不一定具有明顯的典型性。一種缺陷可以出現(xiàn)多種表現(xiàn)特征,一種缺陷又可由不同原因引起,一個(gè)產(chǎn)品也可能同時(shí)有兩種以上的缺陷,同時(shí)還要有聯(lián)系的觀點(diǎn)。根據(jù)具體環(huán)境,即時(shí)間、地點(diǎn)、條件進(jìn)行具體分析。例如鑄件的縮凹和表面氣孔,從現(xiàn)象上看,它們那是在鑄件表面出現(xiàn)的凹坑,但前者是由于金屬在凝固過程中體積收縮得不到補(bǔ)縮造成的,它本質(zhì)上是縮孔;只是產(chǎn)生在鑄件表面上。而表面氣孔是當(dāng)氣泡處于型壁和金屬表面之間,在鑄件凝固時(shí)沒有排出鑄型而形成的氣孔缺陷,由于它們生成的原因不同,它們的特征也就不可能完全相同。如前者表面雖然也比較光滑,但下凹最低點(diǎn)處可能有鐵豆,表皮下可能有縮孔,而后者就沒有這些現(xiàn)象。從缺陷產(chǎn)生的部位看,也有明顯的區(qū)別,前者多產(chǎn)生在鑄件熱節(jié)處,而后者多產(chǎn)生在上空的上部平面或凸臺上。 5 A8 O! q# ~( F4 _- K. R
4)分析過程。 ①檢測缺陷的大小、數(shù)量、分布從宏觀、微觀形貌,對開裂的分析,先應(yīng)尋找裂紋源、并對裂紋源進(jìn)行分析。
1 F# R+ {5 t1 Q) [4 w ②判定缺陷的性質(zhì)、明確缺陷產(chǎn)生的時(shí)期。 3 w2 E. K5 p. A( V, k( t# e2 U
③分析缺陷產(chǎn)生的原因:缺陷從性質(zhì)上可以分為成分、組織、第二相、孔隙缺陷和裂紋五類。缺陷產(chǎn)生可能是單一因素作用的結(jié)果,也可能是多種因素同時(shí)作用的結(jié)果。例如鍛件中的白點(diǎn),可能是鋼液中含氫量過高引起的。也可能是由于偏析過于嚴(yán)重,鍛后擴(kuò)氫時(shí)間不足,過冷溫度過高,冷卻過快等原因形成的。所以,分析過程必須聯(lián)系生產(chǎn)工藝的實(shí)際情況,做一些驗(yàn)證性試驗(yàn)或做進(jìn)一步檢驗(yàn)分析,才能得出明確結(jié)論。
7 h3 ~" J( t# m. z& {4 [# ~ 5)根據(jù)調(diào)查材料及試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合、分析、判斷、推理,深入本質(zhì),找出引起缺陷的原因,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在什么環(huán)節(jié)上出了問題。注意每一個(gè)判定、結(jié)論分析都要有依據(jù)。不能僅靠主觀經(jīng)驗(yàn)來評定,也不被一些表象所迷惑,要透過現(xiàn)象看到問題的本質(zhì)。 . P- t; R( _4 m3 o; H
6)制定出切實(shí)可行的防止對策,預(yù)防類似缺陷的再次發(fā)生,使零件質(zhì)量不斷提高。 4.4 質(zhì)量的中流砥柱 對企業(yè)金相而言,說它作用大就大,說它沒有什么用也不奇怪,關(guān)鍵要看怎樣發(fā)揮它的作用,如果只是提供給你的樣品做檢驗(yàn),單純做最后一個(gè)檢驗(yàn)步驟,沒有工藝分析,那么真成“高級技工”了。但是,如果在工作中想辦法,用心去做,多參與,把金相分析同生產(chǎn)緊密聯(lián)系起來,充分發(fā)揮其對技術(shù)指導(dǎo)作用,結(jié)果就完全不一樣了。 % D, h7 d( f u- t5 q2 r! |
1)責(zé)任心 質(zhì)量檢驗(yàn)是對產(chǎn)品質(zhì)量具有監(jiān)督保證作用,其最重要、最本質(zhì)的特點(diǎn)是公正。如果金相人員提供的判據(jù)不正確,勢必引起對產(chǎn)品質(zhì)量判斷的錯(cuò)誤,也造成對人的處理也不公正。因此金相員必須要有責(zé)任心和高尚的職業(yè)道德,工作必須堅(jiān)持科學(xué)性,必須嚴(yán)格按照科學(xué)程序辦事,堅(jiān)持實(shí)事求是的原則,以保證檢驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。在企業(yè)凡是需要做金相檢驗(yàn)的都是重要零件,對軍工產(chǎn)品、鐵路車輛、船舶動力、大型電機(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐等關(guān)鍵零部件的金相檢驗(yàn),往往最后一道關(guān)口,金相檢驗(yàn)對于保證零件服役功能和安全性有重要作用。有了責(zé)任心,才會始終以一種正面的積極態(tài)度勤奮工作,細(xì)致踏實(shí),實(shí)事求是;才會按時(shí)、按質(zhì)、按量完成任務(wù),圓滿解決問題。 5 j; D, c$ M8 m$ ~& r1 n
2)技術(shù)水平 認(rèn)真分辨組織和分析組織的形成,正確找出缺陷原因,及時(shí)解決生產(chǎn)現(xiàn)場的技術(shù)難題,保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。技術(shù)水平的高低往往和職業(yè)道德相輔相成,就像技藝高超的醫(yī)生,其醫(yī)德一定不會差。
; e% S1 o# z$ q4 ?3)信任度
! x0 ^' S/ m8 {. a. j9 c8 f 生產(chǎn)車間無論是工人還是技術(shù)人員,關(guān)注的是工藝,對內(nèi)部組織一些理論不感興趣。你評出組織,對他們來說太抽象,所以搞金相分析不能離開工藝分析,要到一線了解情況,如果你的結(jié)論對他有指導(dǎo)作用,你就受歡迎,慢慢地就離不開你了,最后人家還會主動找你。 & N8 R9 _. ?5 s% E% p5 Z q
4)震懾力
- w7 ~, y1 ~4 V( u7 T, [6 m7 W/ U 凡是競爭力強(qiáng)的冶金、機(jī)械企業(yè)都有一個(gè)技術(shù)水平很高,同時(shí)性格上又很強(qiáng)勢的金相靈魂人物,能夠鎮(zhèn)得住邪的,讓生產(chǎn)車間怕的人。一旦讓生產(chǎn)車間少了怕懼,就會放松質(zhì)量,經(jīng)常把生米煮成了熟飯,造成既成質(zhì)量缺陷事實(shí),逼迫金相讓步,導(dǎo)致質(zhì)量控制不住。
9 l+ k U, D0 _3 [5)自信心 盡管金相當(dāng)前受重視程度不夠,但決不能等著被重視,事在人為,一定要有參與精神,處理好進(jìn)度、質(zhì)量的關(guān)系,守住底線,打出自己的一片天地。退一萬步,如果真的沒有機(jī)會,也沒有關(guān)系,做一輩子金相技術(shù)工作,不算委屈,好好的做自己擅長的工作,一個(gè)精通生產(chǎn)、檢測、技術(shù)、工藝,技術(shù)全面的金相工程人員,在社會上金相人員非常奇缺的今天,最起碼掙口好飯吃的機(jī)會還是有的。
i" N: D8 _. k0 e' T05 對企業(yè)的建議和希望 企業(yè)要在激烈的市場競爭中生存和發(fā)展,僅靠方向性的戰(zhàn)略性選擇是不夠的,任何企業(yè)間的競爭都離不開產(chǎn)品質(zhì)量的競爭,沒有過硬的產(chǎn)品質(zhì)量,企業(yè)終將在市場經(jīng)濟(jì)的浪潮中落伍。為此讓優(yōu)秀者從事金相,保持金相隊(duì)伍的穩(wěn)定對保證產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。
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1)選好材
4 ^4 ^+ R/ z' O1 N 首先一定注意好選材,不是所有的人都適合金相工作,只有嚴(yán)謹(jǐn)、思辨能力極強(qiáng)、耐得住性子、有良知和責(zé)任感和無所畏懼的人才有可能成長為高層次人才;第二現(xiàn)在社會上的誘惑太多,能夠快速出名、賺錢的機(jī)會越來越多,而金相太苦,經(jīng)難念,尤其入門難,沒有鮮花掌聲,默默潛行10年、20年的,因而必須有工作的樂趣,金相本身就是一項(xiàng)很有創(chuàng)意的工作,顯微鏡下是一個(gè)極其奇妙的微觀世界,每天的工作都是新的;第三就是金相工作一直工作在質(zhì)量爭議的風(fēng)口浪尖上,些許小錯(cuò),都會被無限放大,必須嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真,做到任何評判都有依據(jù)(理論、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件)。因此,一名高層次金相人員的成長過程,是專業(yè)理論的提升、經(jīng)驗(yàn)的積累、綜合能力的升華的過程,真可以用“鍛造”一詞來形容。 # v1 e, f4 Z4 x& D7 Q% X1 X
2)事業(yè)留人 注意精神鼓勵,對金相高層次人才工作中的成績給予表揚(yáng)和認(rèn)可,注意給人以成才、發(fā)展、晉升的機(jī)會。同時(shí),讓其參與管理,增強(qiáng)對企業(yè)的歸屬感和認(rèn)同感,滿足自我發(fā)展和自我實(shí)現(xiàn)價(jià)值的需要,使其能力和積極性得到充分體現(xiàn),為企業(yè)的長遠(yuǎn)利益和發(fā)展作出至關(guān)重要的貢獻(xiàn)。 1 z9 f2 @; p+ G2 U- q. _0 F/ v
3)待遇留人 建立評價(jià)、激勵和培訓(xùn)體系。企業(yè)要把眼光放長遠(yuǎn),重視長期的發(fā)展和利益,要從人才戰(zhàn)略的高度,建立一系列激勵機(jī)制,把金相高層次人才的培養(yǎng)放在提到議事日程,對高端人才應(yīng)給與相應(yīng)的待遇,發(fā)揮金相分析在質(zhì)量控制、質(zhì)量分析和質(zhì)量追溯中的核心作用。
5 ~8 T2 E& @8 S3 `( y% ]7 o 總之,質(zhì)量是企業(yè)的生命,金相行業(yè)的興衰直接關(guān)系到企業(yè)的生存,也直接關(guān)系到國防、國家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全。高層次金相人員的成長并不是高等教育能夠完成的,也不是短期培訓(xùn)能夠解決的,而是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要社會、企業(yè)、學(xué)校長期共同關(guān)注,以及個(gè)人努力才能實(shí)現(xiàn)。金相行業(yè)如果一旦衰落,則冶金、機(jī)器制造業(yè)勢必少了強(qiáng)有力的質(zhì)量支撐和保障,不是短時(shí)間可以恢復(fù)的。因此培養(yǎng)一大批掌握金相技術(shù)的高素質(zhì)的技術(shù)人員,迅速地發(fā)揮積極作用是當(dāng)務(wù)之急。
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