1.兵器工業熱處理技術發展現狀、存在的問題、解決措施與建議
全國熱處理學會榮譽理事長樊東黎先生在《金屬熱處理》2006年第1期上撰文介紹了“美國熱處理技術發展路線圖概況”，引起熱處理學界的高度重視和強烈的反響。在公布的"2004年熱處理技術路線圖HTS修訂稿"中，提出了2020年美國熱處理生產技術發展的設想目標是：能耗降低80%，工藝周期縮短50%，生產成本降低75%，熱處理畸變為零，熱處理件質量分散度為零，熱處理爐壽命提高到原來的10倍，熱處理爐價格降低50%，熱處理生產對環境的影響是零。為具體實現路線圖目標，同時還提出了16項值得重視的研發項目和70余項重點研發項目；在組織落實方面，先后成立了“熱處理高新技術中心”和“熱加工技術中心”。
對比美國的熱處理行業技術現狀，我國熱處理行業的整體技術水平存在較大差距，尤其是在理念、思路上。主要表現在：
一是從經濟、社會發展層面看，要體現出可持續發展理念和綠色制造理念，大工業生產要達到“節能、減排、優質、高效”要求。而熱處理行業是在被大工業領域中公認的能源消耗大戶，其能源使用方式與極受關注和重視的環境友好生產極不適應。
二是從裝備制造業層面看，熱處理是對裝備制造業具有實質性影響的重要行業，要整體提升裝備制造業、提高技術水平，實現裝備制造業的自主創新，熱處理行業是必要的產品質量保障的基礎。因此，必須重視熱處理行業作為關鍵技術環節的重要作用。
三是從熱處理行業自身看，在現實已經有相當技術、裝備差距的情況下，必須清楚認識到，如不盡快重視熱處理行業技術和裝備的全面提升和改造，強化行業的技術創新，必將進一步拉大與發達國家的技術差距，將形成新的技術弱勢。
兵器工業企業近些年受惠于國家的國防現代化政策，進行了大規模的技術改造和設備更新。且隨著民營企業的興起，以及國防工業的技改，“十五”期間更有了一定程度的更新。但至今還有相當一部分企業的熱工設備基本無大改觀，一方面是由于資金短缺，另一方面是熱處理得不到重視，即使有資金來源也輪不到熱處理的技術改造。據估計，全國熱處理企業的設備80％以上是40年以上役齡的老設備，而且大都是箱式、井式、鹽浴爐老三樣，并且在兵器企業中占有相當大比例。可見和國外先進熱處理技術相比，兵器工業熱處理技術存在的差距更大。
1）部分工藝及設備明顯落后。如熱處理有氧加熱工藝，以及鹽浴爐、各種超期服役熱加工設備等，“三耗”高、污染重、效率低；
2）工藝創新不夠，始終延用傳統熱處理工藝，先進的新工藝嘗試太少，存在“重冷輕熱”（即重視冷加工，輕視熱加工）現象；
3）設備控制方式落后，多數熱工設備還在采用通斷式或人工PID控制方式控制接觸器的動作，控制精度低（≥±15℃），穩定性差，易失控，既浪費能源又直接影響產品質量；
4）人才隊伍薄弱，管理模式落后，人為影響產品質量因素過多，節能措施少。
上述問題的存在，造成兵器工業熱處理設備能耗大，能源利用率低，資源浪費，環境污染嚴重等，已難以適應軍工產品的發展要求，成為軍工產品特別是高新產品研制生產的瓶頸或窄口，嚴重影響了軍工產品科研生產的進度和質量可靠性的提高。在面臨日益惡化的資源、能源和環境問題的當前，要解決以上問題，必須進行技術改造，走可持續發展的道路。首先是更新設備，因為設備是先進工藝的載體；其次是技術改造，改造舊設備推行新工藝，同時提高企業職工的管理和技術水平以及操作技能,積極開展再教育和培訓；再者是提高企業的自行開發能力，不斷進行新技術的研究開發。
2. 兵器工業熱處理行業面臨的機遇與挑戰
兵器工業肩負著為陸、海、空三軍和二炮提供所有常規武器、彈藥和引信、火工品、光電儀器等配套裝備的重要任務。經過幾十年的發展，已經成為制造工藝專業門類齊全、擁有一定技術力量、能夠獨立研制開發各種武器系統和組織批量生產、擁有眾多企業和科研單位的大型軍工集團。但軍工企業的熱處理技術還屬落后行列，要想在激烈的競爭中謀求發展,必須持續開展生產技術的革新改造。針對當前和今后一個時期兵器工業發展面臨的新任務、新挑戰，必須緊緊圍繞提升自主創新能力、提高發展質量、履行社會責任三大任務，強力推進結構調整和發展轉型，努力做到銷售收入和利潤穩步增長、經營和資產質量積極改善、產業和產品結構加快優化、投資和財務風險適度可控。
兵器系統多數企業經過了幾十年的風雨歷程，科研生產現行熱工工藝和關鍵設備狀況參差不齊，“三耗”高、污染環境、效率低下、自動化程度低的落后工藝和設備在一些企業仍在使用，諸如含鉛鹽浴爐、有氰電鍍等國家明令強制淘汰的設備還在服役，這與全社會落實科學發展觀、建立資源節約型社會很不協調，與兵器集團建立高科技現代化國際化兵器工業的發展戰略極不適應。堅決淘汰這些落后工藝和設備，推廣應用先進的工藝和設備并不斷進行技術創新，降低能源消耗、材料消耗和勞動力消耗，減少環境污染，既是兵器集團落實中央要求的一項重要任務，也是建立資源節約型企業，增強集團競爭能力，保持持續高效發展的需要。
“十一五”期間，兵器工業軍工產品批生產、研制任務十分繁重，熱處理工藝技術保障能力更為重要。隨著軍工產品向著高效能、小型化、低成本、多功能方向發展、以及研制周期越來越短的要求，對熱工工藝技術提出了更高的要求。推廣應用新技術新工藝，淘汰落后工藝與設備，是兵器工業熱處理技術發展的必由之路。落后熱工工藝與設備淘汰計劃項目主要解決先進工藝技術推廣應用后需要淘汰的落后工藝和設備，以及列入國家強制淘汰名錄的設備，項目的實施主要爭取國家技術改造、安全改造、條件保障等計劃的支持，同時要充分利用企業折舊費進行更新改造；先進熱工工藝技術與設備推廣應用計劃項目重點解決產品研制生產中質量、進度、效益、安全和環保等共性技術問題，由兵器集團有組織、有計劃的實施推廣應用和引進工作，項目實施既要努力爭取國家相關計劃支持，也要求企業根據自身需求自主投入；技術創新計劃項目主要解決兵器集團發展需要的一些重大共性和關鍵技術，項目實施以爭取總裝預研和科工委國防基礎科研“十一五”計劃支持為主。
到“十一五”末兵器工業初步建立“五個體系”、形成“五種能力”：
1）建立兵器工業數字化、網絡化、一體化設計體系，形成以異地協同設計、虛擬裝配、虛擬制造、虛擬試驗為特征的快速、高效的設計能力。
2）建立兵器工業先進制造技術體系，初步形成適應多品種、變批量、高效率、低成本要求的快速響應敏捷制造能力。O-K
3）建立具有完善材料基礎性能數據和配套規范生產工藝的兵器材料體系，形成兵器先進材料基礎保障能力。
4）建立虛擬試驗、實驗室試驗與外場試驗相結合的兵器測試試驗體系，形成系統高效的武器系統性能試驗、測試與評估能力。
5）建立具有數字化、網絡化的工作平臺和技術服務平臺的兵器技術基礎保障體系，提高技術引導、技術規范、技術服務和技術監督能力。
3. 可推廣的先進熱處理工藝與設備
針對大型高硬度裝甲件，突破裝甲熱處理變形關鍵技術，形成優化工藝技術規范，解決高硬度裝甲鋼件的熱處理生產常出現的微裂紋，變形大，矯正崩裂等問題。采用先進激光淬火技術，重點解決高硬度形狀復雜結構件淬火變形超差或淬火硬度不足等問題。
為確保兵器工業“十一五”目標實現，也為進一步作好“十二五”規劃，熱處理技術的發展不容忽視，需進一步加強。
3.1 進一步推廣少無氧化技術
進一步大力宣傳少無氧化熱處理技術具有節能、節約原材料、零件熱處理質量穩定，無環境污染等優點。再有進一步加大固定資產投資力度，發展和推廣先進的密封多用熱處理爐、連續滲碳淬火爐、真空爐、感應加熱設備等熱處理工藝裝備，繼續提高兵器工業熱處理中少無氧化加熱的比重。
如：感應加熱內熱式真空滲碳工藝針對車輛齒輪，在加熱方式、滲碳壓力、滲碳溫度等關鍵技術上均對傳統的氣體滲碳工藝進行了革命性的變革，是將氣體滲碳、真空熱處理、感應加熱技術的優勢在新的平臺上予以集成，建立一種全新的金屬表面強化工藝，國內尚未見相同的工藝研究成果及應用，與國內目前已有的低壓滲碳工藝相比，從技術到設備都有較大程度的創新，高效、環保，且滲劑用量少，爐體造價低，易于實現機械化和自動控制。已由中國兵器工業新技術推廣研究所承擔并完成了該項技術的預先研究，取得了初步成果，滲碳溫度1100℃，壓力0.8kPa～2kPa ；30分鐘內滲層達到0.7～1.0mm；組織晶粒細小，晶粒度6～7級；表面無氧化脫碳，外觀質量好；準備進一步開展工程化應用方面研究。
3.2 加快先進熱處理技術的應用
先進熱處理技術是計算機技術、信息技術、自動化技術、新材料技術、現代管理技術與傳統熱處理技術結合形成的一系列優質、高效、低耗、清潔、靈活熱處理的總稱，強調“更精、更省、更凈”。更精：是指精確的生產過程，實現精密生產，包括精心的生產組織管理；更省：是在熱處理生產中，實現能源和材料的有效利用，提高能源利用效率，減少資源和能源的浪費；更凈：是要消除熱處理生產過程對環境的污染，實現熱處理過程的清潔生產，保護操作工人的身心健康。
精密熱處理是指以組織、硬度、硬化層為控制指標的內在質量的精密化，和以零件外形特征為指標的畸變量的嚴格控制。只有對材料成份、工藝裝備、工藝過程、冷卻技術等系統的嚴格設計、控制，才有可能最大限度地減少質量分散度，達到均一的產品質量。理想標準是熱處理畸變為零，質量分散為零。精密熱處理包括熱處理零件形狀尺寸精密和組織性能精密。
節能技術的開發和應用，對熱處理節能降耗、降低生產成本具有十分重要的意義。主要從幾個方面開展（1）實現專業化、規模化生產；（2）節能材料和新加熱源的采用；（3）熱處理余熱的利用；（4）節能熱處理工藝的應用。
清潔生產是指通過對生產過程和產品的綜合治理，最大限度地保護自然環境和利用自然資源。從清潔生產的觀點出發，在熱處理生產中必須選用清潔的能源和設備、清潔的工藝材料(包括熱處理生產中所采用的各種固體、液體和氣體原料)，采用清潔的工藝和生產過程，最大限度地節能節材，減少對環境的污染。
如：鋼絲在冷態拉拔過程中會產生加工硬化現象，必須進行熱處理消除加工硬化，提高塑性，降低強度，以便進行下一步的拉拔，對于中高碳鋼鋼絲，長期以來，國內外普遍采用鉛浴等溫索氏體化處理，可以獲得適合于繼續拉拔的性能。但是鉛浴作為等溫處理介質在450～600℃之間有大量鉛蒸汽散發到空氣中，形成嚴重的環境污染，危害操作人員和周圍的人群。采用快速感應加熱、噴霧冷卻以及保溫方案，完全可以達到和鉛浴處理相同的效果，從而替代鉛浴爐，徹底消除鉛蒸汽污染，節省熔化鉛浴的能源，減少鉛的資源消耗。
“更精、更省、更凈”，是對先進熱處理的總要求，是實現熱處理可持續發展的總戰略。積極發展熱處理清潔生產技術，推廣高效節能、少無氧化技術，全面提高企業現代化、規范化管理水平，從而達到精密熱處理，節能熱處理，清潔熱處理，提高材料利用率，實現兵器工業熱處理技術的可持續發展。
3.3 大力開發和推廣熱處理信息化技術
繼續深一步推進用數字化技術改造傳統熱處理設備的工作，并在現有基礎上加強計算機集散控制系統的廣泛應用。
在軍工產品制造中熱處理是保證零件的內在質量，提高其承載能力、使用壽命和可靠性的關鍵工序，但熱處理過程中工件內部的傳熱、擴散、相變、內應力與應變以及工件與周圍介質之間的換熱或界面上的化學反應等一系列復雜的現象不可能直接觀察和直接測量。在傳統的熱處理技術中只能用經驗的或半經驗的方法對上述種種復雜現象作定性的估算，難以做到熱處理質量的精確控制，以致常常出現零件的使用可靠性得不到保證、或者因沒充分發揮材料的潛力而增加產品的重量和體積等不良后果，已成為制約軍工制造業水平的瓶頸。只有借助于計算機模擬，利用信息技術對這個傳統技術加以改造，才能使熱處理由技藝型的技術向高科技型的技術轉化，擺脫憑經驗和定性估計進行生產的落后狀態，向著定量預測和精確控制方向飛躍，這對于軍工制造業的跨越式發展定會有相當大的作用。
通過建立數據庫，用可視化編程技術軟件來實現加熱速度、淬火過程、組織轉變、應力狀況、開裂傾向及預防、變形規律、零件性能等的計算機模擬仿真，為摸索工藝與組織性能、探索合理的熱處理工藝以及減少產品廢損率奠定良好基礎；并可以運用計算機控制爐內氣氛、溫度變化、爐內碳勢以及在線控制數控儀表和裝出爐工裝，建立集散控制系統實現熱處理生產的自動化等。
3.4 增強節能工藝和設備的應用開發
能源的緊缺是世界性問題，工業發達國家對開發新能源，尤其是節約使用能源都極為重視。注重合理選擇熱處理能源，廣泛采用節能工藝、對傳統的工藝方法從節能角度重新給予“檢討”、開發推廣節能的熱處理設備。限期強制淘汰氯化鋇鹽浴爐、鋁合金井式熱處理爐等高能耗加熱爐，改用真空爐、電加熱爐，減少能耗和排放；強制實行廢熱和余熱的多次利用，合理組織熱處理生產。盡可能保證設備滿負荷連續運轉等，改變目前能耗遠高于日本、歐美的能耗指標的現狀。熱處理用電量約占機械制造業總用電量的25％～30％，是制造業中的耗能大戶。全國熱處理的平均單位電耗雖已由1978年的約1600kW•h／t下降到1000kW•h／t，主要工業城市及大中型企業約為500～800kW•h／t,但和工業發達國家的水平相比，還存在著相當大的差距。歐美國家熱處理平均單位電耗為400kW•h／t左右，而日本各種熱處理工藝平均單位電能消耗僅為300kW•h／t左右。況且兵器工業熱處理能耗現還居全國平均水平之上。爭取“十一五”末低于全國平均能耗水平或與之持平。
3.5 加強人才隊伍建設
企業產品的市場競爭，歸根到底可以說是人的能力和素質高低之爭。發展熱處理技術必須堅持以人為本，要通過普通教育、職業教育和繼續教育等多種途徑提高熱處理職工隊伍的整體水平。加強有關高新技術、先進熱處理技術和管理知識培訓和學習，不斷提高新技術開發能力。在當今知識經濟中，人才是創造財富的最缺少和最珍貴的資源，在激烈的市場競爭中，人贏則贏已為企業界所共識，因此加強人力資源開發，穩定專業人才隊伍，是推進兵器工業熱處理技術發展至關重要的方面之一 。
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