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热 处 理 分 会 |
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工程学会 |
上海交通大学
适度的合理组织热处理专业化生产有积极意义，但过度推行热处理专业化会造成负面影响，不容忽视。
在各类机械制造业和五金制造业中，热处理是控制材料的性能、保证和提高使用寿命的关键，同时又是能耗大户(约占制造过程能耗1/3)。一些大城市和沿海发达地区采取将原来分散于各机械制造厂中的热处理生产集中到专业化热处理厂的政策，作为节能、减排的重要措施，正在大力推行。这种做法虽然可以立竿见影地降低热处理单位能耗，但不符合科学发展观。
制造业与节能减排的关系应从二个方面考量，其一是制造过程中的能耗，其二是产品使用寿命和轻量化对全社会节能减排的影响，而后者比前者大得多。热处理的生产水平直接影响材料的内在质量和产品的性能，有可能使其寿命相差几倍。专业化生产的负面影响在于热处理质量难以保证。
用同样材料制造的零件(或工模具，下同)的使用状况各不相同，因而对性能有不同的要求。热处理是材料改性与控性的关键，可以通过调节和严格控制热处理工艺参数，使材料的性能满足不同零件的使用要求，收到提高产品使用性能、延长寿命、减轻重量等效果。掌握独到的热处理技术历来是装备制造业企业市场竞争力的核心要素。他人可以用相同的材料，仿制出几何形状和加工精度与名牌产品完全一样的仿制品，但使用寿命和可靠性却相差很远。这正是我国先进制造业发展的薄弱环节。行政命令式推行热处理专业化生产势必进一步拉大我国制造业与世界先进水平的差距。产品寿命提不高，几个零件才能抵一个用，将造成能源和材料的巨大浪费。
1.1 过度推行热处理专业化生产存在以下问题：
1） 质量失控：
目前还没有能够用非破坏性方法观测材料内部组织结构的技术，因此在技术上尚无法对热处理质量进行严格的检验。热处理的质量问题往往在产品使用时甚至失效后才能发现，产品制造厂很难对热处理专业化厂的生产质量进行监管。再则把热处理和其他热加工环节从产品制造流程中剥离，将使材料质量管理体系被撕裂，出了质量问题常因相互“扯皮”而难以解决。
正因为无法用非破坏性方法观测材料质量，就不能指望依靠事后检验实现热处理质量的控制，必须在生产过程中对热处理的所有环节都进行严格的实时监控，才有可能保证热处理质量。热处理专业化厂并不直接面对产品的用户，寿命高低和热处理专业化厂的效益没有直接关系，为降低成本而粗制滥造的现象相当普遍。
2） 不利于热处理技术水平的提高
热处理专业化生产使产品制造厂保护热处理的技术机密和知识产权变得十分复杂，不利于热处理技术水平的提高，不利于先进制造业的发展。对于热处理专业化厂而言：因产品质量好坏、附加值的高低与己无关，没有提高热处理技术水平的积极性，更难以指望热处理专业化厂结合产品更新换代开展热处理新技术的开发。
3） 保护落后
江、浙、珠三角等地区已有的大批热处理专业户绝大多是随着廉价的五金制品的大量生产而发展起来的，有些则是假、冒、伪、劣零配件一度泛滥的衍生物。准入门槛低、技术力量薄弱、设备落后、管理不善、热处理质量无法满足正规零配件或工模具的要求。这些热处理专业户并非凭着技术水平和生产质量而取得热处理生产许可证。在我国制造业面临发展方式和产品结构转型之际，这种热处理专业户本应被淘汰。然而目前各地所采取的依靠扩大热处理专业化生产的比重以求“节能减排”的政策，使得一些已获得热处理专业化生产许可证的企业处于不平等竞争中的有利地位。热处理质量水平进一步下滑在所难免。
专业化热处理厂的节能减排效果也存在许多水分，有些厂在购买燃料时要求供货商用其他名目开发票，上报的能耗数据是虚假的。废水废气处理等环保设备平时闲置不用，或者日班开晚班停以节省加工成本。种种弄虚作假的行径都难以在有关部门组织的检查、验收时被发现。
4） 污染转移
热处理生产从大城市向郊区转移，从发达地区向其他地区转移，并没有使全国的能耗和污染减下来。排放从一个流域下游向上游转移将付出更大的环境代价，甄江流域和环太湖地区的教训并未得到吸取。热处理和热加工从大城市向外转移之风愈演愈烈，波及的地域愈来愈大，甚至有国家生态保护区和生态示范城市也热衷于承接热处理和热加工的转移，后果不堪设想。
以上几点都反映出热处理专业化的负面影响。在制造业中热处理有很大的节能减排潜力，本应依靠高科技对落后的生产技术进行改造以求达到在保证和提高材料性能的同时实现节能减排的目的。行政命令式推行专业化生产，虽然可以立竿见影收到局部的、短时的效果，却忽视了通过搞好热处理提高材料性能、制造出高寿命和轻量化产品所具有的巨大节能减排潜力，未免本末倒置。应当加以纠正。
1.2 建议：
1） 暂缓执行各地区推行热处理和热加工专业化生产的实施方案，重新进行深入的科学论证。
2）
应该允许对热处理质量有高要求的产品制造厂(包括主机厂和零配件制造厂)保留或建立必要的热处理生产能力，并努力提高技术水平。组织专业化生产时应以对产品性能要求高、技术水平高、管理严格的制造厂中的热处理车间为骨干。现有的大量低水平的热处理专业化厂才是应该关、停、并、转的重点。
3） 整屯现有的热处理专业化厂。重新严格核发热处理生产许可证。并建立长效的切实的对热处理质量和环境污染的监管机制。
4）
热处理和其他热加工的减排应以就地技术改造为主，跨地区转移必须十分慎重，应由国家有关部门审批，不应由二个地区政府审批，以免出现一地达到节能减排指标、另一地提高财政收入的表面上“双赢”的虚假政绩。防止出现两地“双赢”而损害全局的结果。
5）
组织热处理专业化生产除了要充分科学论证，做到布局合理之外，在实施过程中热处理生产的转移应有一个过渡阶段。尤其是一些重要的工件的热处理生产的转移应经过一定时期试生产考验，以证明转移后能否确保热处理质量并建立长效的质量监控体系。成熟一个转移一个，不能行政命令式的一刀切。
6） 大力支持热处理技术改造，积极推广已成熟的热处理新技术，并加大优质、节能、无污染的热处理新技术研发的投入。
应该说明：本文并不否认适度发展热处理专业化生产的必要性，也不否认国内有些专业化热处理厂近年来取得明显的进步，只是有必要强调热处理专业化存在着利弊二个方面，在不同的情况下，例如在国家不同的发展阶段和对于不同要求产品，专业化的利弊得失会有很大的差异。在我国装备制造业迫切需要由大转强之时，热处理专业化所存在的问题必须引起足够的重视并切实加以解决。
热处理专业化的布局和管理方式都应该根据具体情况不断加以调整。而热处理专业化生产本身也要与时俱进。
美国能源部等提出的《热处理工业远景2020(概要)》(中国热处理技术通讯2009，No.3)有以下表述：“(美国)热处理工业目前大约有14万雇员，其中90%在主机厂的热处理分厂或车间，10%在专业热处理厂”。在未来热处理远景中提出：“附属热处理分厂或车间成为产品的核心，以掌握先进技术、工人训练有素、运行成本低为特征”。“专业热处理厂以利润高为特征……以雇佣30人的小企业为主”。“一些热处理厂家与大型制造厂家(尤其汽车和航空界)保持密切关系，全权负责客户生产线中的热处理工序的运作”。短短数语，耐人寻味，似有助于清醒认识我国当前推行热处理专业化中的问题。
人才培养已引起国内热处理界的重视。这是一个十分重要而复杂的问题，很有必要深入研讨。
有人认为:
2.1、关于学科设置
现在高等学校按材料科学与工程一级学科招生和设置课程，不利于热处理工程技术人才的
培养，企业招来的大学毕业生不能很快适应热处理技术工作，出现希望恢复按二级学科设置热处理(含表面工程，下同)专业的呼声，本人对此不敢苟同。
首先，大学本科教育不等同于职业培训，其目的不可能是为某一特定工作岗位提供“拿来就能用”的人员，大学本科阶段应该是基础教育阶段，使学生获得扎实的基础理论知识和专业基础知识，毕业后具有发展的潜力，为了使学生今后有较大的发展空间专业面不宜大窄。
其次，材料科学与工程本是一个整体，“科学”是“工程”的基础，“工程”是“科学”结果的应用，二者相辅相成。没有扎实的材料科学理论为指导的材料工程，不可能成为高科技含量的先进技术；脱离“材料工程”的“材料科学”就与凝聚态物理，理论化学等理科学科趋同，“材料科学”也就失去了存在的理由。所以材料科学与材料工程构成一个不可分割的整体，乃是本科学办学的重要的指导思想之一。
再则，材料工程各个专业，铸、锻、焊、热处理、表面工程等，虽然各自在材料制造全流程的位置和作用不同，生产的方法差异很大，但是在实际生产中也密切相关。没有其他热加工专业的基础知识，从事热处理生产就会遇到很大困难。而且改行从事其他热加工技术工作也是常有之事，所以在大学本科阶段不设置二级学科专业，应该说是教育改革中的一种进步。况且如果按二级学科设置专业，在招生和毕业生就业等方面也将遇到许多的难以解决的问题。
2.2、热处理专业人才的知识结构
热处理(含表面工程，下同)实质上是一种材料改性与控性技术。是在正确掌握材料组织结构和性能变化规律的基础上集成其他学科的知识和技术形成各种热处理应用技术，使材料内部的组织结构产生特定的变化，以求获得适合于产品要求的性能。因此，热处理工程技术人员应具备以下的知识。
1).基础理论：
回顾几十年工作经历和所见所闻，深深体会到理论对生产应用的指导作用的重要性。进入知识经济时代，更应强调重视理论知识。材料科学与工程学科有必要强调加强基础。
(1）基础科学理论：例如数学、物理学、化学、热力学与动力学等；
(2)材料科学理论；
(3)其他相关学科的基础知识，例如：计算机、软件工程、传热与传质、固体力学流体力学、机械科学、自动化、数字化技术、人工智能等等。材料科学与工程的发展，愈来愈呈现注重基础理论以及学科交叉的趋势。
2).实验技术与技能：
实验能力的培养是目前本科教育中的薄弱环节，需要加强。应使学生具备亲自动手做实验的能力，例如材料性能表征技术和测试方法应是热处理工作者和其他热加工专业人员应具备的基本功。
3).生产实践的知识：
金属工艺学及校内的金工实习，获得基本技能的感性认识；企业生产实习，获得对产品生产全过程的基本认识。
4).热处理专业知识：热处理工艺学、热处理车间设备。
5).材料制造基础：冶炼、浇铸、锻造、焊接、热处理等材料制造全流程中各环节的作用、相互关系和对最终性能的影响规律。
上面对热处理工作者的知识结构作一些粗略和不全面的探讨，并非为本专业的教学内容和课程设置提供建议，只是想说明热处理专业人员与其他热加工专业人员所需要的知识绝大多数是相同的，因此集中力量搞好材料科学与工程一级学科的教学，最后阶段适当增加一、二门专业课(约100小时)也就可以达到培养热处理专业本科生的要求，没有必要单独设置热处理专业。
2.3、专业课程
热处理工艺、热处理设备二门专业课程不在于灌输知识，贪多求全。宜精选典型案例，作深入的剖析，着重于帮助学生掌握。热处理工程技术的特点，掌握分析和解决工程实际问题基本思路和方法，树立先进的观念。所以二门专业课最好具有“方法论”的课程特色，大学毕业后有了基础、掌握了方法、就能够在
浩瀚的知识海洋中吸取知识和应用知识，通过实际工作的砺练，不断积累经验，终能成就高素质的人才。
还应指出：热处理技术的内容十分广泛，具体案例各具特色，作为着重于“方法论”的专业课程就应凝炼出具有共性的
观念和方法。以适应学生毕业后应对不同类的 工程项目的需要，热加工各专业之间，以及热加工与新材料开发或材料学研究之间虽然具体内容相差很大，但如果上升到方法论的
层面，其中先进的理念及分析、解决实际问题的能力则有很大共性，可以相互借鉴，所以，工艺、设备等专业课程的设置和生产实习内容的选择不必要也不可能针对毕业生所从事的
专业工作。何况改行已成常有之事。
2.4、培养人才的关键之一在于教师，现行的对教师考核制度和
量化的考核指标助长急躁浮夸之风，“计划科研”的盛行，压缩了自由探索的空间，均不利于教师队伍的健康成长。目前在教师队伍中普遍存在着认为搞教学吃亏的想法，缺乏提高教学质量的积极性，指导实验和生产实习大多应付了事，这种状况虽然不是个人的能力所能改变，但是我们应保持清醒的头脑，努力形成正确的舆论，并身体力行。
2.5、专业人才的培养是一个系统的工程，人才的成长则是终生学习的过程。
一方面不同类型的学校应有不同特色，只有理顺不同的学校和不同教育阶段(包括继续教育)的 定位和相互关系，才有利于为国家培养出适应于不同层次要求的人才。
2.6、企业在人才培养中的责任：
企业界也应该认识和承担起在培养人才中的责任：应该为本企业的工程技术人员提供培训和接受继续教育的条件。建立优良的企业文化，也是工程技术人员成长的必要条件，一个没有创新意识的企业不可能吸引人才和留住人才，也不可能培养出高素质的工程技术人才。这正是我国热处理企业普遍存在的深层次问题之一。
目前我国各级部门对热处理的重要性缺乏应有的认识，热处理企业则普遍轻视知识的价值，热处理科研经费极其缺乏。使得大学中坚持与热处理相关的科学研究的教师愈来愈少，这也是我国热处理专业人才培养面临危机的重要原因。
2.7、小结：
1)大学本科教育应着重打好基础，专业设置不宜过细；
2)材料科学与工程是一个完整的体系；
3)材料工程各专业的知识结构绝大部分是相同的；
4)建议按材料科学与工程一级学科设置专业
5)实验环节和生产实习需要切实加强
6)人才培养是系统工程、人才成长是终生学习过程
7)企业界也应承担起人才培养的责任，唯有创新型、学习型的 企业文化才有利于人才成长。企业对高校科研的支持和
科研经费投入不足也是专业人才培养面临危机的原因之一。
只有改变我国热处理行业的面貌，才能指望培养出高素质的热处理专业人才。
粗浅愚见，意在抛砖引玉，恳请赐正。
附记：本文后半部(人才培养)承黄拿灿教授提出宝贵意见，深表感谢，黄拿灿教授还提供了本专业的历史革沿如下：
大约在1997年，原国家教委编制新的专业目录，已经对原学科专业进行了改造与调整。
当时的专业改革调整，原“金属材料与热处理”专业既可进入“机械设计与制造”一级学科，也可进入“材料科学与工程”一级学科。
机械设计与制造一级学科下设4个“二级学科”专业：(1)机械电子工程；(2)材料成型与控制工程(含原“金属材料与热处理”专业的一部分，铸造、焊接、锻造等热加工专业)；(3)“工业设计”专业；(4)化工机械。
材料科学与工程一级学科下设4个“二级学科专业”其中金属材料科学与工程作为一个二级学科(含原来的金属材料与热处理、粉末冶金、有色金属材料等)
按照新的专业目录，国家教委鼓励按一级学科招生，也可按“二级学科”招生。
自1997年以后，“金属材料与热处理”专业不复存在，改造以后，专业面大大扩宽了，现不可能走回头路。