关于我国热处理发展战略研究的思考


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潘健生院士在第五届中国热处理活动周全体大会上的发言

 

一、简要回顾

  美国金属学会2004年公布了“美国热处理发展路线图”(以下简称美路线图)。樊东黎先生先后在《金属热处理》杂志2006年第一期和《热处理》杂志2006年第三期上发表了系统的介绍文章,并在多次会议上做了讲解。
“美国热处理发展路线图”的发表,在我国热处理界引起了巨大反响,甚至可以说是一次强烈“地震”。
热处理分会于2007年4月15日举行了常务理事扩大会议,对如何看待美国的路线图进行了专题讨论。此后,廖波、雷仲眉、董企铭、施也平、朱藴策、潘邻、陆金二、杨贤金、刘耀中、唐电、吴光治、刘肃人、吴良、魏兴钊、董小虹、徐兴宝、潘健生等人撰写文章在《金属热处理》、《热处理》、《中国热处理技术通讯》和热处理网站上刊登,分别从不同角度针对如何看待国际热处理界的这件大事秉笔直书,各抒己见。
热处理分会八届二次常务委员会上进一步对“路线图”进行讨论,决定建立“我国热处理发展战略研究工作委员会”。会上我有个不成熟的发言,刊登在2008年《热处理》第三期、《金属热处理》第九期和《中国热处理技术通讯》第四期。

二、三点共识

  (1)一件国际大事
  “美路线图”的发表是国际热处理界的大事,也是国内热处理界的一件大事。国内的反响和讨论之热烈前所未有,如此多评论宛如一阵清风。很多文章开门见山直言不讳,指出我国热处理界的落后和存在的问题,分析热处理界的现状和发展。在此基础上开展“我国热处理发展战略研究”必将产生重大深远的影响。
“美路线图”使我国热处理工作者大吃一惊,首先是得到警示。虽然我国改革开放以来热处理界也有不少重大发展,但其发展是否适应潮流?是否符合科学发展观?又可能带来什么负面影响?特别是在节能减排和优质创新方面的负面影响?要站在高端进行深入思考。面对现实和未来,要看清自己与国外先进水平的差距,激发奋起直追的勇气。
  (2)差距
  对于“美路线图”的共识之二是,我国热处理与世界先进水平存在巨大差距,而且差距在迅速扩大。“美路线图”目标非常高,令国人震惊。我们将面对极其严峻的挑战,若不正视,必将陷入深重危机。
如“美路线图”提出节能指标是在现有基础上节约80%,而我国单位产值能耗约是美国当前水平的40倍。对上述指标不仅难以达到,甚至想也不敢想;因我国处理工件吨位耗电仅希望从700kWh/t下降至500kWh/t或350kWh/t。但对“美路线图”给出的相应技术措施,我认为节能80%有根据。例如,将形变热处理发展到锻后热处理,即可节约整个加热过程的能量。为此,节能潜力很大。
应该看到:差距是全面的,不仅仅是技术层面的问题,更重要的在于发展观、思维方式、政策和体制等深层次原因。纵观72项技术,对中国来说,没有一项做不出来。问题是发展观,你愿不愿意去努力,去投资。
“美路线图”还给了一些启示和见解,美国对热处理是何等重视。但在我国,热处理却不受重视。我们要找自己身上的原因,要通过各种渠道呼吁热处理的重要性,让方方面面都重视热处理。同时,要靠自己踏实苦干,奋起直追。
  (3)发达国家高度重视热处理
共识之三是,“美路线图”反映出在发达国家热处理受到高度重视,其影响及意义不限于热处理技术本身。我们应拿出有说服力的报告,让政府部门、制造业主管部门和设计部门了解热处理的重要性和所应该做的工作。
例如,对液力变矩器的叶轮零件,通过热处理使其强度提高1倍,而其体积则可减少到原来的1/4。徐祖耀院士更进一步提出:提高材料强度,降低钢产量,减少污染。
  热处理的至关重要充分说明,热处理必须进一步发展。另外,社会与经济的发展对热处理提出了愈来愈高的要求。因此,先进的热处理技术有广阔的发展空间,现代高科技成果以及多学科、多专业的集成为热处理技术进一步提供了强有力的支撑。
“美路线图”提出的技术是高新技术,但72项技术中没有一项是尖端技术,即不存在“按目前的技术水平不可能做不到的”项目。综合多门学科的技术用于热处理,在实践中取得效益,使热处理技术水平更迅速提升,实现跨越式发展十分可能。雷仲眉先生说得好:热处理工程师的任务是使这些研究成果在热处理实践中发挥最大效果。
  实现跨越式发展完全有可能,但同时对我国热处理工作者也是严峻挑战。高能耗不可能实现持续发展,一定要自主创新。70多项技术,每一项针对性都很强,先进性明确,具备技术上的可行性。要对其花大力气剖析和消化,是目前一项相当重要的任务。同时,除“美路线图”外,还要研究其他发达国家的现状与发展趋势。

三、反

  改革开放以后,我国很多企业日子好过了,利润也不少,一些设备制造厂也赚了不少钱,但我国热处理的整体面貌却是落后的。应进行反思,反思比借鉴更重要。
  (1)落后的原因是什么?为何差距如此大?要从技术层面上和深层次上进行分析。
  (2)我国热处理的现状是什么?对这种现状和隐忧要有清醒认识。
  (3)二高四低式的热处理(高能量、高污染、低质量、低门槛、低利润和低工资)还能走多远?
  (4)为什么高端热处理装备依赖进口?怎样才能摆脱“落后-引进-再落后-再引进”的恶性循环?
  (5)为什么热处理在我国得不到应有的重视?

四、几点意见

  (1)适合国情不等于照顾现状和保护落后
  很多人说,自主创新要适合我国国情,但必须明白:适合国情不等于照顾现状、保护落后。改革开放以来,我们取得了很多成绩,不能否定过去。但是,发展到现在,再不转型就发展不下去,要陷入危机了。难道中国要永远被人压在产业链的低端?我们以高能耗的代价为别人打工,维持自己的微薄利润,这不行!符合国情不是保持现在的落后方式,或只是跟在别人后面一步一步爬行。我们要突围,才有生路,这才是国情。大家学习了“十七大”文件之后应该很清楚,要落实科学发展观,必须转变发展方式,抓紧产业结构调整,实现节能减排和优质生产。反之,也可以说以前的发展有些不科学。可以举好多例子,有些工业生产正在由沿海向内陆进行梯度转移,我个人认为这种转移不好。如果从沿海转移到黄河、长江的源头地区,中国怎么办!太令人忧心!
  (2)惊心与忧心
  在乡镇民营企业迅速发展的同时,应该正视热处理技术的严重倒退,甚至是“野蛮生产”,令人触目惊心!
目前,有些国有骨干企业、国防、高科技等生产部门的热处理生产面貌虽有改观,但高档次的热处理设备信赖进口,受制于人,自己不进行消化吸收和创新,将永远陷入“落后-引进-再落后-再引进”的恶性循环中不能自拔。依赖进口不解决问题。例如,国外报道飞机发动机叶片镀上蜂窝状ZrO2纳米层后可使叶片温度降低150℃,即可使燃烧室温度提高150℃的技术。我设法与这家厂商联系,报价1500万欧元;再进一步联系,他们又说不能卖给中国。但是却在新加坡办个加工厂,请我们去那加工。其实他们的技术比一般离子镀贵不了多少。所以,受制于人的局面不改变,不可能前进。创新和突围是唯一出路。
  (3)热处理已成为制约我国制造业发展的瓶颈
  我国热处理设备制造企业和热处理加工企业的水平总体上与国外先进水平相比有几十年差距,争论到底差多少年没有任何意义。隔2~3年就差一个档次,对此应有清醒认识。
  (4)如何实现跨越式发展
  实现跨越式发展,还是按部就班地发展,值得讨论。早在1983年,在上海举行的热处理国际大会上外国专家就说,中国的热处理基础理论研究与国际基本同步,但热处理生产却落后30年。现在,已过了30年,情况仍未扭转。
  我国在热处理方面的研究成果没有吗?不是,但成果尚未很好产业化。
徐祖耀院士的马氏体与马氏体相变理论是指导钢淬火处理的有力技术支撑,有些理论在国外已被应用,但在国内却用得不多。徐先生很值得我们学习,近90高龄,还在孜孜不倦地钻研他在1983年发表论文阐述马氏体与残余奥氏体中碳的扩散再分配。这在21世纪初开始获得应用,钢的Q-P处理和Q-P-T处理(《热处理》2008年第二期和2007年第一期)国内也有试验,钢的强度高达2000MPa,断后延伸率在10%以上,这不得了呀!为什么就没有见到国内哪位企业家发现其巨大的潜力,去研发适合于这种处理工艺的设备呢?
另外,在退火、正火、淬火和回火“四把火”方面,国内有很多深入的研究成果:周惠久院士和西安交通大学的低碳马氏体强韧性;国内徐祖耀、康沫狂、方鸿生和俞德刚教授四大名家的贝氏体与贝氏体相变研究;方鸿生教授的贝氏体钢研究应用;雷廷权院士的形变热处理与形变化学热处理;戚正风教授的二相区加热研究;刘宗昌教授的退火与珠光体相变研究;刘云旭教授的等温正火;俞德刚教授的铁基马氏体时效与回火研究;崔崑院士和陈蕴博院士的模具材料与模具热处理等等。
  在渗碳、渗氮、渗硼、渗金属和复合渗等渗层组织与性能研究,化学热处理热力学动力学研究以及控制技术的研究等方面国内都有高水平成果。
  在离子渗氮方面,我国起步很早,不乏优秀成果。在英国T.Bell教授提出活性等离子渗氮之前,国内在钽合金离子渗氮研究中采用“辅助阴板”,二者原理相似,问题是人家搞了设备在全世界推广,而我们只是出了几篇论文。此外,国内的离子渗氮+PVD(TiN)研究也先于国外。我们发表论文一年后国外才有相似的工作和申请专利,制造设备却销售到中国。
  徐重教授的离子渗金属(等离子表面冶金化)在20世纪80年代就申请了国际专利,现已能加工大口径钢管,以碳钢替代不锈钢。那么好的技术,为何在国内不能大规模产业化?
  PVD、CVD在国内起步也早,王福贞教授等研究开发了多种镀层,单一涂层、复合涂层和纳米涂层技术。
  哈尔滨工业大学、核工业西南物理院等在离子注入、全方位离子注入以及离子注入与离子镀复合处理方面成绩斐然。
  金属所卢柯院士的表面纳米化及渗氮(可在300℃进行)文章发表在美国Science上。   
  2006年,中国工程院组织参观陕西鼓风机厂。陕鼓建于1978年,生产离心式通风机(产品很普通,这种起步与很多热处理厂刚建时相似)。之后转型生产大风量高压力(5atm)透平压缩鼓风机高端产品,使该厂年产值达35亿,年创利润18亿。几年来,年产值连增50%,年利润增加80%。“客户服务中心”实际上是计算机房,可一目了然看到全国用户的风机运行情况,这技术是花300万从高校买的。西安交通大学曲教授苦心钻研一辈子,提出在旋转机械上安装传感器,通过频谱分析即可了解振动和故障之间的关系和掌握机械运转状况。陕鼓的服务已做到“风机还未坏,维护人员已送‘药’上门”。陕鼓的第一个理念是着眼于高科技,占领国际市场,其市场占有率高于国际知名品牌,而且产品售价比知名品牌高50%;更为深刻的是第二个理念,从“打工仔”角色转化为“包工头”角色,开动脑筋去指挥别人为自己加工部件。相反,我们有的炉子制造厂的产品性能与国外名牌差不多,却以较低价格占领市场,问题的关键在于技术创新。陕鼓的理念与有些企业恐怕大相径庭。结论只有一个:只要着眼于技术创新,就一定能实现跨越式发展,一定能赶超世界先进水平。
  硕果累累,不一一罗列。虽然研究成果也有些应用,但产业化却鲜有所闻。成果应用和产业化是两回事。产业化必须以企业为主体成为成熟的技术或产品。
  有人说中国制作的东西不好用,为什么?是中国学校的研究脱离实际吗?不,中国大学老师的研究与实际结合在世界上最强。我认为,是创新源头与创新主体的链接出了问题。没有形成先进创新链的原因是,作为创新主体的企业缺失创新意识,观念陈旧,缺乏攀登的勇气。所以,问题的关键还在相当多的企业内部。
  我不是打击一大片,也丝毫没有伤害任何人的意思。产业化是一个很长的过程,要有很大投入,关键还应在企业界转变观点,实现转型、创新,做好跨越式发展,定能赶超世界先进水平。
  以上仅是粗浅愚见,谬误难免,敬请赐正。热处理发展战略研究事关大局,望诸位踊跃参与、集思广益、群策群力、共图发展。


(热处理分会根据录音整理)