董化宇

（中航工業(yè)綜合技術(shù)研究所，北京 100028）

本文所說的特殊鋼，僅指航空用鋼（結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼）和高溫合金的各種變形產(chǎn)品，如板材、棒材、管材、線材、鍛件等。由于飛機、發(fā)動機等航空產(chǎn)品的特殊性，對航空用鋼和高溫合金提出了非常高的技術(shù)要求，因此在冶煉、成形和檢驗試驗方面與一般鋼材有很大的不同。為了滿足用戶的特殊要求，特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)通過建立質(zhì)量管理體系，改進生產(chǎn)條件，加強生產(chǎn)過程控制，不斷保持和提高產(chǎn)品質(zhì)量，最終確保用戶滿意。由于用戶在使用特殊鋼的過程中，出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，如材料表面缺陷、鎢金屬夾雜、殘余元素含量偏高、機械性能不合格、粗晶等，以及用戶為了了解特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量管理體系運行情況，促進企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地提供滿足用戶要求的產(chǎn)品，因此有必要對特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)進行二方審核?？紤]到特殊鋼的生產(chǎn)過程對航空用鋼和高溫合金的質(zhì)量起著決定性的作用，本文重點討論如何對特殊鋼的生產(chǎn)和檢驗試驗過程進行審核。

1 特殊鋼的生產(chǎn)過程

航空用鋼和高溫合金的各種變形產(chǎn)品主要有板材、棒材、管材、線材、鍛件等，主要用在飛機的起落架、機翼大梁、機翼和機身結(jié)合螺栓、滑軌、框架、液壓導管、發(fā)動機的盤、葉片、軸、齒輪、火焰筒、加力筒體、燃油導管等方面。航空用鋼和高溫合金的生產(chǎn)過程主要有冶煉和成形兩部分。

1.1 航空用鋼和高溫合金的冶煉

航空用鋼和高溫合金采用電弧爐、非真空感應(yīng)爐、真空感應(yīng)爐、電渣重熔、真空自耗爐等方法或電弧爐＋電渣重熔、電弧爐＋真空自耗爐、非真空感應(yīng)爐＋電渣重熔、非真空感應(yīng)爐＋真空自耗爐、真空感應(yīng)爐＋電渣重熔、真空感應(yīng)爐＋真空自耗爐等組合方法進行冶煉。通過降低鋼和高溫合金中的N、H、O及C的含量，去除S、P、Pb、Bi、Sn、As等雜質(zhì)元素，控制Al、Ti、B、Zr等活性元素，以提供高級優(yōu)質(zhì)鋼材，滿足航空工業(yè)對鋼材的韌性、耐蝕性、抗疲勞性、高溫蠕變等方面的特殊要求。航空用鋼和高溫合金冶煉后澆注成鑄錠，經(jīng)檢驗和試驗后，供成形使用。

1.2 航空用鋼和高溫合金的成形

1.2.1 板材生產(chǎn)工藝流程

熱軋鋼板

鑄錠→加熱→初軋→板坯→板坯檢查→清理→加熱→軋制→熱矯正→冷卻→表面檢查修磨→切割→超聲波探傷→表面尺寸形狀檢查→機械性能試驗→打印標記。

冷軋鋼板

熱軋鋼板→酸洗→清洗→烘干→冷軋（需工藝潤滑）→退火→平整→剪切→包裝。

1.2.2 棒材生產(chǎn)工藝流程

熱軋棒材

鑄錠→加熱→初軋→精整→加熱→軋制→超聲波探傷→表面尺寸形狀檢查→機械性能試驗→打印標記。

冷拔棒材

鑄錠→加熱→初軋→精整→加熱→軋制→酸洗→涂潤滑劑→拔制→矯直→超聲波探傷→表面尺寸形狀檢查→機械性能試驗→打印標記。

1.2.3 管材生產(chǎn)工藝流程

用穿孔法生產(chǎn)周邊無接縫的鋼管或其他金屬管和合金管。

鑄錠→加熱→開坯→管坯→加熱→穿孔→軋管→均整→加熱→拔（減徑）→定徑→矯直→切管→檢查→成品管。

1.2.4 線材生產(chǎn)工藝流程

鑄錠→無損探傷→表面清理→加熱→軋制→打尖→熱處理→酸洗→涂潤滑劑→干燥→拔制→矯直→切斷→涂油→包裝。原材料到成品需經(jīng)多道拔制，拔1～2道后需進行一次中間退火，退火產(chǎn)生的氧化皮經(jīng)酸洗去除，同時涂上潤滑劑以利于拔制。

1.2.5 鍛件的生產(chǎn)過程

鑄錠→清理→加熱→開坯→鍛造（自由鍛、模鍛）→矯正→熱處理→清理→檢查→成品鍛件。

2 特殊鋼生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制

2.1 原材料的控制

冶煉使用的廢鋼、鐵合金、合金添加料、造渣材料、輔助材料（如潤滑劑、石墨電極、氧氣、耐火材料等）均應(yīng)進行入廠驗收，合格后方可使用。對供應(yīng)原材料的廠商按提供原材料的能力及服務(wù)情況進行選擇、評價和重新評價。

2.2 生產(chǎn)工藝的控制

GJB/Z 33–1993《航空用鋼和高溫合金質(zhì)量控制導則》規(guī)定了航空用鋼和高溫合金的各種變形產(chǎn)品在生產(chǎn)中的質(zhì)量控制要求。

為了確保質(zhì)量，GJB/Z 33–1993規(guī)定在特殊鋼生產(chǎn)過程中需要制定以下的工藝文件：100%新料熔煉工藝規(guī)程；50%新料＋50%回爐料熔煉工藝規(guī)程；100%回爐料熔煉工藝規(guī)程；感應(yīng)熔煉通用工藝規(guī)程；爐襯的檢查、修理和更換；澆口的檢查、修理和更換；模子檢查、準備；真空感應(yīng)鑄錠的檢驗；真空自耗電極的安裝；真空自耗電極熔煉工藝；鑄錠清理工藝規(guī)程；自耗電極鑄錠的檢驗；制坯前鑄錠準備；坯料檢驗；坯料成材工藝規(guī)程等。

在合金熔煉和成材過程中，原材料、設(shè)備、工藝參數(shù)等均會影響航空用鋼和高溫合金的質(zhì)量。GJB/Z 33–1993明確了影響航空用鋼和高溫合金質(zhì)量的重要工藝參數(shù)或因素（具體見表1）。

2.3 工藝更改的控制

對可能提高或降低鋼、高溫合金和其鍛件質(zhì)量、或能影響后步加工工藝、及對航空產(chǎn)品質(zhì)量、壽命、性能和安全使用有較大影響的工藝更改，均視為重大更改。例如冶煉加工工藝路線、成品熱處理制度、影響產(chǎn)品質(zhì)量的重大工藝參數(shù)的更改等。對于重大的工藝更改，應(yīng)在修訂工藝前（以書面形式）征得用戶同意后方可實施。

表1 合金熔煉和成材過程中影響材料和質(zhì)量的重要工藝參數(shù)或因素

航空用鋼和高溫合金及其鍛件生產(chǎn)過程中，對產(chǎn)品質(zhì)量有影響的一些重要工藝參數(shù)或因素需要進行修改，及需要改變已經(jīng)標準化的現(xiàn)行冶煉、加工、熱處理工藝規(guī)程中的主要工藝參數(shù)時，均應(yīng)視為冶金工藝的重要更改。重要更改應(yīng)由供方技術(shù)主管部門批準，必要時通知用戶，并提交書面說明或試驗報告。冶金工藝的一般更改由供方技術(shù)主管部門批準。

用戶有要求時，對工藝更改控制應(yīng)按用戶要求實施?！吨泻焦I(yè)集團公司航空材料及熱工藝技術(shù)管理辦法》（航空規(guī)〔2010〕27號）第十四條規(guī)定：當生產(chǎn)航空Ⅰ類材料的主導工藝（即影響材料質(zhì)量的工藝或工序）改變或轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)時，須經(jīng)過考核（試驗），由集團公司組織評審或鑒定；Ⅱ類材料主導工藝改變或轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)時，由直屬或廠、所組織考核（試驗）；Ⅲ類材料主導工藝改變或轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)時，由直屬單位或廠、所組織考核（試驗）。

3 特殊鋼檢驗和試驗項目

為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對航空用鋼和高溫合金要進行必要的檢驗和試驗。航空用鋼和高溫合金的檢驗和試驗項目一般有常規(guī)檢驗、物理化學試驗、力學性能試驗、無損檢測等。這些檢驗和試驗項目的要求在相應(yīng)的航空用鋼和高溫合金國家軍用標準中有具體的規(guī)定。

GJB 3317A–2008《航空用高溫合金熱軋板規(guī)范》、GJB 1952A–2008《航空用高溫合金冷軋板規(guī)范》規(guī)定了高溫合金熱軋板、冷軋板的檢驗和試驗要求。

GJB 1951–1994《航空用優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼棒規(guī)范》、GJB 1953A–2008《航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動件用高溫合金熱軋棒材規(guī)范》、GJB 2294–1995《航空用不銹鋼及耐熱鋼棒規(guī)范》、GJB 3165A–2008《航空承力件用高溫合金熱軋和鍛制棒材規(guī)范》規(guī)定了結(jié)構(gòu)鋼棒、高溫合金熱軋棒、不銹鋼及耐熱鋼棒的檢驗和試驗要求。

GJB 2296A–2005《航空用不銹鋼無縫鋼管規(guī)范》、GJB 2297A–2008《航空用高溫合金冷拔（軋）無縫管規(guī)范》、GJB 2608A–2008《航空用結(jié)構(gòu)鋼厚壁無縫鋼管規(guī)范》、GJB 2609–1996《航空用結(jié)構(gòu)鋼薄壁無縫鋼管規(guī)范》規(guī)定了不銹鋼、高溫合金、結(jié)構(gòu)鋼無縫管的檢驗和試驗要求。

GJB 3167–1998《冷鐓用高溫合金冷拉絲材規(guī)范》、GJB 3319–1998《航空用冷頂鍛結(jié)構(gòu)鋼絲規(guī)范》、GJB 3526–1999《航空用冷頂鍛不銹鋼絲規(guī)范》規(guī)定了高溫合金、結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼絲的檢驗和試驗要求。

每種航空用鋼和高溫合金的詳細檢驗和試驗項目見表2。

4 對特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量審核的策劃、實施

某特殊鋼股份有限公司為航空工業(yè)有關(guān)單位提供航空用鋼和高溫合金的各種變形產(chǎn)品，用戶在使用該公司提供的產(chǎn)品過程中發(fā)現(xiàn)了一些質(zhì)量問題，因此決定對其進行一次第二方審核，現(xiàn)場審核時間為兩天，3名審核員（含組長）。

組長在進行審核策劃時，了解到該公司的組織機構(gòu)有技術(shù)中心、質(zhì)量部、采購部、銷售部、煉鋼廠一廠、煉鋼二廠、初軋廠、鍛造廠、軋鋼廠、板材廠、拔材廠、鋼管廠等部門。各部門的職責是煉鋼一廠、煉鋼二廠負責航空用鋼和高溫合金的冶煉、澆注鑄錠及鑄錠的清理；初軋廠負責對鑄錠進行開坯處理；鍛造廠負責大尺寸棒材和鍛件的成形；軋鋼廠負責中、小尺寸熱軋棒材的成形；鋼管廠負責無縫管的成形；板材廠負責熱軋板、冷軋板的成形；拔材廠負責冷拔棒材、絲材的成形。質(zhì)量部負責原材料、產(chǎn)品的物理化學、無損檢查、常規(guī)檢驗及質(zhì)量問題的處理。采購部負責原材料的采購；銷售部負責產(chǎn)品的銷售。

表2 航空用鋼和高溫合金的檢驗和試驗項目表

公司已按GB/T 19001–2008《質(zhì)量管理體系 要求》和AS9100《航空、航天與國防組織質(zhì)量管理體系要求》建立了質(zhì)量管理體系并通過了第三方認證審核。用戶在使用過程中出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題有表面缺陷、端頭折疊、鎢夾雜、力學性能不合格、粗晶、低倍不合格、探傷不合格、化學成分不合格等問題。因此，確定審核的重點是生產(chǎn)、檢驗試驗過程及產(chǎn)品使用中暴露的問題的整改情況。審核組由3名審核員組成，分成3個小組，對與特殊鋼生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量問題整改相關(guān)的部門進行審核。具體審核計劃見表3。

現(xiàn)場審核按部門結(jié)合過程方法進行。現(xiàn)場審核中主要按生產(chǎn)工藝流程對特殊鋼生產(chǎn)過程進行審核。同時，按檢驗和試驗項目的內(nèi)容對特殊鋼進行檢驗和試驗審核。具體審核內(nèi)容見表4。

通過現(xiàn)場審核，提出了生產(chǎn)過程、采購、計量器具檢定等方面的問題。要求受審核方在45個工作日內(nèi)，對問題分析原因，制定糾正措施，并舉一反三進行檢查，防止問題和類似問題的再次發(fā)生。

表3 審核計劃

表4 檢查表

續(xù)表4（完）