董化宇

（中航工業(yè)綜合技術研究所，北京 100028）

本文所說的特殊鋼，僅指航空用鋼（結構鋼和不銹鋼）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。考慮到特殊鋼的生產(chǎn)過程對航空用鋼和高溫合金的質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、非真空感應爐、真空感應爐、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、非真空感應爐＋電渣重熔、非真空感應爐＋真空自耗爐、真空感應爐＋電渣重熔、真空感應爐＋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等雜質元素，控制Al、Ti、B、Zr等活性元素，以提供高級優(yōu)質鋼材，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）均應進行入廠驗收，合格后方可使用。對供應原材料的廠商按提供原材料的能力及服務情況進行選擇、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)中的質量控制要求。

為了確保質量，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、設備、工藝參數(shù)等均會影響航空用鋼和高溫合金的質量。GJB/Z 33–1993明確了影響航空用鋼和高溫合金質量的重要工藝參數(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量、或能影響后步加工工藝、及對航空產(chǎn)品質量、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)品質量的重大工藝參數(shù)的更改等。對于重大的工藝更改，應在修訂工藝前（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，均應視為冶金工藝的重要更改。重要更改應由供方技術主管部門批準，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主管部門批準。

用戶有要求時，對工藝更改控制應按用戶要求實施?！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（即影響材料質量的工藝或工序）改變或轉廠生產(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)質結構鋼棒規(guī)范》、GJB 1953A–2008《航空發(fā)動機轉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)定了結構鋼棒、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《航空用結構鋼厚壁無縫鋼管規(guī)范》、GJB 2609–1996《航空用結構鋼薄壁無縫鋼管規(guī)范》規(guī)定了不銹鋼、高溫合金、結構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《航空用冷頂鍛結構鋼絲規(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、結構鋼、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有技術中心、質量部、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《質量管理體系 要求》和AS9100《航空、航天與國防組織質量管理體系要求》建立了質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)品質量問題整改相關的部門進行審核。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容對特殊鋼進行檢驗和試驗審核。具體審核內容見表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，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）