省機械廠熱處理車間,1982年4月28日上午十點。
陳鋼站在淬火槽旁,盯着槽中乳白色的液體——這是國內熱處理廠最常用的聚乙烯醇水溶液,濃度本應控制在10%,此刻卻在槽壁留下了異常的分層痕跡。天車正吊着通紅的齒輪毛坯緩緩移動,直徑半米的45號優質碳結鋼齒輪剛從箱式爐中取出,表面溫度780℃,橘紅色的熱輻射讓空氣都微微扭曲。
熱處理工段長老劉站在控制台前,五十多歲的臉上刻滿皺紋,安全帽下花白的鬢角被汗水浸溼。他看了一眼淬火槽溫度計:35℃。“準備淬火!”他的聲音在空曠車間裏回蕩,帶着一絲不易察覺的顫抖。
“嗤——”
齒輪浸入溶液的瞬間,異常發生了。正常的聚乙烯醇溶液在高溫工件進入時,會在表面形成均勻的凝膠膜,緩慢帶走熱量。但此刻,溶液像開水般劇烈沸騰,大量氣泡炸裂,發出刺耳的“噼啪”聲。更糟糕的是,溶液表面迅速分成了兩層——上層透明,下層渾濁。
“砰!”
一聲脆響如驚雷炸裂。齒輪在槽中裂成三塊,最大的一塊碎片裹挾着滾燙的溶液崩出槽外,擦着老劉的安全帽飛過,“咚”的一聲嵌入三米外的木柱,入木三分。
老劉臉色慘白,雙腿發軟,手扶控制台才勉強站穩。安全帽左側留下一道焦黑的擦痕,邊緣的塑料已經熔化。車間裏死一般寂靜,只有淬火槽還在發出不正常的“咕嘟”聲,像垂死病人的喘息。
陳鋼一個箭步沖到槽邊,用長柄鐵鉤撈起最大的一塊碎片。斷口在日光燈下閃着詭異的光——不是均勻的銀白色,而是布滿了蛛網般的裂紋,裂紋源頭處有個明顯的灰白色斑點。他用手指輕觸斷口邊緣,還能感到餘溫。
“立即停機!所有人退到安全線外!”陳鋼的聲音斬釘截鐵。他轉向臉色蒼白的小王,“取樣,現在!溶液、沉澱物、碎片表面附着物,全都要!”
二、 介質的背叛
化驗室裏的氣氛比淬火車間更加凝重。
“聚乙烯醇濃度只有3%。”小王的聲音在顫抖,他舉起試管,裏面的溶液稀薄如清水,“工藝要求是10%...而且pH值只有5.2,嚴重偏酸。”
陳鋼接過化驗單,目光掃過每一項異常數據:細菌總數超標五十倍,粘度只有標準值的三分之一,溶液中檢測出大量鐵離子污染。“這不是正常的溶液老化。”他抬起頭,目光如刀,“這是人爲破壞。”
“你血口噴人!”張工猛地拍桌而起。這個四十五歲的老熱處理工,臉上有一道年輕時被淬火液燙傷的疤痕,此刻因憤怒而漲得通紅。“我們按規程操作,每周檢測濃度,每月更換溶液!”
“那這是什麼?”陳鋼從公文包中抽出一疊記錄表,啪地摔在桌上,“這是你們車間過去三個月的溶液消耗記錄。按照槽體容積和正常損耗,每月應補充聚乙烯醇原液200公斤。但記錄顯示,你們只領了50公斤。”
張工的臉色瞬間變了。他身後的幾個老工人眼神開始躲閃。
“爲了節省成本,你們擅自將溶液稀釋,對不對?”陳鋼步步緊逼,“更糟糕的是,爲了掩蓋濃度不足,你們加入了廉價的洗衣粉增加泡沫,用工業鹽酸調節pH值——就是這些雜質在高溫下分解,產生酸性氣體,腐蝕了齒輪表面,造成了應力腐蝕裂紋!”
他舉起一塊碎片,指着斷口上的灰白色斑點:“這是腐蝕產物,氫氧化鐵和氯化鐵的混合物。在淬火的高溫高應力下,它們成了裂紋的源頭。”
王總工終於開口,聲音沉重:“陳工,就算你說得對,但10%的聚乙烯醇溶液,冷卻速度還是太快。45號鋼的臨界冷卻速度...”
“所以需要改進工藝。”陳鋼打斷他,“不是簡單的浸泡淬火,而是需要預冷、控時、攪動相結合的分級淬火。而且,”他加重語氣,“聚乙烯醇溶液的濃度應該根據齒輪模數動態調整——模數越大,濃度應適當降低,防止表面形成過厚的凝膠層影響心部冷卻。”
張工冷笑:“說得好聽!你知道調配一次溶液多麻煩嗎?溫度、攪拌速度、溶解時間,差一點就結塊!”
“那就制定標準!”陳鋼打開筆記本,上面密密麻麻寫滿了數據,“我做了三十六組正交試驗,找到了最佳工藝參數:溶解溫度85-90℃,攪拌速度每分鍾60轉,溶解時間兩小時,靜置熟化二十四小時。按照這個流程,溶液穩定性可以提高三倍。”
會議室陷入沉默。只有牆上的掛鍾在滴答作響。
三、 科學的淬火
三天後,熱處理車間進行了一場特殊的工藝試驗。
新的淬火槽已經清洗消毒,按照陳鋼的配方重新配制了聚乙烯醇溶液。濃度嚴格控制在10%,pH值調至8.5,溶液呈現出均勻的乳白色,在燈光下泛着淡淡的藍光。
“先做小樣試驗。”陳鋼親自操作。他取了三塊同批鋼材的試樣,形狀與齒輪齒部相似,分別安裝上熱電偶。
第一塊試樣按老工藝直接淬火。780℃的試樣浸入溶液,表面迅速形成凝膠膜,但厚度不均。出爐後磁粉探傷,表面出現細密裂紋。
第二塊試樣采用陳鋼改進的工藝:先在空氣中預冷至650℃,再浸入溶液,同時開啓槽底的螺旋槳攪拌器,使溶液形成穩定的渦流。淬火時間嚴格控制爲90秒,立即轉入180℃的回火爐。
試樣出爐時,表面呈均勻的深灰色。硬度檢測:HRC59-61,完全達標。金相檢查:馬氏體組織均勻,殘奧含量小於5%。
“關鍵是凝膠膜的控制。”陳鋼指着透明觀察窗,“你們看,改進後的溶液在工件表面形成了均勻的凝膠層,厚度約0.5毫米,像一層有彈性的隔熱膜。它允許熱量平穩導出,避免了劇烈熱應力。”
最關鍵的第三塊試樣,陳鋼加入了新的變量——超聲振蕩。當試樣浸入溶液時,啓動槽壁的超聲波發生器,高頻振蕩使凝膠層始終保持在最佳厚度。
結果令人震驚。試樣的硬度均勻性進一步提高,表面無任何裂紋,疲勞壽命測試達到設計要求的130%。
張工摸着第三塊試樣光滑的表面,久久不語。這個幹了二十多年熱處理的老工人,第一次如此認真地觀察淬火後的工件表面。“這個光澤...我以前從沒見過。”他喃喃道。
“因爲凝膠層均勻,冷卻速度平穩,表面氧化層也均勻。”陳鋼解釋,“這不僅是美觀,更是內部應力均勻的表現。”
四、 淬煉人心
新工藝正式投產的那天,陳鋼在車間守了整整十八個小時。
第一批齒輪毛坯進入淬火槽時,所有老師傅都圍在觀察窗前。他們看到,在改進的工藝下,溶液不再劇烈沸騰,而是在工件表面形成了一層晶瑩的凝膠膜,像給通紅的齒輪穿上了半透明的外衣。
“溫度曲線正常!”
“凝膠層厚度穩定!”
“淬火時間到,轉入回火爐!”
當第一批齒輪完成全部熱處理工序,檢測報告出來時,車間裏爆發出歡呼聲。硬度均勻性、金相組織、探傷結果,全部優於技術標準。
慶功會上,張工端着酒杯走到陳鋼面前。這個曾經最反對改變的老工人,眼眶溼潤:“陳工,我錯了。我總以爲,熱處理就是火裏來水裏去,憑的是經驗,是手感。今天我才明白,這是科學。”
他舉起自己的右手,手背上布滿陳年的燙傷疤痕:“我這雙手,被淬火液燙過,被工件崩過,我一直以爲這是熱處理工人的勳章。現在我知道了,這是無知的代價。”
陳鋼鄭重地與他碰杯:“張師傅,您的手不是無知的代價,是經驗的積累。只是現在,我們需要把經驗變成數據,把手感變成參數。”
窗外,新的淬火系統平穩運行。聚乙烯醇溶液在槽中緩緩流動,泛着柔和的乳白色光澤。陳鋼知道,這不僅僅是一種淬火介質的改進,更是一次工藝思想的革新。
淬火液從混濁到清澈,就像人心從封閉到開放。而真正優質的鋼材,不僅需要精確的工藝參數,更需要每一個操作者心中的那一份敬畏——對技術的敬畏,對質量的敬畏,對生命的敬畏。
(第八章完)