CQI-9特殊过程热处理系统审核说明

一、背景：热处理系统评估程序CQI-9是AIAG（美国汽车工业行动集团）于2006年开发的，是AIAG发布的一个关于热处理体系的定位和规定的共识。

热处理系统审核（HTSA）是客户和产品标准的补充，用来衡量供应商是否有能力满足审核要求。

二、审核目标：2.1HTSA的目标是发展一个能提供持续改进、强调缺陷预防、减少供应链差异和浪费的热处理管理体系。

2.2HTSA与国际公认的质量管理体系和适用于客户的特定要求一起规定了热处理工艺管理体系的基本要求。

2.3HTSA的目的是为汽车生产和服务机构提供一个热处理管理体系普遍方法。

三、审核的程序：3.1取得CQI－9特殊过程的副本：AIAG热处理系统审核指南。

3.2根据CQI－9特殊过程查明所有热处理工序：热处理系统审核指南运用。

在HTSA第一页记录这些工序。

3.3确定符合程度，完成HTSA。

1-3部分应首先完成并独立于其它工作审核。

每次审核需要进行一项工作审核（第4部分）。

3.4针对每个“不满意”项目确定整改方案，包括根本原因分析和相应的行动计划。

行动计划的记录包括确认均要保留。

3.5审核应每年进行一次，除非客户有其它特别的规定。

四、常见热处理工艺和过程表：过程表A—铁合金过程表C——铝的热处理·气氛渗碳过程表D——感应热处理（铁合金）·气氛碳氮共渗过程表E——退火、正火和去应力退火·复碳对为达到零部件最后的理想特性而进行退火、·调质（淬火和回火）正火或力退火的所有组织，都要求符合CQI-9。

·贝氏体等温淬火过程表F——真空渗碳·马氏体分级淬火过程表G——烧结硬化·回火过程表H——离子渗氮·沉淀硬化－时效过程表B—铁合金·气体渗氮·氮碳共渗（气体或盐浴）五、热处理作业主要缺陷模式及分析：金属材质为了提高使用性能效果,经常通过热处理工艺进行提高,但是金属经过热处理过程中,常会发生一些现象而导致金属处理后而不能正常使用,或者会改变金属使用性质。

5.1过热现象：热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大,使零件的机械性能下降。

5.1.1一般过热:加热温度过高或在高温下保温时间过长,引起奥氏体晶粒粗化称为过热。

粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低,脆性转变温度升高,增加淬火时的变形开裂倾向。

而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料(常为不懂工艺发生的)。

过热组织可经退火、正火或多次高温回火后,在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

5.1.2断口遗传:有过热组织的钢材,重新加热淬火后,虽能使奥氏体晶粒细化,但有时仍出现粗大颗粒状断口。

产生断口遗传的理论争议较多,一般认为曾因加热温度过高而使MNS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面,而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出,受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。

5.1.3粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性。

要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次高温回火处理。

5.2过烧现象：加热温度过高,不仅引起奥氏体晶粒粗大,而且晶界局部出现氧化或熔化,导致晶界弱化,称为过烧。

钢过烧后性能严重恶化,淬火时形成龟裂。

过烧组织无法恢复,只能报废。

因此在工作中要避免过烧的发生。

5.3脱碳和氧化钢在加热时,表层的碳与介质(或气氛)中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应,降低了表层碳浓度称为脱碳,脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低,而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。

加热时,钢表层的铁及合金与元素与介质(或气氛)中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。

高温(一般570度以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化,具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。

为了防止氧化和减少脱碳的措施有:工件表面涂料,用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热(如净化后的惰性气体、控制炉内碳势)、火焰燃烧炉(使炉气呈还原性)。

5.4氢脆现象：高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。

出现氢脆的工件通过除氢处理(如回火、时效等)也能消除氢脆,采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。

像现在的连续热处理炉淬火后及时回火处理时可在回火过程中兼顾驱氧处理,根据目前的使用和统计情况看在连续式可控气氛热处理炉所处理的产品一般是不会出现氢脆现象的。

六、评审要求：6.1管理职责和质量计划：1）现场要有全职的有资质的热处理人员，5年以上工作经验；2）热处理过程要实施APQP；3）PFMEA及时更新并反映当前过程；4）控制计划及时更新并反映当前状况；5）有热处理相关和参考的规范6）所有过程都有书面工艺规范；7）设备开始使用，重新部署或大修后有能力研究，包括产能分析和是否能满足客户的性能要求；8）随着时间的推移，热处理人员要进行数据收集和分析并对数据作出反应，防止产品缺陷发生；9）管理人员需要每24小时检查一次热处理监控系统并记录，努力发现失控情况或警报情况；10）最少每年用AIAG HTSA进行内部审核；11）要有适当的程序授权返工并有记录12）质量部要评审和处理客户和内部的关注；13）在HTSA范围内确定的每一热处理工艺都应规定一个持续改进过程，该过程应包括质量和产量的持续改进；14）质量经理负责批准授权适当人员对隔离产品进行处置；15）热处理人员要有包括全部热处理工艺的操作说明书，说明书包括可能出现的紧急情况(如停电)，设备启动，设备关闭，产品隔离，产品检验以及通用操作程序等所有步骤；16）应为员工提供所有的热处理操作培训，员工培训的证据必须保留并审核培训的成效。

17）要有一个责任人来确保所有主要的管理和监督功能都是由有资格的人来执行；18）要有预防性维护计划以及使用维护资料来形成预防性维护计划；19）热处理人员要列出一份关键备件清单，并保证这些备件能最低限度地减小生产中断。

6.2现场和材料处理责任：1）工厂能保证输入接收系统的数据与顾客货运单据上的信息相符合；2）产品需明确标识和隔离，严格划分热前和热后区域；3）过程需具备产品批次的可溯性；4）要有足够的程序防止不合格品流入生产系统；5）要对热处理过程中的卡料和滞料环节进行风险识别，减少混料的风险；6）容器或料箱中不能有异物，防止混料；7）规定装炉量，并记录和控制；8）操作工要接受设备紧急状况下(如停电)，材料的搬运，遏制措施和产品隔离方面的培训；9）搬运，储藏和包装中能保证不损害产品的质量，需评审热处理炉装卸系统、加工和搬运过程的产品损坏的风险；10）工厂的清洁、现场管理、环境和工作条件有益质量改进；11）零件表面无影响热处理的有害物质；12）对淬火系统(温度/液面高度/搅拌/淬火液浓度/冷却曲线)进行监测、记录和控制；13）可溶性油或其他防锈物质受监控；14）过程控制参数(温度/碳势/气体流量等)按照过程表中规定的频率监控；15）过程中和终检(硬度/硬化层深度/金相组织等)按照过程表中规定的频率监控；16）定期验证产品检测设备(布洛维硬度计/显微硬度计)6.3设备要求：1）热处理炉、发生器和淬火系统有合适的过程控制及设备，如：温度、碳势，气体流量(甲醇和丙烷以及氮气保护等)、淬火监控系统包括搅拌、温度控制和淬火油分析等；2）加工设备需要校验或验证，包括热电偶，红外测温仪，各种仪表，流量计和温度准确性(SAT)的校验；3）热电偶和保护管按照过程表规定检修或更换；4）每年或大修后进行温度均匀性(TUS)测定，参照AMS2750(Aerospace Material Specification)；5）控制炉温的热电偶的检测值和设定值之间的差异需符合过程表中的要求，SAT允许的最大误差范围是+/-5℃；6）要有热处理过程和设备报警装置的清单，至少每季度一次、或者修理后对报警装置进行验证并有书面记录；7）炉内气氛连续监控，自动控制并记录；8）当气氛的备用验证方法(定碳片/三气分析仪/露点分析仪)和主要控制方法(氧探头/碳势/露点读数)不符或超出范围时，需重新设定碳势和原方法的一致；9）炉子的所有氨气管线需配备快速切断装置或一个三阀自动防故障排气系统；10）紧固件和小的金属件等在热处理不需通氨气的其他零件前，热处理炉要进行至少3小时的氧化燃烧；11）所有气氛热处理炉都要有各种气体的流量范围或流量表；12）对螺纹紧固件，网带炉的淬火炉末端都装有玻璃观察窗口和红外线高温测试仪；13）奥氏体化盐浴炉中盐的成分需监控；14）对淬火介质进行定期分析；设备(适用于感应淬火)15）控制零件的定位；16）控制零件的功率和能量；17）有线圈管理系统，有备用线圈，控制淬火压力；18）淬火系统必须自动控制，不允许手工淬火；19）每一批零件感应热处理要进行首件检验。

6.4岗位审核(针对指定零件)：1）合同评审、APQP、PFMEA、控制计划等由有能力有资质的人来完成；2）工厂具有来自顾客的零件规范；3）车间的流转单满足了客户的追溯要求；4）在整个热处理过程中保持材料的标识(零件号，批次号，热处理炉号，合同号等)；5）有进货检验的书面记录；6）识别装料和堆放要求；7）采用正确的工艺参数或规范；8）明确产品的检验要求，如测试方法，测试频次和数量和样本的选择；9）相关过程步骤已经签字确认并受控；10）APQP中的检验过程和步骤已经明确；11）返工等额外的操作步骤已经得到授权或客户的同意；12）管理规范明确是否允许返工；13）零件或料箱没有异物或者杂质；14）零件包装要求已明确；15）零件的包装是否能最大限度地减少混料；16）零件被正确地标识七、做CQI－9的益处：可以全面理解COI-9热处理系统的要求，识别和满足顾客特殊的要求，获得有效实施CQI-9的方法和思路，让企业相关人员了解热处理过程控制的方法及识别热处理过程失效模式并采取预防行动，降低热处理产品的风险。

借助于AIAG推荐的方法和工具策划和改进热处理体系，从热处理质量策划、现场管理和物料处理以及热处理设备控制等角度推进组织的整体提升。