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摘要：钢是工业上应用最为广泛的金属，按照化学成分分为碳钢和合金钢。其显微结构复杂，热处理工艺繁多，但大致分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺。目前高强度合金钢主要用来制造受力最大的重要的飞机结构件，如起落架、机翼大梁、翼梁与机身连接处的重要连接件、螺栓等。民用航空零件制造过程中钢的热处理过程属于特殊工艺，对其加工工艺需做过程控制，工艺审核过程中需对与钢的热处理过程进行的审核主要包括，人员资质，工装及设备，原材材料的符合性，工艺指导文件的符合性，测试过程的符合性。
关键字：民用航空;钢，热处理;审核
一.钢的分类
按照化学成分钢分为碳钢和合金钢。其中碳钢由生铁冶炼获得，主要成分为铁、碳，含有锰、硅、硫、磷等少量杂质元素。为了改善钢的机械性能或使其具有某些特殊性能，在碳钢基础上有目的地加入某种或某几种合金元素而得到合金钢。合金元素溶于碳钢的铁素体中，具有明显的强化作用，可以提高钢的强度和硬度。合金元素对于钢性能的能影响主要表现在以下几个方面：a） 增加钢的淬透性，故重要的结构零件都选用合金钢。b） 提高淬火钢的回火抗力，可使钢在调质处理后获得更好的机械性能，即在较高的回火温度下仍能保持高的硬度与强度。c） 改变碳钢的平衡组织，使得合金钢具有某些特殊性能，如良好的低温性能，耐热性能，抗腐蚀性等。
航空工业中钢主要用来制造受力结构件、链接件、紧固件和弹性件等。它具有高的比强度，良好的疲劳性能和工艺性能，且价格低廉。在载荷一定的条件下，钢制零件与其他材料零件相比，体积小，稳定性号，因此结构钢在航空材料中占有十分重要的地位【1】。不锈钢是指能耐空气、水、盐的水溶液、酸以及其他腐蚀介质的腐蚀，具有较高化学稳定性的钢种系列。航空用材料中奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢使用较为频繁。
二.钢的热处理简介
钢是工业上应用最为广泛的金属，显微结构复杂，热处理工艺繁多，大致分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺。热处理工艺即为加热、保温、冷却过程。金属加热时，工件暴露在空气中，常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异。另外转变需要时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度以后，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快，但还因为钢种不同而有不同的要求。
三.钢在民用航空产品中的应用
目前高强度合金钢主要用来制造受力最大的重要的飞机结构件，如起落架、机翼大梁、翼梁与机身连接处的重要连接件、螺栓等。现代高速民航客机上，采用高强度合金钢零件是在满足强度要求的基础上，基于重量和经济因素考虑的。比如在起落架上，通过使用这种高性能合金钢材料，可以在设计上将减震支柱的直径减小，将螺栓和销子的设计尺寸减小（减小了连接空间），以及将轮轴梁的设计尺寸和轮轴设计直径减小，从而将对机体空间的要求减至最小。在大翼的后缘襟翼部位，由于结构上相对较薄，而且承担增升的重要作用，所以采用高强度合金钢来制造襟翼滑轨、襟翼滑架和襟翼作动组件，能够在满足受力的情况下提供很好的后缘气动力外形。除此之外，在飞机上主要承力点的连接接头多使用高强度合金钢的连接螺栓。
四.民用航空制造领域特种工艺的定义、审核要求
钢的热处理过程属于特种加工。AS9100（2015）民用航空、航天和国防组织的质量管理体系要求（Quality Management Systems- Requirements for Aviation， Space， and Defense Organizations）中对特殊过程的定义和要求为，8.5.1节 “生产和服务提供的控制 组织应在受控条件下进行生产和服务的提供。适用时，受控条件应包括：f）若输出结果不能由后续的监视或测量加以验证，应对生产和服务提供过程实现策划结果的能力进行确认，并定期在确认，这些过程可以称之为特殊过程。”8.5.1.2节 “特殊过程的确认和控制 对于产生的输出不能由后续的监视或测量加以验证的过程，组织应建立对这些过程的安排，使用时包括：a）规定过程评审和批准的准则;b）确定保持批准的条件;c）设施和设备的批准;d）人员的资格;e）使用特殊方法和程序实施和监控过程;f）保留成文信息的要求。”
五.钢的热处理审核过程中的审核要点
对与钢的热处理过程进行审核主要包括通用部分审核和具体工艺过程审核。针对通用要求部分，应检查该工艺的通用要求，如每天按要求实施压缩空气检查，设备每日点检是否按时进行，所用工艺是否经过客户批准。
工艺相关审核包括从事该工艺相关人员资质，工装及设备，原材料及辅助材料，工艺文件的符合性，测试过程的符合性要求。其中，进行特殊过程操作和检验的人员在从事相应特殊生产过程前应进行相应培训，考核结果符合要求后方可上岗。培训一般包括理论培训和实操培训，结果作为证据需保留。审核过程需对相关操作和检验人员的培训过程，培训资料的保存和使用，培训结果的获得等进行检查。对于原材料和辅助材料的要求，在入厂时应根据需求做入厂验收，并保留证据。如部分材料入厂时仅需核实其出厂合格证，及出厂检验报告等供应商提供的资料。对于重要的原材料，则需在核实供应商提供资料基础上做厂内接受检验，如硬度、电导率、强度、化学成分分析等，并保留资料作为证据。工艺文件作为现场操作的指导性文件，生产前应核实其有效性，以及与工程文件的符合性。作为技术文件，其版本有效性尤其需要关注，在工程文件更改后，修改或新增要求是否传递到现场操作文件中，生产开始前的准备工作中需进行核实。
钢的热处理过程中使用的工装工具较为简单，对其日常维护情况需进行审核。加工设备应进行计量，精度满足工艺要求【2】。对于私用空气炉进行热加工的材料，需预留加工余量，以满足加工后去除氧化皮的需要。对于精加工零件需在真空炉或保护环境中进行加工，以防止零件氧化。对于不同加工氛围，需在生产记录中进行明确。生产记录应准确记录生产过程中重要的参数，如加工设备编号，加热开始结束时间，保温时间，保温温度，淬火介质等。
总之钢的热处理是一个非常复杂的过程，需对其进行过程监控，并保留成文信息以备审核，且对于零件相关重要资料的保存需按要求长期保存或与飞机同寿命。
参考文獻：
【1】《中国航空材料手册 结构钢 不锈钢》，中国航空材料手册编辑委员会，中国标准出版社，1988年9月第一版，P5，）
【2】民用航空热加工设备的高温测量，崔玉卉、王伟、吴岳明、景坤，上海交通大学出版社，2017年6月第一版
关键字：民用航空;钢，热处理;审核
一.钢的分类
按照化学成分钢分为碳钢和合金钢。其中碳钢由生铁冶炼获得，主要成分为铁、碳，含有锰、硅、硫、磷等少量杂质元素。为了改善钢的机械性能或使其具有某些特殊性能，在碳钢基础上有目的地加入某种或某几种合金元素而得到合金钢。合金元素溶于碳钢的铁素体中，具有明显的强化作用，可以提高钢的强度和硬度。合金元素对于钢性能的能影响主要表现在以下几个方面：a） 增加钢的淬透性，故重要的结构零件都选用合金钢。b） 提高淬火钢的回火抗力，可使钢在调质处理后获得更好的机械性能，即在较高的回火温度下仍能保持高的硬度与强度。c） 改变碳钢的平衡组织，使得合金钢具有某些特殊性能，如良好的低温性能，耐热性能，抗腐蚀性等。
航空工业中钢主要用来制造受力结构件、链接件、紧固件和弹性件等。它具有高的比强度，良好的疲劳性能和工艺性能，且价格低廉。在载荷一定的条件下，钢制零件与其他材料零件相比，体积小，稳定性号，因此结构钢在航空材料中占有十分重要的地位【1】。不锈钢是指能耐空气、水、盐的水溶液、酸以及其他腐蚀介质的腐蚀，具有较高化学稳定性的钢种系列。航空用材料中奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢使用较为频繁。
二.钢的热处理简介
钢是工业上应用最为广泛的金属，显微结构复杂，热处理工艺繁多，大致分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺。热处理工艺即为加热、保温、冷却过程。金属加热时，工件暴露在空气中，常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异。另外转变需要时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度以后，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快，但还因为钢种不同而有不同的要求。
三.钢在民用航空产品中的应用
目前高强度合金钢主要用来制造受力最大的重要的飞机结构件，如起落架、机翼大梁、翼梁与机身连接处的重要连接件、螺栓等。现代高速民航客机上，采用高强度合金钢零件是在满足强度要求的基础上，基于重量和经济因素考虑的。比如在起落架上，通过使用这种高性能合金钢材料，可以在设计上将减震支柱的直径减小，将螺栓和销子的设计尺寸减小（减小了连接空间），以及将轮轴梁的设计尺寸和轮轴设计直径减小，从而将对机体空间的要求减至最小。在大翼的后缘襟翼部位，由于结构上相对较薄，而且承担增升的重要作用，所以采用高强度合金钢来制造襟翼滑轨、襟翼滑架和襟翼作动组件，能够在满足受力的情况下提供很好的后缘气动力外形。除此之外，在飞机上主要承力点的连接接头多使用高强度合金钢的连接螺栓。
四.民用航空制造领域特种工艺的定义、审核要求
钢的热处理过程属于特种加工。AS9100（2015）民用航空、航天和国防组织的质量管理体系要求（Quality Management Systems- Requirements for Aviation， Space， and Defense Organizations）中对特殊过程的定义和要求为，8.5.1节 “生产和服务提供的控制 组织应在受控条件下进行生产和服务的提供。适用时，受控条件应包括：f）若输出结果不能由后续的监视或测量加以验证，应对生产和服务提供过程实现策划结果的能力进行确认，并定期在确认，这些过程可以称之为特殊过程。”8.5.1.2节 “特殊过程的确认和控制 对于产生的输出不能由后续的监视或测量加以验证的过程，组织应建立对这些过程的安排，使用时包括：a）规定过程评审和批准的准则;b）确定保持批准的条件;c）设施和设备的批准;d）人员的资格;e）使用特殊方法和程序实施和监控过程;f）保留成文信息的要求。”
五.钢的热处理审核过程中的审核要点
对与钢的热处理过程进行审核主要包括通用部分审核和具体工艺过程审核。针对通用要求部分，应检查该工艺的通用要求，如每天按要求实施压缩空气检查，设备每日点检是否按时进行，所用工艺是否经过客户批准。
工艺相关审核包括从事该工艺相关人员资质，工装及设备，原材料及辅助材料，工艺文件的符合性，测试过程的符合性要求。其中，进行特殊过程操作和检验的人员在从事相应特殊生产过程前应进行相应培训，考核结果符合要求后方可上岗。培训一般包括理论培训和实操培训，结果作为证据需保留。审核过程需对相关操作和检验人员的培训过程，培训资料的保存和使用，培训结果的获得等进行检查。对于原材料和辅助材料的要求，在入厂时应根据需求做入厂验收，并保留证据。如部分材料入厂时仅需核实其出厂合格证，及出厂检验报告等供应商提供的资料。对于重要的原材料，则需在核实供应商提供资料基础上做厂内接受检验，如硬度、电导率、强度、化学成分分析等，并保留资料作为证据。工艺文件作为现场操作的指导性文件，生产前应核实其有效性，以及与工程文件的符合性。作为技术文件，其版本有效性尤其需要关注，在工程文件更改后，修改或新增要求是否传递到现场操作文件中，生产开始前的准备工作中需进行核实。
钢的热处理过程中使用的工装工具较为简单，对其日常维护情况需进行审核。加工设备应进行计量，精度满足工艺要求【2】。对于私用空气炉进行热加工的材料，需预留加工余量，以满足加工后去除氧化皮的需要。对于精加工零件需在真空炉或保护环境中进行加工，以防止零件氧化。对于不同加工氛围，需在生产记录中进行明确。生产记录应准确记录生产过程中重要的参数，如加工设备编号，加热开始结束时间，保温时间，保温温度，淬火介质等。
总之钢的热处理是一个非常复杂的过程，需对其进行过程监控，并保留成文信息以备审核，且对于零件相关重要资料的保存需按要求长期保存或与飞机同寿命。
参考文獻：
【1】《中国航空材料手册 结构钢 不锈钢》，中国航空材料手册编辑委员会，中国标准出版社，1988年9月第一版，P5，）
【2】民用航空热加工设备的高温测量，崔玉卉、王伟、吴岳明、景坤，上海交通大学出版社，2017年6月第一版