接下來的幾天,蘇麗帶著葉小敏繼續調整淬火參數。
眾人敲定840℃的恆定溫度後,把保溫時間拆得特別細,分別設置了28分鐘、30分鐘、32分鐘三組對照實驗。
為了優化效果,大家還特意換掉了普通淬火油,改用冷卻速度更平緩的輕質淬火油。
可連著跑了好幾輪實驗,結果依舊不盡人意。硬度和韌性的蹺蹺板效應始終存在,硬度上去了,韌性就掉。韌性上去了,硬度又不夠。
陳鵬把最新一批數據表往桌上一擱,靠在椅背上嘆了口氣。
「我真服了,這蹺蹺板是不是就翻不過去了?」
蘇麗揉著發脹的太陽穴,眼底滿是疲憊。
「溫度也穩了,保溫時間也調了,油也換了,還是差一截。我把以前那批歷史數據翻出來重新對了一遍,還是沒找到原因。」
葉小敏沒有跟著嘆氣抱怨,默默伸手拿過桌上的數據表,一頁一頁仔細看。
忽然,她的目光停在中間某頁。不對勁,太不對勁了!
同樣是840℃淬火、30分鐘保溫,工藝、溫度、參數完全一致,按理說,這批試樣的數據應該相差無幾。
可唯獨這一組,硬度和韌性明顯好於其他批次。實驗員前後複測了三次,結果都一致,這不是誤差!
「蘇姐,你看這組數據,有問題。」
蘇麗湊過來看了一眼:「測了三次,結果一致,挺好的啊。」
「好得不對勁。」
葉小敏指尖點著那行數據,「同組其他試樣都是HRC58到59,只有這個HRC61,韌性高。如果設備正常、工藝一樣,不可能差這麼多。一定是有什麼地方不一樣,只是咱們沒注意到。」
陳鵬也探過頭來看了半天,壓根沒當回事。
「這有什麼稀奇的?熱處理本來就是三分工藝七分手氣。爐子裡溫度又不是絕對均勻的,哪個試樣恰好擺在加熱區正中間,數據自然好看。這種數據你當它是好運就完了,追著它查不是浪費時間嗎?」
葉小敏沒有馬上回答。她翻到《實驗記錄表》的備註欄。她的手指停在一行字上。
「淬火時試樣在鹽浴爐上方短暫停留約10秒,操作員調整手勢後繼續。」
她盯著那行字看了三遍,忽然抬手在桌上拍了一下。
「不是手氣,問題就出在這十秒鐘上。」
陳鵬依舊滿臉疑惑,「十秒鐘能改變什麼?」
葉小敏拿起鉛筆,在草稿紙上畫了一條簡單的溫度曲線。淬火溫度840℃保持不變,但在冷卻過程中間,她畫了一個小平台。
「冷卻不是一下子冷到底,中間停一停,讓材料內部的應力散一散。」
她抬頭看了看眾人。「那十秒鐘的空氣冷卻,相當於一個短暫的中間保溫。試樣先在空氣里停一下,再進鹽浴繼續冷卻。等於冷卻過程被分成了兩步。」
陳鵬皺眉:「兩步冷卻就能讓數據好這麼多?」
「不是冷卻本身厲害,是它能減少內部應力。」
葉小敏把鉛筆點在那個小平台上,「材料冷卻太快,表面和裡面收縮不一樣,很容易憋出內應力。這就跟剛燒開的滾燙玻璃杯,立馬沖冷水就會炸裂是一個道理。」
她頓了頓:「十秒看似很短,但足夠縮小試樣表面和芯部的溫差。後續再快速冷卻,內部應力就會大幅降低,既能保住高硬度,又不會犧牲韌性。」
蘇麗瞬間抓住了關鍵:「你的意思是,分步冷卻?」
「數據不會騙人!」
葉小敏把那頁記錄表推到中間,「這組數據已經告訴我們答案了。這不是運氣,是可複製的工藝漏洞。我們完全可以主動復刻這個流程,把偶然變成必然。」
蘇麗立刻拿起草稿和那組特殊數據,快步去找崔教授請教。
崔教授正坐在辦公桌前翻閱文獻,接過資料和草圖細細研讀,片刻後抬眸,一語道破核心:「這是分級淬火的原理。」
說完,他起身走到牆邊的資料架前,從一堆外文期刊里抽出一本翻得老舊磨損的《Metal Progress》,翻開一頁折角的頁面,指著上面的英文文獻。
「這是1959年的一篇論文,講的就是分級淬火。原理不複雜,但工藝控制很難。溫度窗口很窄,差幾度效果就大打折扣。」
蘇麗探過頭看了看那頁期刊,密密麻麻的英文,根本看不懂。
崔教授把期刊放回架子上。
「蘇麗,你跟葉小敏這兩天把現有鹽浴爐的溫度校準一下,看看控溫精度能做到多少。然後設計一組實驗:840℃奧氏體化保溫30分鐘,淬入鹽浴爐,鹽浴溫度分別定在220℃、240℃、260℃,統一等溫靜置五分鐘,最後空冷至室溫,對比三組數據的差異。」
蘇麗應了一聲,剛要出去,又被崔教授叫住。
「這批實驗做完之後,每個人把數據整理好交上來。葉小敏那組異常數據的記錄保存好,以後寫總結報告要用。」
他頓了頓,又說:「能從誤差里找到規律,這份科研直覺和天賦,太難得了。葉小敏這丫頭,天生就是搞科研的料。」
回到教研室,蘇麗直接把新方案拍在桌上,笑著把教授的評價轉述了一遍。
「崔老師說了,用鹽浴爐做中間冷卻,跑三組不同溫度。我跟解放去校準鹽浴爐,小敏你把實驗方案整理好,陳鵬你配合記錄。對了,崔老師特意誇了小敏,說你能從誤差里找規律,天生適合搞科研!」
陳鵬湊過來看了一眼方案,忍不住小聲吐槽:「這台鹽浴爐都哪年的老古董了,溫度波動跟坐過山車一樣,忽高忽低的,真能穩住精度嗎?」
話剛說完,就迎來蘇麗一記犀利眼刀,他立馬乖乖閉嘴。
葉小敏把那組異常數據的原始記錄單獨夾在台帳本里,心想崔教授說的那句話「能從誤差里找到規律」。
這不是直覺。是她上輩子在工廠做質檢時養成的習慣,任何數據出現異常,都不能隨便放過。
接下來的兩天,蘇麗和王解放把鹽浴爐從頭到尾校準了一遍。
這台爐子年代久遠,沒有自動控溫功能,全靠人工調節加熱功率控溫,溫度波動極大。
校準過程格外折磨人。兩人反覆調試、反覆記錄溫度曲線,折騰了一整天,才勉強把溫度波動控制在正負15℃。
王解放累得直擺手,坦言這已經是設備極限,再調也無法提升精度。蘇麗無奈,只能接受這個結果。
分級淬火實驗正式啟動。
王解放先把鹽浴爐升到目標溫度。來回調了好幾次功率,才把溫度穩定在220℃左右。
蘇麗在旁邊盯溫度計,每隔兩分鐘報一次讀數:「221,219,223還能湊合用,波動不算太大。」
葉小敏負責試樣裝爐,按崔教授的方案一步一步走:840℃奧氏體化保溫30分鐘,淬入鹽浴爐,等溫保持5分鐘,再取出空冷到室溫。
每個步驟做完,陳鵬就在實驗記錄表上籤個字。蘇麗在旁邊盯著,確保每一項都按照方案執行。
220℃那組跑完了,接著跑240℃和260℃。
每一組的鹽浴溫度都是王解放手動調的,功率旋鈕擰得他手心出汗,溫度在目標值附近上上下下,勉強控制在正負15℃範圍內。
三組全跑完的時候,天色已經暗了。
王解放把鹽浴爐關了,說了句「手都快擰抽筋了」,往椅背上一靠,累得不想說話。
葉小敏立刻拿起數據表逐行核對,很快摸清了三組實驗的規律。
240℃那組效果最好,硬度HRC61,韌性比之前最佳方案又提高了半成,沒有崩邊。220℃那組韌性不夠。260℃那組硬度掉下來了。
但問題也很明顯,240℃那組的數據波動很大,有的試樣效果很好,有的試樣只比傳統工藝強了一點點。
同一組實驗裡,最好的和最差的差距,比之前任何一批都大。
「數據波動太大了。」
葉小敏把數據表從頭到尾翻了一遍。
「同一組實驗,最好的試樣耐磨性提高了將近三成,最差的基本沒變化。應該是鹽浴爐溫度波動的問題,控溫精度不夠,試樣之間的冷卻條件不一致。」
陳鵬一臉無奈,「那怎麼辦?爐子就這台爐子,難不成我們還能徒手改造爐子?」