張福成:創新為爐 煉出中國好鋼

圖為張福成。圖片由受訪者提供。

　　【人物名片】

　　張福成，男，1964年8月出生，民盟成員，工學博士。燕山大學教授，亞穩材料製備技術與科學國家重點實驗室和冷軋板帶裝備及工藝國家工程技術研究中心學術帶頭人，燕山大學副校長。張福成是鋼鐵材料領域著名專家，取得了多項重大技術突破，為我國高速重載鐵路、大型港口等國家重大工程作出重要貢獻，引領了我國鋼鐵行業及相關製造業的技術進步，創造了出巨大的經濟社會效益。榮獲2018年河北省科學技術突出貢獻獎。

　　除了工作，張福成最愛登山。

　　他常爬學校附近的祖山，每次都專揀野路子「探險」，有的學生被他「虐」哭了，他還發脾氣：「這點好奇心都沒有，搞什麼研究？」

　　一次，他迷路了。從早8時一直走到晚9時，折騰了十來個小時，虧得有驢友留下標記在先，這才得以出山。跟隨的學生們叫苦不迭，他卻興奮地好似發現了新大陸：「改天必須再來，就不信蹚不出一條路！」

　　這股險中趟路的勁兒，讓他在科研上翻山越嶺。20多年來，他突破了高速重載鐵路全線無縫瓶頸、顛覆了美國爆炸預硬化高錳鋼轍叉技術標準……

　　1月10日，站上「2018年度河北省科學技術突出貢獻獎」領獎臺，這位鋼鐵材料領域著名專家仍不忘自勉：「不畏艱辛，一路向上！」

　　「把木頭焊在鋼管上」，實現中國全線無縫鐵路的技術超越

　　從1997年4月1日算起，中國鐵路經過6次大提速，終於飛馳駛進了高鐵時代。然而，想讓火車跑得快可不是「踩腳油門」那麼簡單：高速、重載、跨區間無縫鐵路……這一系列苛刻條件，都是橫在科研人員眼前的「大山」。

　　站在月臺上，細心的人都會發現，腳下的鐵路都是由鋼軌和轍叉兩部分組成的。鋼軌自不必說，那是火車奔跑的路線。但若想讓列車改變運行方向，就要靠轍叉來發揮作用了。

　　鐵路要提速，鋼軌和轍叉的接縫問題是一大安全隱患。但前者是高碳鋼，後者是高錳鋼，想把他們無縫連接，難度就像「把木頭焊在鋼管上」。

　　「上世紀70年代，美國、西歐、日本等發達國家和地區先後提出了鐵路全線無縫的技術需求，以延長列車和軌道的使用壽命，提高運行速度。」張福成說，「我國早在1984年就展開技術攻關，但始終沒找到理想的焊接技術。」

　　1996年，四處碰壁的山海關橋梁廠（即今「中鐵山橋集團有限公司」）到燕山大學求援，32歲的張福成接下了這個「燙手山芋」。

　　前面的人都栽了跟頭，但張福成說，「我從沒想過搞砸了怎麼辦，就想著怎麼把它搞成。」

　　高碳鋼焊接要求慢冷，否則會變脆易斷；高錳鋼焊接則要求快冷，不然韌性就會變差。張福成嘗試了好幾種焊接方法都沒成功，調整工藝後，小件實驗效果不錯，但一到生產性實驗環節問題又一個接一個冒出來。

　　最難的一關是落錘實驗：在3米高處讓1噸重的鐵塊做自由落地，焊縫被砸擊3次不斷就算成功。而他拿來的樣品，1次就斷成了兩截。

　　「既然『此路不通』，那就另闢蹊徑。」張福成「蹚條路」的勁頭來了。

　　他試著用「軟」視角去思考「硬」問題：「把高碳鋼和高錳鋼焊在一起，就像讓兩個脾氣秉性完全不同的人做朋友，直接接觸很難，但如果有個性格相對溫和的中間人呢……」

　　順著這個思路想下去，張福成設計發明了一種梯度過渡焊接材料，「碳含量很低，組織穩定，焊接性能良好，最適合幫『朋友』牽線搭橋。」

　　「焊接時，先將新材料與高碳鋼鋼軌焊在一起，然後留足長度、截去多餘部分，冷卻後再與高錳鋼轍叉相焊。」再做落錘實驗時，張福成的產品順利過關。

　　2005年，這項突破焊接領域世界難題的「難焊高錳鋼轍叉與高碳鋼鋼軌焊接材料和異質焊接技術」在中鐵山橋等企業大規模產業化，實現了我國全線無縫鐵路的技術超越。緊接著，他又發明高錳鋼轍叉Re+N爐外精煉技術、TMCP技術、衝擊預硬化技術等，使轍叉使用壽命從1億噸提高到4億噸，改變了世界沿襲百年的鑄造高錳鋼轍叉製造技術。

　　突破納米貝氏體鋼製造難題，立志為高鐵換上國產軸承

　　軸承是工業製造的核心零部件。小到人們隨身佩戴的手錶，大到遨遊大海的航母，它的身影幾乎無處不在。

　　「我國軸承市場規模大概每年有1800億元，但因材料問題，高端軸承製造一直被世界工業強國壟斷。就拿高鐵來說，儘管國產化率已達90%以上，支撐列車運行的軸承卻仍全部依賴進口。」瞄準「卡脖子」技術，張福成將挑戰的目光投向軸承鋼。

　　2012年，張福成承擔國家863重點項目，目標即是大功率風電軸承。但作為鋼鐵生產中要求最嚴苛的鋼種之一，軸承鋼的氧含量、氫含量要達到什麼程度，碳化物要控制在何種水平等，都是亟待攻克的現實難題。

　　幾年艱苦攻關，他率領團隊闖過一個又一個艱難險阻，才使我國從「3兆瓦以上風電軸承全部進口」，跨躍到「能夠自主研發6兆瓦國產風電軸承」。

　　但這「小小的勝利」遠非終點。迎向更高「山峰」，他們又「5+2」「白+黑」地繼續跋涉，終於成功突破納米貝氏體鋼製造中的多項技術難題，打造出我國第二代貝氏體軸承和超高強韌耐磨鋼板中國品牌。

　　2018年1月，這項由張福成主持研究的《超細貝氏體鋼製造關鍵技術及應用》成果被授予國家技術發明二等獎。

　　「搞研究的人都喜歡用數據說話。就拿我們發明的『超高強韌滲碳和高碳納米貝氏體軸承鋼及其製造技術』來說，自2014年被洛陽LYC軸承有限公司等採用後，其生產的軸承使用壽命提高了50%以上，被中國軸承工業協會命名為『第二代貝氏體軸承』。」張福成說。

　　在張福成看來，好技術就像大拇指，想要變成拳頭產品，還需其他四根手指的配合努力。「有時候企業對新技術有顧慮，怕做賠本買賣，我們就讓他們先拿去用，等見到實效了再談錢。」用他的話說，「吃點虧不打緊，關鍵是把信任基礎先建起來，後續再談成果轉化就順暢多了。」

　　如今，由他發明的三個貝氏體鋼種及其熱處理技術已寫入5項國家或行業標準，成果被批量應用在風電、軋機、礦山機械等苛刻重載環境中，不僅確立了國際領先地位，還打破了國外軸承企業的壟斷態勢。

　　「搞科研最怕有『偷懶』的小心思」

　　作為老師，連張福成自己都承認「脾氣不大好」。

　　看新入學的碩士生論文，他經常「改著改著就心煩了」，然後大筆一揮：這刪、那調、後面去補充……把學生「逼」得重寫四五遍都是家常便飯。但生氣歸生氣，學生有看不明白的地方來找他指點，他從不吝惜時間。

　　「我特別不贊同有些老師『幫忙』的做法。學生做實驗、他來代寫論文，看著是擔心學生『文筆』太差、為他們早發文章著想，但實際上，卻讓他們失去了形成獨立思考、寫作和嚴密邏輯的鍛鍊機會。」張福成說。

　　在他看來，評價人才不能「唯論文」，但培養研究型人才的學術功底卻不能拋開論文。撇去那些「糊弄事的湊數文章」不說，很多時候，一篇論文常能反映出一個人的科研思路是否嚴謹，科學理論和實驗功底是否紮實。

　　「老師逐字逐句地改論文，學生只要輕鬆謄抄，也許都懶得去琢磨那些隱藏在字裡行間的『修改意圖』。等他們畢了業，真正要獨立從事科學研究了，就會發現自己在這個領域根本『張不開嘴』，再後悔也晚了。」張福成說。

　　而除了功課上「難對付」，課堂外的張福成也像個「黑臉包公」。

　　學院樓的四層電梯是貨物專梯，雖然寫明了嚴禁人乘用，還是難免有學生因為「偷懶」違反規定。如果被張福成逮到了，免不了要團隊例會上好好教育教育。

　　「人們常說『無規矩不成方圓』，一個人的科學素養絕不是靠課堂上那幾十分鐘就能養成的，搞科研最怕有『偷懶』的小心思。」在張福成看來，「習慣有時很可怕，它可以『輕』得無法察覺，也能夠『重』得難以掙脫。」

　　當了20多年老師，張福成如今發現，有必要讓自己的形象「軟」一些了：「有的學生，課堂上你不提問、他不開口，非常不利於學術進步。怎麼辦？還得爬山！年輕人都愛熱鬧，沒事拉他們出來轉轉，換個輕鬆點的環境，師生間話題多了，彼此的距離也就近了。」

　　亦師亦友、寬嚴相濟。回想自己指導培養的學生，很多已成為國內材料科學領域的佼佼者。這讓張福成頗感欣慰：「學生成材，就是對老師最大的褒獎。」（記者 張懷琛）