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中國每年生產400億支圓珠筆,全國約有3000家制筆企業和20萬從業人口,但鮮為人知的事實卻是在2016年以前,沒有一支圓珠筆是真正意義上的中國制造。我們生活中隨處可見的圓珠筆,究竟蘊藏著怎樣的技術難關呢?筆尖鋼的探索之路2017年,多家媒
中國每年生產400億支圓珠筆,全國約有3000家制筆企業和20萬從業人口,但鮮為人知的事實卻是在2016年以前,沒有一支圓珠筆是真正意義上的中國制造。我們生活中隨處可見的圓珠筆,究竟蘊藏著怎樣的技術難關呢?
筆尖鋼的探索之路
2017年,多家媒體報道中國太鋼集團自主研發出了圓珠筆的筆尖鋼(學名為極易切削鋼),中國擁有完全國產的圓珠筆。這時候人們才意識到,毫不起眼的圓珠筆生產技術曾經竟然要依靠國外。面對媒體的報道,外界的質疑,太原鋼鐵集團筆尖鋼開發團隊負責人王輝綿在采訪中表示深感壓力。其實早在2010年國家便組織科研團隊開始做調查研究,2011年正式啟動“制筆行業關鍵材料及制備技術研發與產業化”項目,國家撥款超過5千萬元,支持筆尖鋼的研發工作。
筆尖鋼的研發第一關
研發團隊遇到的第一個難點就出現在2011年的研發之初,即要解決筆尖鋼的“配方”問題。我們加入怎樣的“配料”才能讓筆尖鋼滿足加工要求,制作出合格的球座體呢?
圓珠筆生產中對球座體的加工精度高達千分之一毫米,為了恰到好處地包住半個圓珠,對球座體的塑性也有較高的要求。除此以外,與其他鋼材最大不同的是,筆尖鋼不能過于純凈,需要有適量大小的雜質,才能保證筆頭能在不同角度連續書寫800米。對于筆尖鋼的要求,就像山西人做刀削面,軟硬適中才能得到最高質量的產品。因此,筆尖鋼研發團隊的車德會博士與同事們開始探索筆尖鋼的“配方”,一起尋找合適的材料加入到鋼材中,使堅硬的鋼材更易切削。
經過反復計算和試驗,面對無數次的失敗,車博士并沒有灰心,而是樂觀積極地看待實驗的失敗。終于在整整一年后,研發團隊發現在鋼材中添加硫化錳,讓其均勻地分布在鋼材中,達到了預期的效果。同時,加工過程中對溫度、加工時長、元素的數量、拉攏力度等都有著精確的要求,從巨大的鋼錠到小小的圓珠筆珠,這期間經歷了無數個復雜的工藝流程,也蘊含了研發人員日日夜夜的無數次努力。
再遇新問題,勇闖質量關
2012年,在剛剛取得一定成果,生產出硬度適中的鋼材后,又出現了新的問題。在鋼材加工時,鋼絲出現裂紋是非常嚴重的質量問題。一旦有此情況發生,就容易造成圓珠筆漏墨,更有可能污染制筆企業的整套制筆設備。
這也就意味著,一批上百萬支的圓珠筆頭中,只要有一支筆頭開裂,整批圓珠筆頭都無法再使用。因此整個行業對筆尖鋼的要求是十分嚴苛的,即使是成產的成本也要經過各項嚴格的測試才能走向市場。車德會博士講到,隨著材料技術的提升和消費者的維權意識增強,在未來人們對于筆尖鋼材料質量要求會越來越高。曾經有一個案例,一位美國的商人在談生意的過程中,圓珠筆漏墨,造成他的生意談判失敗,最后他向制筆商索要了80萬美元的巨額賠償。
由于市場對于筆尖鋼的質量要求極高,這給筆尖鋼研發團隊帶來了巨大壓力,稍有不慎就會有近一半的鋼材成為廢品,研發人員的努力也隨之付諸東流。車博士堅信在研發過程中,一切的失敗雖然有代價,但也帶來了啟示。5年的時間里,他們經歷了無數次的失敗,研發中的失敗因素眾多難以準確把握,所以他們不得不從每一個細節中探尋失敗原因。
車德會博士一直認為生產來源于生活,他將做豆腐與研發筆尖鋼類比,兩者有一個最大的共性,都是探索工藝的過程。豆腐中加水的量與鋼材中加入元素的量都極其重要,兩者都需要充分攪拌才能使產品質量更好……研發人員們一直用良好的心態來做研發,勇于面對失敗,嚴謹地做每一次實驗,在失敗中不斷前行,更將做科研的理想信念置于金錢至上。他們的生活中不只有養家糊口,更多的是為祖國事業做奉獻的決心和理想,國家的發展方向、制造業轉型升級都需要他們不懈的奮斗與努力。
嚴控質檢關,提高穩定性
2016年,筆尖鋼的研發團隊已經有了豐富的經驗,并取得了一定成功,前面的問題都得以解決后,就到了最后的質檢環節。盡管已經有了巨大的技術突破,太原鋼鐵集團筆尖鋼開發團隊負責人王輝綿在采訪中仍然坦言說到,國產筆尖鋼的材料與日本的產品還有差距,日本生產筆尖鋼已經四五十年,我們才剛剛開始,正在努力追趕,也不斷在生產過程中驗證技術的穩定性。
筆尖鋼在制作過程中,需要用到上千倍的顯微鏡進行糾錯,需要在每一個加工環節之后觀察來料的組織結構。研發人員不分晝夜觀察測試產品的質量,若鋼材韌性不足、產生“病變”、成分分布不均勻、結晶不好等問題都會造成生產的失敗,經過很長一段時間循環往復的實驗、檢測,最終才獲得令人滿意的結果。
面對生產中的多次失敗和多次的突破,科研人員們表示自己已經變得“不以物喜,不以己悲”。良好的心態讓他們堅信,無論是5年、10年、20年,只要一直堅持下去,總有一天能夠成功。人們可能無法理解,為何我們要花如此多的人力、物力來研發筆尖鋼呢?每年需求量并不大,全部進口不就能解決問題了嗎?但在科研人員的心中,他們想要讓世界對中國的映象從“裝配大國”轉變為“創造大國”,想要提升國家在工業領域的核心競爭力。時隔5年,在無數研發人員的共同努力之下,終于在2017年筆尖鋼研發成功,并實現量產。
筆尖是筆尖鋼廣泛應用里的一顆塵埃,但正是像這樣的基礎研究打開了一扇通往未來的窗戶。在科研領域,并沒有“一分耕耘一分收獲”,明天的路依然遙遠又漫長,但國家的所有科研人員用信念在一步步勇敢前行。
作者:四月 審核:小晞 校稿編輯:李子
張熙林