周志宏

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周志宏,冶金学家,冶金教育家,中国冶金学科的带头人之一,中国科学院学部委员(1993年改称院士)。“高速冷却对纯金属马氏体组织的形成”的研究一文,为马氏体相变研究奠定了一定基础。是中国合金钢与铁合金发展的奠基人之一,40年代生产钨粉,炼制成功钨铁合金的研究成果填补了国内空白。50年代后期,对发展中国氧气顶吹转炉与顶底复吹炼钢等技术作出了一定贡献。从教近50年,为中国培养了一大批冶金、机械方面的科技人才。

周志宏 - 生平简介

周志宏,1897年12月28日出生于江苏省扬州市一个普通银行职员家庭。1913年,就读于扬州中学。1917年进入北洋大学预科,1923年毕业于北洋大学矿冶工程系,获工学士学位。学习成绩优异,深受该校矿冶系主任、美籍教授施勃理(EdwinSperry)青睐。1924年经施勃理推荐,去美国南芝加哥炼钢厂工作。获得了丰富的实践经验。1925年秋,他进入美国匹兹堡卡内基理工学院(即今卡内基·梅隆大学)学习。1926年获冶金硕士学位。在论文答辩会上,他的才华引起了在该校讲学的哈佛大学著名教授苏佛(AlbertSauveur)的注意,同意他到哈佛大学攻读博士学位,并由苏佛亲自指导。在哈佛大学学习的第一年,他研究了“不同冷却速度对亚共析钢魏氏组织形成的影响”,取得创新的研究成果。同年,获哈佛大学工程师学位并申请到了海林—介林奖学金。1928年,他获得了科学博士学位。随后,苏佛推荐他到美国国家钢管公司劳伦钢铁厂任研究员。该厂给了他一个关于“消除钢管表面缺陷”的课题。时未经年,厂方主管工程师意外地收到了周志宏的研究报告,惊愕不已,遂另眼相看。不久厂方获悉他执意回国,再三挽留,但被他婉言谢绝。

1929年秋,周志宏回到祖国,担任南京国民政府兵工署兵工研究委员会助理委员。1930年,出任兵工署下属的上海炼钢厂厂长。时该厂在外货倾销、内政紊乱的情况下已奄奄一息。他到任后,首先针对该厂的“把头制”进行改革。他亲自修订了工资方案,使有能力、工作好的员工能获得高薪,深得广大员工拥护。随后,他将原有酸性平炉改为碱性平炉,用本国原料代替进口国外原料,加强了产品质量检验。结果,产品质量改善,生产成本降低,增强了对外竞争能力,厂貌为之一新。

在周志宏主持下,上海炼钢厂不仅供应兵器用材,还承担了当时一些重要工程的大型设备的生产。他曾为钱塘江大桥制造了桥座铸钢件;承制了南京龙潭水泥厂回转窑的大型铸钢齿轮和逸仙舰主轴等大型铸锻件。

由于周志宏的学识和胆略,经过5年努力,濒临倒闭的上海炼钢厂终于扭亏为盈,其产品能与英德诸国的名牌产品竞争。

1935年,他被派往欧洲检验进口钢材及考察钢铁工业。出国两年间,他在欧洲考察了洛克林、克虏伯、百禄以及普达等著名钢铁厂。1937年,“七七事变”发生,他立即返回祖国,受命筹备汉阳铁厂复工。但日本侵略军迅速进迫武汉,汉阳铁厂等均准备内迁四川,复工计划未能实施。当时兵工署在重庆成立了材料试验处,周志宏任该处技正(总工程师)兼处长,1942年兵工署第二十八厂成立,周兼厂长。自1938年到1946年,他领导的材料试验处和第二十八厂主要研制和生产国防与民用急需的高速钢、冲模钢等合金钢和铁合金。其试验设备和产品均获得受聘于重庆国民政府战时生产局的美国专家格雷罕姆(Graham)、史屈来音(H.Strain)等的高度评价。史屈来音还代表美国南芝加哥炼钢厂钢铁协会聘请周志宏为荣誉会员,并发给他荣誉会员金质纪念章。

在重庆的8年中,周志宏还兼任重庆大学等校的教授。1947年,他应南京国民政府交通部之聘,筹办该部技术研究所。1948年周志宏从南京回到上海,等待解放。

上海解放后,1949~1952年周志宏受聘于大同大学筹建机械系,任系主任,并在交通大学兼课。1952年调到上海交通大学先后任金相教研室主任、机械系主任、冶金系主任、副校长以及上海交通大学分校校长、名誉校长。

他是中国人民代表大会第二、第三届代表,中国政协第五届委员,中国科学院学部委员,中国金属学会第一、第二、第三届理事,1986年当选为荣誉会员,上海市金属学会理事长,中国机械工程学会热处理学会理事长。

周志宏曾亲自听过国民政府孔祥熙要办年产10万吨钢铁厂和翁文灏要办30万吨钢铁厂的讲话,但都未能实现。中华人民共和国成立后,钢铁工业蒸蒸日上,使他备受鼓舞。在1979年召开的中国第五届政协会上,他说,自己虽已82岁,但要把自己当成28岁那样去奋斗。他是中国现代化大型钢铁企业——宝山钢铁总厂顾问委员会副首席顾问,曾对宝钢一期工程是否续建和宝钢地基打桩中出现移动现象的处理,提出了重要意见。宝钢为感谢这位著名冶金专家,特邀他参加宝钢一号高炉点火开炉。当他92岁寿辰时,他还提到1985年为宝钢第一座高炉点火是他一生中最快乐的事情。

周志宏 - 职业生涯

中国金属学与金属热处理的带头人之一

19世纪初逐步形成的金属学是研究金属与合金内部组织结构和性能变化规律的学科,而金属热处理(简称热处理)则是利用金属固态相变等规律,使金属随温度变化,获得所需要的组织和性能的一门技术学科。周志宏早在1925~1926年在美国匹兹堡卡内基理工学院学习时,就从事了中锰钢结构的研究。1927年他又在美国哈佛大学完成了“钢中魏氏组织形成的冷却条件及形态”的研究。他揭示了亚共析钢中铁素体形成机制,发现魏氏组织类似马氏体形态,遵循惯习面规律,顺着一定的晶面形成,即魏氏组织与基体具有共格特性;同时还研究了钢锭中树枝晶的形成;发现亚共析钢钢锭的冷却速度愈大,所形成的树枝晶愈细;首次为大生产提供了如何控制钢锭质量的规律。当年由周志宏制作的一幅金相组织图,至今仍被珍藏于美国密苏里大学冶金系的陈列室中。他所制作的枝晶图则被苏联鲍尔豪威季诺夫(H.ф.ъолховцтцнов)所著的《金属学》所采用。

1926年,周志宏在哈佛大学攻读博士学位时,进行了“高速冷却对纯金属马氏体组织的形成”的研究。在这项研究中,周志宏完成了苏佛教授想做而又未能做到的试验。当时还没有现成的真空冶金设备,如何使纯铁样品从高温冷却到低温而不被氧化,成了该研究工作的主要难点。周志宏把不足一平方英寸的纯铁试样手工磨至1~2毫米厚。然后把它放入一石英管,抽成真空并加以密封。加温后,再把它浸入水银液中急冷,同时把石英管打破,并阻止试样上浮。这些操作都要在瞬间完成。周志宏运用熟练的实验技巧,于1928年揭示了纯铁在高速冷却下形成马氏体的过程。其论文被载入著名的《美国矿冶学报》,周志宏也由此获得了哈佛大学的科学博士学位。纯铁在高速冷却下能形成马氏体的证实,改变了当时学者认为唯有高、中碳钢淬火才能得到马氏体的认识,为马氏体相变研究奠定了基础。在70年代国际物理冶金界纪念索比(Sorby)百年的纪念会上,加拿大阿尔贝特大学教授佩尔(J.G.Parr)还曾在他的《马氏体相变的变化规律》的报告中高度赞扬了周志宏的这一成就。

1930年周志宏到上海炼钢厂工作时,他首先带的是一架金相显微镜。由于他熟悉金属组织结构和性能变化规律,从而迅速提高了该厂的产品质量。同样,在兵工署材料试验处和第二十八厂工作时,他也把金相检验列为冶金组的第一项工作。直至1962年,他已年逾花甲,还指导研究生设计了一台高温显微镜,并在许龙生、谢涌沛等的协助下定型化,用该仪器可以研究相变的动态过程。1980年美国材料科学讲学团成员参观这台仪器时对它盛赞不已。

周志宏及其合作者在50~60年代还曾进行过“亚共析钢中魏氏组织的长大速率”和“贝氏体相变动力学”等的研究,也取得了重要成果。

中国合金钢与铁合金生产的奠基人之一

30年代初,周志宏在上海炼钢厂将15吨酸性平炉改为碱性平炉,并利用江南造船厂废置的1吨电炉,生产出了高质量的炮筒、炮弹壳、枪筒等用钢。同时还在国内首次用铸造法生产出了自60~800千克等不同规格的炸弹弹壳(国外一般用压延法制造)。他为了提高合金钢产品质量,曾在合金成分配置、减少杂质和产品质量检验上花了很多精力。

1937年以后,周志宏在重庆材料试验处和第二十八厂,因陋就简,就地取材,从事合金钢的研制和生产。当时重庆地区电力不足,周志宏设法用坩埚炼钢。当地没有炼钢坩埚,周志宏和丘玉池等就用四川南充、威远等地的粘土自制。经过数百次试验,终于试制成功了大小不同的炼钢坩埚,其中最大的容量可达70~80千克,为中国建起了一座颇具规模的坩埚炼钢车间。该车间可以同时用12个炉膛24只坩埚进行浇注,得到较“大型”的钢锭。该厂自1941年起就陆续用坩埚生产出锋钢(即高速钢)、冲模钢、磁钢等产品。1943年8月试制成功铬铝钢、镍钢。同年还生产出镍铬钢、冷冲钢、绞刀毛坯、不锈不伸缩钢等产品。1944年又增加了拉丝模具钢、高碳钢毛坯、铬钢、钨钢、弹簧钢、弹子钢等。使第二十八厂成为抗日战争时期西南后方的合金钢生产基地。

抗日战争期间,为了解决合金钢原料问题,周志宏于1941年将重庆材料试验处提炼纯钨的科研成果在第二十八厂进行试生产成功。当时条件十分困难,提炼纯钨的设备也不得不用土办法解决:他们用盐酸罐代替酸化器;用汽油桶制成传热器;用布袋作分滤器。开始时产量很低,其后逐步提高,到1943年就能日产纯钨20千克了。

1943年在周志宏的组织领导下,一座自行制造的400千伏安硅铁炉在第二十八厂安装成功,每月可产硅铁10吨。开始时硅铁含硅仅50%,经郑凤珍等人的努力,使硅含量提高到70%。另外还安装了200千伏安钨铁炉,周志宏亲自指导肖纪美试制成功了钨铁并小批量生产。其后又安装了755千伏安锰铁炉一座、金刚砂炉两座,生产锰铁和试制硅炭棒成功。

50年代初,镍、铬的进口受到限制,周志宏在上海交通大学带领一些年轻助手,经过几年努力,在4个系列16个钢号中筛选出4种不含铬、少含铬或少含镍的新合金钢种,并提出了相应的生产工艺。通过疲劳、时效等试验,确定上述几种新钢种可作为轴承钢的代用钢种。

周志宏及其同事在开拓中国合金钢及铁合金方面作出了重要贡献,尤其是试制钨粉和高速钢、高合金工具钢,试制钨铁,均填补了40年代国内的空白。

为发展中国氧气顶吹转炉、顶底复合吹炼和直接还原炼钢等技术作出贡献

50年代初,奥地利发明了氧气顶吹转炉,中国部分有识之士对此极为重视,周志宏也是其中之一,曾撰文介绍氧气顶吹转炉的优越性。1958年他在交通大学兴建了氧气顶吹转炉炼钢实验室,指导研究生和青年教师开展了一系列有关氧气顶吹转炉炼钢法的研究(如水力学模拟试验、热模拟试验、烟气除尘及其回收试验等),并取得较好成果。其后,在周志宏指导下,经上海冶金设计院和上海第一钢铁厂合作,于1962年,将上钢一厂一座5吨侧吹转炉改为氧气顶吹转炉。在取得工业试验数据后,在上钢一厂三车间兴建了一座年产30万吨钢的氧气顶吹转炉。

“文化大革命”期间,周志宏被迫中止了科研工作,但他仍孜孜不倦地阅读国外文献资料,并从中得到启发,引发了他开展顶底复合吹炼的研究。1976年,周志宏虽已年届八旬,但他不顾自己年迈体弱,仍指导交通大学的氧气顶底复吹炼钢的基础研究,并将这一方法应用到铁合金生产上。他指导上海铁合金厂用顶底复吹氧气转炉冶炼中、低碳铬铁成功。结果以氧化电,降低了中、低碳铬铁的生产成本。这项科研成果获得了1982年上海市重大科技成果一等奖。

为了解决上海市钢铁企业缺乏废钢与生铁的难题,周志宏从1983年起着手研究金属材料短缺补偿途径的可行性。当时他已年近90,还亲自指导进行直接还原研究直至1989年。

周志宏 - 培养人才

周志宏十分重视对科技人员的培养。早在抗日战争期间他任材料研究处技正、处长兼第二十八厂厂长时,他虽工作很忙,为了提高本单位科技人员的水平,倡议在本单位举行读书报告会,而且亲自参加。他还积极参加中国工程师学会和矿冶工程师学会的活动,并在年会上宣读他的《合金钢》、《坩埚炼钢》等论文,以活跃学术探讨空气。他注意在工作中考核技术人员的业绩,并为优秀工作者请奖,或选送出国培养,或向上级举荐。曾在材料研究处和第二十八厂工作的、受到周志宏培养的科技人员中如肖纪美、徐祖耀、方正知、郑执信、张岭楠、郭树楠、谢家兰等后来都成长为知名学者、专家。

周志宏从教近50年,先后担任重庆大学、南京大学、大同大学等校教授,特别在交通大学任教的39年间,除任教授外,还担任教研室、系、学校领导工作,承担了繁重的科研、教学任务。1951年他受重工业部委托,还在上海举办了理化检验短训班,为中国培养了第一批检验技术骨干。现在,他的学生遍布中国,他为中国培养出了一大批金、机械科技人才。

周志宏博学多才,平易近人,主张教学民主。他善于启发和鼓励中青年教师和学生勇敢发表自己的意见。60年代,他坚持每周召开一次座谈会与研究生进行学术讨论。他鼓励学生要有预见、要勇于创新,常对他们说:“没有丰富的想象力和创造力的人是没有前途的,……选择研究方向要有预见性。”

他在教学中注意理论联系实际,重视实践性教学环节的培养;坚持以身作则,言传身教。他行政工作很忙,还亲自授课。年逾花甲,犹带领学生下厂进行生产实习。为带学生实习,他踏遍了大半个中国,耄耋之年,还到实验室指导学生实验,过问研究生的研究进展情况,并亲自帮助解决问题。他经常告诫学生不要辜负国家和人民的期望。为鼓励学习勤奋、成绩优异的学生,1987年他捐出自己多年的工资积蓄——2万元充作“周志宏奖学金”,每年颁发一次。

曾与周志宏一起工作过40多年的徐祖耀教授怀念地说:“在周老所领导的部门,他竭力鼓励和提携别人,从不压制任何人,……半个多世纪来,培养一批研究骨干,他们精于业务,热爱祖国,都应归功于周老的言传身教。”他的学生们正在为雕塑周志宏的半身铜像而募集资金,以纪念这位恩师。他为祖国钢铁工业的发展奋斗了近70载,在中国冶金科技发展史上留有他艰辛奋斗的足迹。

周志宏 - 个人简历

1897年12月28日生于江苏省扬州市。

1917~1923年毕业于北洋大学矿冶工程系,获工学士学位。

1924~1925年在美国南芝加哥炼钢厂工作。

1925~1926年在美国卡内基理工学院学习,获冶金硕士学位。

1926~1928年在美国哈佛大学学习,获科学博士学位。

1928~1929年在美国国家钢管公司劳伦钢铁厂任研究员。

1929~1930年任南京国民政府兵工署兵工研究委员会助理委员。

1930~1935年任上海炼钢厂厂长。

1937年任南京国民政府兵工署南京百水桥研究所技正兼材料试验处处长。

1938~1946年任重庆国民政府兵工署材料试验处技正、处长兼第二十八厂厂长。

1946~1947年任南京国民政府兵工署新厂建设委员会委员。

1947~1948年任南京国民政府交通部参事,筹建交通部技术研究所。

1949~1952年任大同大学教授、机械系主任。

1952~1991年任上海交通大学一级教授、机械系主任、冶金系主任、副校长;材料科学及工程研究所所长;上海交通大学分校校长、名誉校长。

1991年2月13日于上海逝世,享年95岁。

周志宏 - 主要论著

1周志宏.ThestudyonthestructureofMediumManganesesteel.〔硕士论文〕美国匹兹堡卡内基理工学院,1926.

2周志宏.TheGamma-alphatransformationinPureIron.Trans.AIME,1929,84.

3周志宏.InfluenceofrateofCoolingonDendriticStructureandsomeHypoeutecticSteel.Trans.AIME,1930,90:100.

4周志宏.合金钢.科学技术月刊,重庆,1938(3):7~17.

5周志宏.毛铁之检验.科学技术月刊,重庆,1938.

6周志宏.坩埚炼钢.工程,重庆,1940.

7周志宏,仇同.试制纯钨粉之研究.化学工业,1949,21,第3、4期合刊,

8周志宏.中国早期钢铁冶炼技术上创造性的成就.中国科学院1954年金属研究工作报告会会刊,北京:1955.

9周志宏.高等学校中的科学研究工作.交大教学,1956(1):3~5.

10周志宏.有关科学研究的几个问题.交大教学,1956(3):29~31.

11周志宏.硅铁的冶炼.上海交通大学学报,1957(1):1~29.

12周志宏.钨铁的冶炼.上海交通大学学报,1957(1):30~60.

13周志宏.苏联的冶金技术科学.交大教学与科研,1957(6).

14周志宏.捷克斯洛伐克的工业、科研和高等教育.交大教学与科研,1958(1).

15周志宏.关于钢的马氏体型显微组织的研究.上海交通大学学报,1958(1):1~16.

16周志宏,林栋梁.滚珠轴承钢的研究.上海交通大学学报,1959(1):1~31.

17周志宏,蔡泽高.1x代用钢的研究.上海交通大学学报,1959(1):33~47.

18周志宏,柯俊,钱临照.PаэBчтчефuэцкцMеталловцфцэццeскогоMeтaллонenEHцяBКцтaйcкоǔHaрдноǔPеспyблцкЗAEcятьлeт.AкaзeмцяHaукCCCP,фц3цкauMеталлондeEнцE,1959,T01nVII.

19周志宏.滚珠轴承代用钢研究总结.上海市科委论文集,1961:1~12.

20周志宏,张祖贤.碱性氧气转炉炼钢的物理化学反应及其控制.中国科学院冶金过程物理化学学术报告论文集,1962.

21周志宏.碱性氧气转炉炼钢的评价.上海交通大学学报,1963(1):1~17.

22周志宏,许龙元.高温金相设备的研制.上海交通大学学报,1963(3):58~72.

23周志宏,张祖贤.改建现有转炉车间为纯氧顶吹的现实意义及其设计方案示例.上海交通大学科学报告会论文集,1963.

24周志宏.热处理的发展概况及今后展望.上海交通大学学报,1964(1):49~64.

25周志宏,徐祖耀,许龙元.亚共析钢中魏氏组织的长大速率.上海交通大学学报,1964(1):65~76.

26周志宏.液体渗碳的发展趋势.上海交大科技处,1964.

27周志宏,李贤淦等.纯氧顶吹转炉炼钢的热模拟试验设备及其工作特点.上海交通大学学报,1965(1):1~8.

29周志宏,李贤淦等.纯氧顶吹转炉冶炼含磷0.5%~0.7%生铁的试验.上海交通大学学报,1965(2):17~30.

30周志宏.纯氧底吹新技术.中国金属学会年会论文集,1979.

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