热处理过程中的质量控制

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1、热处理过程中的质量控制 热处理过程中的全面质量控制是热处理质量管理的重要组成部分。热处理全面质量控制，就是对整个热处理过程中的一切影响零件热处理质量的因索实施全面控制，全过程全员参与热处理质量工作，把质量保证的重点从最终检验的被动把关，转移到生产过程当中的质量控制上来，把零件热处理缺陷消灭在质量的形成过程中。从而确保零件热处理质量，确保产品使用的安全可靠和寿命。 热处理作为一种特殊工序，热处理全面质量控制的主要内容是作业技术和活动，也就是包括专业技术和管理技术两个方面。本章所涉及的主要内容是常用热处理设备及仪表控制、工艺材料及槽液控制、工艺过程控制、质量检验和产品缺陷及其控制等。控制，实际上是

2、贯彻热处理技术标准的过程，只有严格执行标准，加强工艺纪律，才能获得高质量的热处理产品。21 待热处理工件的核查或验收 为了确保热处理质量，工件进入热处理车间后首先应对热处理前的原始资料、工件外观、形状及尺寸进行核查或验收。通常这些项目都标注在相应的工艺技术文件或质量管理文件中，经验收合格后，才能进行热处理生产。211原始资料原始资料包括待热处理工件的试验数据、供货状态、热处理前的加工方式和加工质量及预先热处理类型。 项 目 说 明(1)待热处理件的试验数据； 钢号 化学成分。 炼钢炉号 拉伸试验数据。 硬度试验数据 淬透性试验数据。 金相组织试验数据。晶粒度、脱碳层深度，非金属夹杂物、微观及宏

3、观组织(2)待热处理件的供货状态： 铸造 锻造 热轧 热挤压 冷拔注明铸造工艺注明冷锻或热锻，必要时要注明锻造比 项 目 说 明(3)待热处理件热处理前的加土方式： 切削方法及切削量。 冲压或拉制 冷轧或冷挤压 焊接 热校正或冷校正。进刀量大的重切削有可能引起裂纹或成为淬裂的原因注明冷热加工状态注明焊接部位注明相对于基准尺寸偏差的校正量(4)待热处理件的预先热处理类型： 正火(或正火回火) 完全退火 球化退火 去应力退火 调质必要时应注明加热温度，保温时间，冷却方法注：对一般工件，有*号的项目可以省略。 2111待热处理件的试验数据 1化学成分 待热处理件的材质应符合国标或部标的规定，要对规定

4、的项目进行验收，必要 时进行化学成分复查。因为热处理工艺参数的确定，主要取决于钢的化学成分。此外钢的化学成分还影响热处理工艺性能。例如： (1)碳钢中的Mn含量通常控制在甜(Mn) =02508范围内。在优质碳素结构钢中，Mn含量可适当控制到中上限，以提高钢的淬趣性。在优质碳素工具钢中，锰含量控制严，上下波动范围小，因为锰量高时会增加钢的淬裂倾向。 (2)杂质元素P，As。Sn，Sb等易在晶界偏聚，增大回火脆性。 2非金属夹杂物 钢中常见的非金属夹杂物主要是氧化物、硫化物、氮化物和硅酸盐。严重的非金属夹杂物经轧制或锻造后形成带状分布，出现各向异性，不但降低钢的力学性能，而且淬火时引起畸变，沿非

5、金属夹杂物方向易产生纵向裂纹。 3偏析钢中的枝晶偏析和区域偏析，影响钢的热加工质量，尤其工具钢中碳化物分布不均，热加工后形成带状组织，造成力学性能的各向异性，降低钢的塑性、韧性和耐磨性。热处理时易过热，增大畸变开裂倾向，引起回火不足，降低钢的红硬性。2112热处理前的供货和加工状态 热处理前的供货和加工状态可能是铸造、锻造、热挤压、冷拔、切削和焊接等。它们的许多质量缺陷对热处理质量有影响。如铸件中的缩孔、夹渣；锻件中的折叠、带状组织；焊接件中的层状撕裂、气孔；机械加工中形成的变质层等，在热处理时易产生过热、畸变、开裂、软点，并降低工件的力学性能和使用寿命。212待热处理件的外观、形状及尺寸要求

6、 (1)外观应无裂纹，无影响热处理质量的锈斑，氧化皮及碰伤等缺陷。 (2)工件简图应注明。主要尺寸、特殊形状部位、截面悬殊部位、孔的形状和位置。 (3)待热处理件的尺寸与精度应注明加工余量、表面粗糙度、尺寸精度、位置精度及形状精度等。 通过对外观、形状、尺寸的核查，便于热处理工作者采取有效措施，减少热处理畸变，避免淬火开裂。2 . 2正确选择加热参数2231加热温度 一般工件热处理加热温度是根据化学成分(即合金相态图)确定的，如淬火加热温度，亚共析钢为Ac。+3050，共析钢和过共析钢是Acl+3050。但是同一种钢材的淬火加热温度并不是固定不变的，为了获得良好的组织与性能，可以在一定范围内优

7、化加热温度。 (1)快速加热的淬火加热温度比一般炉内加热淬火温度高。如45钢一般炉内淬火加热温度是820840，而高频感应加热可提高到880920或更高。 (2)根据后序工艺要求确定淬火加热温度。碳钢和低合金钢油淬比水淬的加热温度可高些，分级或等温淬火的加热温度比普通淬火高；为了减少淬火畸变和开裂倾向，形状复杂的工件可适当降低淬火加热温度；为了提高淬透性差的钢制工件的表面硬度和硬化层深度。可适当提高淬火加热温度。 (3)根据组织和性能要求确定淬火加热温度。 1)W18Cr4V高速钢刃具的淬火加热温度是12601310C，当用做冷变形模具时，为了提高韧性，减少模具折断和崩刃，淬火加热温度比刃具热

8、处理温度低80100C。 2)高碳钢工模具采用低温短时加热淬火，可降低奥氏体碳含量，淬火后获得较多板条马氏体，能提高钢的强韧性，延长模具的使用寿命。 3)亚共析钢有时在略低于Acs的温度下加热。淬火后得到细小分散的未溶铁素体+马氏体的韧性，降低脆性转变温度，消除回火脆加热时间加热时间包括升温时间和保温时间，加热时间取决于工件成分、原始组织、形状尺寸、加热方式、加热介质，炉子功率及装炉方式等。多数研究资料表明，按传统的经验公式计算的加热时间偏于保守。为减少氧化脱碳，降低能耗，根据实际情况适当缩短加热时间是有意义的。22.1.3加热速度 大多数工件常采用快的加热速度，以提高生产效率，但是提高加热速

9、度，加热时的应力会增大。为了防止形状复杂的高合金钢工件和大截面工件加热时的畸变开裂，采用低温入炉随炉升温的方式或进行预热。 21加热缺陷及其控制2241过热 1一般过热 加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增大淬火时的畸变开裂倾向。 引起过热的原因是炉温仪表失控或混料(如误把高碳钢当做低、中碳钢进行淬火加热)。过热组织经退火、正火或多次高温回火后，再在正常加热条件重新奥氏体化，可使晶粒细化。 2断口遗传具有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽然能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的根据较多，

10、一般认为曾因加热温度过高，使MnS之类的夹杂物溶人奥氏体并富集于晶界，冷却时这些夹杂物又沿晶界析出。重新加热也不能改变这种分布状况，受冲击时仍沿原粗大奥氏体晶界断裂。 3粗大组织遗传性 具有粗大马氏体、贝氏体、魏氏组织的钢材重新奥氏体化时，以慢速加热至常规的淬火加热温度，甚至低于正常加热温度，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。为了消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温圆火。2242过烧 加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗化，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法挽救，只能判废。2243脱碳和氧化 钢在加热时

11、，表层的碳与介质中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳。脱碳钢淬火后，表面硬度、疲劳强度、耐磨性降低，而且因表面产生残余拉应力易形成网状裂纹。 加热时，钢表层中的铁及合金元素与介质中的氧、二氧化碳、水蒸气发生反应形成氧化膜的现象称为氧化。高温(大于570)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢易出现淬火软点。 防止和减少氧化脱碳的措施见表214。2244氨脆 高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理(如回火、时效，或专门的除氢处理加热)，也能消除氢脆。 表2

12、-14防止和减少氧化脱碳的措施加热介质 防止与减少措施 空气 1)工件埋入石英砂+铸铁屑+木炭粉装箱加热 2)涂保护涂料 3)用不锈钢箔包装密封加热 盐浴 1)严格脱氧，定期捞渣 2)中性盐添加含碳的活性组分，如木炭粉，CaC SiC等 3)使用长效盐 保护气氛 1)使用深度净化的惰性气体，使02I0 l0-5露点 -50 2)控制气氛碳势，使碳势接近或等于钢的碳含量火焰燃烧产物 调节燃烧比，使炉气呈还原性 234质量检验 1外观 正火与退火后工件表面不能有裂纹及伤痕等缺陷。 2硬度 正火退火后若硬度不均(组织不均)将影响切削性能和最终热处理质量。因此表面硬度的误差范围应符合表215的规定。

13、3畸变 畸变量应控制在不影响后续的机 械加工和使用范围，弯曲畸变量不应超过表216 的规定。表215正火退火后硬度值误差范围 硬度误差范围 工艺类型级别 单件 同一批件HBSHV HRB HBSHV HRB 正火A B 25 35 25 35 4 6 50 70 50 70 8 12 完全退火 35 35 6 70 70 12不完全退火 35 35 8 70 70 12等温退火 30 30 5 60 60 10球化退火 25 25 4 50 50 8注：1大型工件的硬度误差可按照图样规定执行。 2A级适用于冷变形加工(指冷轧、冷拔、冷墩)用钢材，B级适用于切削加工钢材。第2章 热处理过程中的质量控制 39表216 正火退火弯曲畸变量允许最大值 (mnl) 每米允许弯曲的最大值 工艺类型 类 别 1类 2类 正火 0.5 5 完全退火 05 5 不完全退火 0.5 5 等温退火 O5 5 球化退火 0.2 3 去应力退火 0.3 4