【正文】 缺陷也各不相同，因此要結(jié)合熱處理的工藝流程、采用的設(shè)備、冷卻及冷卻方式、回火溫度等，具體地分析零件的熱處理缺陷。 10． 1 加熱過程中產(chǎn)生的缺陷分析及對策 鋼的氧化與脫碳 鋼在氧化性氣氛中加熱，零件的表面將產(chǎn)生氧化層，并且隨著爐內(nèi)氧含量的增加和加熱溫度的提高，氧化層深度會不增加，因此在實(shí)際熱處理過程中要將氧化性氣氛消除并確保工藝溫度符合技術(shù)要求。 鋼的脫碳是指鋼件在加熱處理過程中，由于爐內(nèi)脫碳性氣氛與鋼表面的碳原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即鋼表面的碳原子部分或全部被燒掉。因此降低了其表面的含碳量，從而 影響到零件表面質(zhì)量和力學(xué)性能。在無保護(hù)加熱時造成脫碳點(diǎn)是不可避免的。中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 共 25 頁 脫碳后的表面組織為鐵素體，內(nèi)部為奧氏體組織，在淬火后二者轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體過程中表面產(chǎn)生拉應(yīng)力作用，將會造成表面的變形和開裂，表面硬度抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度等普遍下降，出現(xiàn)零件的早期失效。因此必須避免脫碳的發(fā)生。 控制表面氧化脫碳的方法可歸為兩類： 一是改變加熱介質(zhì)的成分和性質(zhì)，即是在加熱處理時要嚴(yán)格控制加熱爐中的氧氣、二氧化碳、水蒸氣等氣體。防止其與工件鐵與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而得到控制。 二是工件在加熱過程中與爐氣隔絕。比如采用涂料保護(hù)，確保零件的無氧 化和脫碳加熱，或?qū)⒘慵袢牖巧?，采用鑄鐵屑封箱等方式，或在還原氣氧中進(jìn)行加熱，或采用鹽浴等特殊的加熱方式，均可有效地避免零件氧化與脫碳。 過熱和過燒 過熱是零件在熱處理過程中，由于超過淬火加熱溫度過高或在高溫下停留過長等，使零件在奧氏體迅速長大以致力學(xué)性能量顯著下降，或晶粒顯著長大的現(xiàn)象稱為過熱。一般規(guī)律，如果鋼材加熱溫度超過預(yù)定的奧氏體化溫度 150 攝氏度以上，就稱為過熱。其特征是淬火后馬氏華晶粒粗大，將會引起淬火零件的變形和開裂，而且還會造成零件機(jī)械強(qiáng)度降低，韌性顯著下降。 影響過熱的因素可 歸納為以下幾點(diǎn)：（ 1）材料組織不良，如在鍛造后退火球化組織不合格，或碳化物偏析，有網(wǎng)狀碳化物；（ 2）熱時溫度過高或保溫時間過長，造成晶粒急劇長大；（ 3）件在加熱過程中受熱不均勻，造成零件局部過熱現(xiàn)象； 防止措施 :（ 1）防止零件在加熱過程中產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，根據(jù)選用的設(shè)備制定正確合理的熱處理工藝參數(shù)。在操作過程中嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時間，或采取預(yù)熱等降低加熱速度的措施，盡可能消除晶粒長大的因素； （ 2）過多次正火和退火不細(xì)化晶粒，為重新進(jìn)行熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。 過燒是 金屬和合金在氧化性氣氛中加熱，由于加熱溫 度在 120 攝氏度以上，使奧氏華在晶界發(fā)生嚴(yán)重氧化，甚至熔化的現(xiàn)象，稱為過燒。過燒造成組織粗化，并在晶界間形成氧化物，以致于晶界之間的強(qiáng)度很低，脆性大，在外界條件下造成沿中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 共 25 頁 晶斷裂，無法滿足零件力學(xué)性能的要求。而使零件報廢。因此要嚴(yán)格控制加熱爐氣氛介質(zhì)、熱溫度和設(shè)備等，確保避免零件過燒的現(xiàn)象發(fā)生。 淬火、回火過程中缺陷的分析及對策 淬火致使模具表面硬度低，達(dá)不到額定要求的原因如下：（ 1）淬火溫度低或淬火溫度過高，保溫時間短；（ 2）預(yù)熱時間過短或預(yù)熱溫度過低；（ 3）原材料存在嚴(yán)重的 石墨化或存在粗顆粒的碳化物；（ 4）冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)，淬火時冷卻速度過慢；（ 5）零件在加熱時受熱不均勻。 為了避免淬火硬度低的現(xiàn)象產(chǎn)生可采用如下方法： （ 1）選擇合理的鍛造工藝；（ 2）正確選擇鋼種；（ 3）嚴(yán)格控制淬火工藝；（ 4）控制鹽浴水分；（ 5）選擇合適的回火溫度。 淬火變形 導(dǎo)致模具淬火變形有以下幾種原因：（ 1）工件形狀不對稱；（ 2）機(jī)械加工導(dǎo)致應(yīng)力過大，在淬火前未消除；（ 3）加熱和冷卻不均勻；（ 4）工件加熱時加持不當(dāng)。 避免淬火變形的可采用以下幾種措施：（ 1）選用合適的冷卻介質(zhì)，使工件受熱 均勻； (2）控制工件的冷卻速度。 導(dǎo)致模具淬火裂紋有以下幾種原因： （ 1）模具形狀特殊，厚度不均，帶尖角和螺紋孔等；（ 2）未經(jīng)中間退火而再次淬火；（ 3）淬火后未及時回火；（ 4）回火不足；（ 5）磨削操作不當(dāng)。（ 6）防止工件產(chǎn)生淬火裂紋可采用以下防止方法：（ 7）堵塞螺紋孔，填補(bǔ)尖角，包扎危險截面和薄壁處采取分級淬火；（ 8）返修或翻新模具時，須進(jìn)行退火或高溫回火；（ 9）及時回火；（ 10）保證回火時間，合金鋼應(yīng)按要求次數(shù)回火。 脆性大 導(dǎo)致工件回火后脆性大的原因有以下幾種： （ 1） 鋼材內(nèi)在質(zhì)量 (碳化物偏析級中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 25 頁 別大等 )；（ 2）原始組織粗大；（ 3）淬火溫度過高或保溫時間過長； (4）在回火脆性區(qū)內(nèi)回火； (5）回火溫度偏低或回火時間不足； 控制模具脆性大的措施有以下幾種方法：（ 1）嚴(yán)格控制鋼材內(nèi)在質(zhì)量；（ 2）經(jīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)先熱處理，改善組織；（ 3）正確掌握加熱溫度和加熱時間；（ 4）盡量避免在回火脆性區(qū)內(nèi)回火；（ 5）選定合適的回火工藝。 滲碳過程中可能產(chǎn)生的缺陷 硬度偏低：生產(chǎn)實(shí)踐中，工件軟氮化后其表面硬度有時達(dá)不到工藝規(guī)定的要求，輕者可以返工，重者則造成報廢。造成硬度偏低的原因是多方面 的。設(shè)備方面：如系統(tǒng)漏氣造成氧化；材料：如材料選擇欠佳；前期熱處理：如基體硬度太低，表面脫碳嚴(yán)重等；預(yù)先處理：如進(jìn)爐前的清潔方式及清潔度。工藝方面：如軟氮化溫度過高或過低，時間短或氮勢不足等等。所以具體情況要具體分析，找準(zhǔn)原因，解決問題。 硬度和滲層不均勻：裝爐方式不當(dāng)；氣壓調(diào)節(jié)不當(dāng)；溫度不均；爐內(nèi)氣流不合理。出現(xiàn)此類問題時，應(yīng)從這些方面分析。 變形過大：變形是難以杜絕的，對易變形件，采取以下措施，有利于減小變形。軟氮化前應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理；軟氮化過程中的升、降溫速度應(yīng)緩慢；保溫階段盡量使工件各處的溫度均勻一 致。對變 形要求嚴(yán)格的工件，如果工藝許可，盡可能采用較低的軟氮化溫度。 11. 小結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)我認(rèn)識到為獲得理想的組織與性能，保證零件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用壽命，就必須從工件的特點(diǎn)﹑要求和技術(shù)條件，認(rèn)真分析產(chǎn)品在使用過程中的受力狀況和可能失效形式，正確選擇材料；再根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模﹑現(xiàn)場條件﹑熱處理設(shè)備提出幾種可行的熱處理方案，最后根據(jù)其經(jīng)濟(jì)性﹑方便性﹑質(zhì)量穩(wěn)定性和便于管理﹑降低成本等因素，確定出一種最佳方案。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 25 頁 這一次的獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，也讓我學(xué)會了翻閱工具書、文獻(xiàn)檢索等等技能，鍛煉了我查找資料、 篩選信息、運(yùn)用綜合信息的能力。同時，也讓我的思維從課本中解放出來，讓我明白，制定工藝，不僅要以理論知識為前提，更要考慮生產(chǎn)實(shí)際和經(jīng)濟(jì)可行，真實(shí)的體驗(yàn)了熱處理工藝的博大精深。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 25 頁 參考文獻(xiàn) [1]吳承建、陳國亮、強(qiáng)文江 .金屬材料學(xué) .冶金工業(yè)出版社， 2021 [2]夏立芳 .金屬熱處理工藝學(xué) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 [3]章守華、吳承建 .鋼鐵材料學(xué) .冶金工業(yè)出版社， 1992 [4]張玉庭 .簡明熱處理手冊 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [5]熱處理手冊編委會 .熱處理手冊（第二版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 [6]中國機(jī)械工程學(xué)會熱處理專業(yè)分會 .熱處理手冊（第三版） .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [7]戴起勛 .金屬材料學(xué)（第二版） .化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [8]吉澤升 .熱處理爐 .哈爾濱大學(xué)出版社， 2021 [9]姚壽山、李戈揚(yáng)、胡文彬 .表面科學(xué)技術(shù) .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [10]天佑 .鋼材質(zhì)量檢驗(yàn) .冶金工業(yè)出版社（第二版）， 2021 [11]王廣生 .金屬熱處理缺陷分析及案例 (第二版 ).機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [12]束德林 .工程材料力學(xué)性能 .合肥工業(yè)大學(xué) .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [13]樊東黎 .熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊 .北京 .機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [14]《熱處理實(shí)踐》編寫組 .熱處理實(shí)踐 .國防工業(yè)出版社， 1973