【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)量和力學性能。在無保護加熱時造成脫碳點是不可避免的。中北大學課程設(shè)計說明書 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，表面硬度抗拉強度和疲勞強度等普遍下降，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，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械強度降低，韌性顯著下降。 影響過熱的因素可 歸納為以下幾點：（ 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化晶粒，為重新進行熱處理做好組織上的準備。 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度很低，脆性大，在外界條件下造成沿中北大學課程設(shè)計說明書 第 22 頁 共 25 頁 晶斷裂，無法滿足零件力學性能的要求。而使零件報廢。因此要嚴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，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。 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。（ 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課程設(shè)計說明書 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）嚴格控制鋼材內(nèi)在質(zhì)量；（ 2）經(jīng)適當?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)實踐中，工件軟氮化后其表面硬度有時達不到工藝規(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，表面脫碳嚴重等；預(yù)先處理：如進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，找準原因，解決問題。 硬度和滲層不均勻：裝爐方式不當；氣壓調(diào)節(jié)不當；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)計我認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﹑要求和技術(shù)條件，認真分析產(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。 中北大學課程設(shè)計說明書 第 24 頁 共 25 頁 這一次的獨立完成課程設(shè)計，也讓我學會了翻閱工具書、文獻檢索等等技能，鍛煉了我查找資料、 篩選信息、運用綜合信息的能力。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)實際和經(jīng)濟可行，真實的體驗了熱處理工藝的博大精深。 中北大學課程設(shè)計說明書 第 25 頁 共 25 頁 參考文獻 [1]吳承建、陳國亮、強文江 .金屬材料學 .冶金工業(yè)出版社， 2021 [2]夏立芳 .金屬熱處理工藝學 .哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2021 [3]章守華、吳承建 .鋼鐵材料學 .冶金工業(yè)出版社， 1992 [4]張玉庭 .簡明熱處理手冊 .機械工業(yè)出版社， 2021 [5]熱處理手冊編委會 .熱處理手冊（第二版） .機械工業(yè)出版社， 1992 [6]中國機械工程學會熱處理專業(yè)分會 .熱處理手冊（第三版） .機械工業(yè)出版社， 2021 [7]戴起勛 .金屬材料學（第二版） .化學工業(yè)出版社， 2021 [8]吉澤升 .熱處理爐 .哈爾濱大學出版社， 2021 [9]姚壽山、李戈揚、胡文彬 .表面科學技術(shù) .機械工業(yè)出版社， 2021 [10]天佑 .鋼材質(zhì)量檢驗 .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 ).機械工業(yè)出版社， 2021 [12]束德林 .工程材料力學性能 .合肥工業(yè)大學 .機械工業(yè)出版社， 2021 [13]樊東黎 .熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊 .北京 .機械工業(yè)出版社， 2021 [14]《熱處理實踐》編寫組 .熱處理實踐 .國防工業(yè)出版社， 1973