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热处理常见缺陷分析与对策时 间：2020.10.28 学习人：吴俊 部 门：试验检测中心基本知识点：1、热处理缺陷直接影响产品质量、使用性能和安全。
2、热处理缺陷中最危险的是：裂纹。
有：淬火裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹。
其中生产中最常见的裂纹是纵火裂纹。
3、热处理缺陷中最常见的是：热处理变形，它有尺寸变化和形状畸变。
4、淬火获得马氏体组织，以保证硬度和耐磨性。
淬火后应进行回火，以消除残余应力，如W6Mo5Cr4V2应进行一次回火。
5、亚共析钢淬火加热温度： +（30-50）度。
6、高速钢应采用调质处理即淬火+高温回火。
7、回火工艺若控制不当则会产生回火裂纹。
8、热处理过热组织可通过多次正火或退火消除，严重过热组织则应采用高温变形和退火联合作用才能消除。
9、渗氮零件基本组织为回火索氏体。
其原始组织中若有大块F 或表面严重脱碳，则易出现针状组织。
10、有色金属最有效的强化手段是固溶处理和固溶处理+时效处理。
11、疲劳破坏有疲劳源区、裂纹疲劳扩展和瞬时断裂三个阶段。
12、高速钢的热组织为：共晶莱氏体，也有可能晶界会熔化。
13、应力腐蚀开裂的必要条件之一是：存在拉应力。
14、65Mn 钢第二类回火脆性温度区间为250-380。
钼能有效抑制第二类回火脆性。
15、热处理时发生的组织变化中，体积比容变化最大的是马氏体。
16、防止淬裂的工艺措施：等温淬火、分级淬火、水-油淬火和水-空气双液淬火。
17、高温合金热处理产生的特殊热处理缺陷有：晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点、晶粒粗大及混合晶粒等。
18、感应加热淬火缺陷有：表层硬度低、硬化层深度不合格、变形大、残留应力大、尖角过热及软点与软带。
19、弹簧钢的组织状态一般为：T+M 。
20、氢脆条件：氢的存在、三项应力和对氢敏感的组织。
21、断裂有脆性断裂和韧性断裂。
绝大多数热处理裂纹属脆性断裂。
22、高碳钢淬火前应进行球化退火。
23、时效变形的主要影响因素有：化学成分、回火温度和时效温度。
案例一：材料的性能并不单纯取决于材料的种类和成分，通过热处理改变材料内部的组织，将大幅度改变材料的性能。
这不，今天我参与了整个淬火的工艺操作，将直径是ϕ100的40Cr钢加工的销轴装炉加热，加热到850℃±10℃，保温180～200分钟，然后出炉。
先放在空气中冷却大约2～3分钟，眼见工件开始由红变黑，然后迅速放入二硝水溶液中快速冷却，直到冷却均匀为止。
改变了以前水淬油冷的方式，这样才能满足工件经过淬火回火后具有高的弹性极限、屈服点、和适当的韧性及抗疲劳能力，特别是硬度要求达到42～47HRC。
案例分析：1、为了提高硬度采取的方法，主要形式是通过加热、保温、冷却。
而冷却起着决定性的作用；2、淬火最理想的冷却曲线应该是：3、最常用的淬火冷却介质是水和油、盐水。
工人师傅没有按照教材中所述用水和油作淬火介质，虽然水是应用最为广泛的淬火介质，它不仅廉价易得，而且具有较强的冷却能力。
但它的冷却特性并不理想。
在需要快冷的650～500℃范围内，它的冷却速度较小；而在Ms点附近要慢冷时，它的冷速又太快，易使零件产生变形，甚至开裂。
因此只能用做尺寸较小、形状简单的碳钢零件的淬火介质。
油只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
对于40Cr制造的销轴水淬，硬度达不到要求。
4、而工厂用自己配制的盐水（亚硝酸钠、硝酸钠和水按2：3：5的比例配成的二硝水溶液）淬火，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但快冷势必要造成很大的内应力，易使工件变形严重，甚至发生开裂。
为了防止工件开裂，工人师傅采取了慢—快—慢的冷却方式，就是案例中的空气—盐水—水。
这是根据上图中钢的理想淬火冷却曲线自我设计的方案。
只能说此法比以前改进了很多，能够满足该钢的使用要求。
5、存在的问题是：（1）操作中时间的严格控制是很难做到的，只是凭经验；（2）盐水的使用也只是处于摸索和经验阶段，在实际中，直到目前为止，还没有找到一种淬火冷却介质能符合这一理想淬火冷却速度。
事故案例10个案例一：再热屏泄漏事故【事故经过】某电厂#1机组启动并网，启动前对#1炉再热器屏和水冷壁管壁厚进行了测量，均在合格范围，进行水压试验合格。
7月4日17时51分，#1炉膛负压突升至3631Pa，锅炉MFT 动作，#1-1、#1-2一、二次风机跳闸，#1炉汽包水位快速下降，加大给水流量仍无法维持，17时56分#1汽机打闸停机，发电机与系统解列。
7月10日16时检查，漏点为33米处西侧再热屏和对侧水冷壁。
水冷壁管有一根爆破，再热屏有两根管不同程度冲刷泄漏，再热屏泄漏点处的两根管之间的鳍片焊缝开裂。
经测量管道壁厚后，更换壁厚减薄的水冷壁管15根（每根1米）、再热器管3根（每根0.8米）【原因分析】1、再热屏扭曲变形，长时间没有及时更换，存在薄弱环节，是造成本次再热屏泄漏的根本原因。
2、锅炉发生断煤等突发情况，运行处置不当造成锅炉参数急剧变化是再热屏产生热应力的直接原因。
3、再热屏漏点附近管壁厚度未有减薄现象，说明本次再热屏泄漏不是磨损造成。
【防范措施】1、尽快安排#1机组大修，更换再热屏，消除隐患。
2、加强入炉煤配煤管理，避免两条给煤线同时断煤情况发生；3、加强运行人员现场操作培训，提高应对突发事件的处置能力。
（设备部金属专业）案例二：疏水爆管停机【事故经过】某电厂因为对机炉外管的监督管理不到位，疏水管道壁厚低于标准，焊口布置不合理，以及焊口工艺质量不良等原因，造成疏水管爆破停机。
2004年04月02日10时00分，运行值班人员突然听到机房内一声巨响，汽机房有大量蒸汽，主汽参数下降，润滑油温由39℃迅速升到46℃，派人就地检查发现，12米平台全是蒸汽和保温碎片，初步判断为机外汽水系统爆破。
因漏汽量太大当时无法准确确认漏汽部位，值长令开高低压旁路，快速降压减负荷。
值长请示中调同意后，启电动给水泵，打跳A、B小机，破坏真空紧急停机。
现场检查确认为1号高压导管疏水管（工程设计为Ф48×3.512Cr1MoV）破裂,疏水管从高压导管疏水管座第一道焊口处断开,整个爆管管段全部崩裂飞出，断裂成为两部分。
金属热处理过程中的硬度、力学性能及组织不合格问题解析1. 硬度不合格金属材料的硬度与其静拉伸强度和疲劳强度存在一定的经验关系，并与金属的冷成形性、切削加工性和焊接性能等加工工艺性能存在某种程度的关系；硬度试验不损坏工件，测试简单，数据直观，故而被广泛用作热处理工件的最重要的质量检验指标，不少工件还是其唯一的技术要求。
硬度不合格是最常见的热处理缺陷之一。
主要表现为硬度不足、淬火冷却速度不够、表面脱碳、钢材淬透性不够、淬火后残余奥氏体过多、回火不足等因素造成的。
淬火工件在局部区域出现硬度偏低的现象叫做软点。
软点区域的围观组织多为马氏体和沿原奥氏体晶界分布的托氏体混合组织。
软点或硬度不均匀通常是由于淬火加热不均匀或淬火冷却不均匀所引起。
加热时炉温不均匀，加热温度或保温时间不足是造成加热不均匀的主要原因。
冷却不均匀主要由于淬火冷时工件表面附着着淬火介质的气泡、淬火介质被污染（例如水中有油悬浮珠）或淬火介质搅动不充分所造成的。
此外，钢材组织过于粗大，存在严重偏析，大块碳化物或大块自由铁素体也会造成淬火不均匀形成软点。
1.1 软点淬火加热的目的是使工件在淬火过程中完成组织转变。
为此，必须加热到适当温度并有足够保温时间。
加热温度偏低和保温时间不足使得原珠光体组织未能完全转变为奥氏体和转变的奥氏体成分不均匀，淬火后得不到完全马氏体组织，结果使工件淬火后形成软点。
图1为T12钢制造的手用丝锥因加热不足形成的显微组织：细针马氏体+淬火托氏体+珠光体。
性能上表现为硬度不均匀。
▲图1 T12A钢加热不足的显微组织1-细针马氏体 2-淬火托氏体 3-珠光体淬火介质搅拌不充分，工件在淬火介质中移动不够或者工件进入介质方向不对时，往往延迟了工件表面某些部位的蒸汽膜破裂，导致该处冷却速度降低，从而出现高温分解产物，形成软点或局部硬度下降。
水蒸气膜比盐水稳定，因此软点更易在水淬的工件上形成。
水和水溶液的温度越高越容易产生软点。
淬透性较差的碳钢，工件截面较大时容易出现软点。
热处理缺陷的成因分析及解决方案（图)模具的热处理包含了预备热处理、最终热处理及表面强化处理。
模具热处理中，淬火是常见工序。
然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹,致使前功尽弃。
通常热处理缺陷是指模具在最终热处理过程中或在以后的工序中以及使用过程中出现的各种缺陷,如淬裂、变形超差、硬度不足、电加工开裂、磨削裂纹、模具的早期破坏等。
分析热处理缺陷产生原因,进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。
⒈纵向裂纹裂纹呈轴向，形状细而长。
当模具完全淬透即无心淬火时,心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高,产生的切向拉应力愈大,当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。
以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹; （2）模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm）或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹.解决方案：(1）严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2）尽量选用真空冶炼,炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3）改进热处理工艺,采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；（4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
⒉横向裂纹裂纹特征是垂直于轴向。
未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值,因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。
锻造模块中S、P、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹.解决方案: （1)模块应合理锻造,原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间，锻造采用双十字形变向锻造,经五镦五拔多火锻造,使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2）选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力,内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms—Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。
钢的普通热处理实例解析与缺陷分析班级：冶金2班姓名：张海骄学号：09455622312012.5.31钢的普通热处理及常见缺陷与不救措施摘要：简单介绍钢的普通热处理工艺，以及常见缺陷的不救措施，最后举例说明热处理的简单应用（用T12钢制作剪板机刀片）关键字：热处理退火正火淬火回火缺陷补救 T12钢引言通过阅读了解热处理相关的知识，热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。
热处理的主要目的是改变金属材料的性能，其中包括使用性能及工艺性能。
热处理是金属零件加工工艺中的一个重要环节。
原材料质量和工件结构以及焊接、电镀处理，校直和装配时产生的应力对热处理过程及工件质量有重要的影响，因此防止热处理缺陷必须对其生产工艺过程进行分析。
列举实例说明钢的热处理的简单应用。
1.钢的普通热处理1.1 退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却(通常为随炉冷却)至500℃以下空冷，从而获得接近平衡状态组织的热处理工艺称做退火。
1.1.1退火目的：1.调整硬度以便进行切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度偏高或偏低，且不均匀，严重影响切削加工。
适当退火或正火后可使工件的硬度调整到HB170~250且比较均匀，从而改善了切削加工性能。
2．消除残余内应力，以防止钢件在淬火时产生变形或开裂。
3．细化晶粒，改善组织，提高力学性能。
4．为最终热处理(淬火+回火)作好组织上的准备。
1.1.2退货常见类型A.完全退火:完全退火是将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
应用：用于亚共析钢的铸锻件、也用于焊接结构。
过共析钢不用该方法B.球化退火: 钢随炉升温加热到Ac1以上Accm以下的双相区，较长时间保温，并缓慢冷却的工艺。
这种工艺主要适用于共析或过共析的工模具钢，目的是让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二次渗碳体，因此叫做球化退火。
<<金属热处理缺陷分析及案例>>试题一、填空题1、热处理缺陷产生的原因是多方面的，概括起来可分为热处理前、热处理中、热处理后三个方面的原因。
2、热处理缺陷分析方法有：断口分析、化学分析、金相检验、力学性能试验、验证试验、综合分析。
3、断裂可分为两种类型：脆性断裂和韧性断裂。
4、金属断裂的理论研究表明：任何应力状态都可以用切应力和正应力表示，这两种应力对变形和断裂起着不同的作用，只有切应力才可以引起金属发生塑性变形，而正应力只影响断裂的发展过程。
5、热处理变形常用的校正方法可分为机械校正法和热处理校正法。
6、热应力是指由表层与心部的温度差引起的胀缩不均匀而产生的内应力。
7、工程上常用的表面淬火方法主要有高频感应加热淬火和火焰淬火两种。
8、热处理中质量控制的关键是控制加热质量和冷却质量。
9、过热组织晶粒粗大的主要特征是奥氏体晶粒度在3级以下。
10、真空热处理常见缺陷有表面合金元素贫化、表面不光亮和氧化色、表面增碳或增氮、粘连、淬火硬度不足、表面晶粒长大。
11、低温回火温度范围是（150－250）℃，中温回火温度范围是（350－500）℃，高温回火温度范围是（500－6 50）℃。
12、工件的形状愈不对称，或冷却的不均匀性愈大，淬火后的变形也愈明显。
13、马氏体片越长，撞击能量越高，显微裂纹密度会越大，撞击应力会越大，显微裂纹的数目和长度也会增加。
14、合金元素通过对淬透性的影响，从而影响到淬裂倾向，一般来说，淬透性增加，淬裂性会增加。
合金元素对M S的影响较大，一般来说，M S越低的钢，淬裂倾向越大。
15、一般来说，形状简单的工件，可采用上限加热温度，形状复杂、易淬裂的工件，则应采用下限加热温度。
16、对于低碳钢制工件，若正常加热温度淬火后内孔收缩，为了减小收缩，要降低淬火加热温度；对于中碳合金钢制的工件，若正常加热温度淬火后内孔胀大，为了减小孔腔的胀大，需降低淬火加热温度。
事故案例10个案例一：再热屏泄漏事故【事故经过】某电厂#1机组启动并网，启动前对#1炉再热器屏和水冷壁管壁厚进行了测量，均在合格范围，进行水压试验合格。
7月4日17时51分，#1炉膛负压突升至3631Pa，锅炉MFT 动作，#1-1、#1-2一、二次风机跳闸，#1炉汽包水位快速下降，加大给水流量仍无法维持，17时56分#1汽机打闸停机，发电机与系统解列。
7月10日16时检查，漏点为33米处西侧再热屏和对侧水冷壁。
水冷壁管有一根爆破，再热屏有两根管不同程度冲刷泄漏，再热屏泄漏点处的两根管之间的鳍片焊缝开裂。
经测量管道壁厚后，更换壁厚减薄的水冷壁管15根（每根1米）、再热器管3根（每根0.8米）【原因分析】1、再热屏扭曲变形，长时间没有及时更换，存在薄弱环节，是造成本次再热屏泄漏的根本原因。
2、锅炉发生断煤等突发情况，运行处置不当造成锅炉参数急剧变化是再热屏产生热应力的直接原因。
3、再热屏漏点附近管壁厚度未有减薄现象，说明本次再热屏泄漏不是磨损造成。
【防范措施】1、尽快安排#1机组大修，更换再热屏，消除隐患。
2、加强入炉煤配煤管理，避免两条给煤线同时断煤情况发生；3、加强运行人员现场操作培训，提高应对突发事件的处置能力。
（设备部金属专业）案例二：疏水爆管停机【事故经过】某电厂因为对机炉外管的监督管理不到位，疏水管道壁厚低于标准，焊口布置不合理，以及焊口工艺质量不良等原因，造成疏水管爆破停机。
2004年04月02日10时00分，运行值班人员突然听到机房内一声巨响，汽机房有大量蒸汽，主汽参数下降，润滑油温由39℃迅速升到46℃，派人就地检查发现，12米平台全是蒸汽和保温碎片，初步判断为机外汽水系统爆破。
因漏汽量太大当时无法准确确认漏汽部位，值长令开高低压旁路，快速降压减负荷。
值长请示中调同意后，启电动给水泵，打跳A、B小机，破坏真空紧急停机。
现场检查确认为1号高压导管疏水管（工程设计为Ф48×3.512Cr1MoV）破裂,疏水管从高压导管疏水管座第一道焊口处断开,整个爆管管段全部崩裂飞出，断裂成为两部分。
