热处理常见缺陷分析与对策-学习总结

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。

24、热处理应力有：热应力和组织应力。

25、化学热处理表层产生压应力，心部产生拉应力。

26、感应加热淬火的组织缺陷主要是过热和加热不足。

27、不锈钢有:M、F、A、F-A和沉淀硬化不锈钢。

28、热处理质量保证体系是处理全面质量管理水平的重要标志。

29、由于晶界贫铬，导致晶间腐蚀。

30、第二类回火脆性温度区间是：450-550度。

31、引起金属塑性变形的应力是切应力。

32、热处理脆性有：回火脆性、低温脆性、氢脆性和Ó脆性。 3CA

33、真空热处理缺陷：表面合金元素贫化、表面晶粒长大、淬火硬度不足、粘连、表面不光亮。

34、退火和正火产生的主要缺陷有：过热、过烧、氧化和脱碳。

二、基本概念：

1、双介质淬火：

2、第一类回火脆性：

3、第二类回火脆性：

4、分级淬火：过热、过烧：

1、双介质淬火：将加热好的工件先淬火入冷却能力较强的介质，待工件温度降至奥氏体等温转变图（C曲线）“鼻温”以下温度时，在淬入冷却能力较弱的介质中继续冷却，以获得马氏体组织。

2、第一类回火脆性：通常发生在淬火马氏体于200~400℃回火温度区间，这类回火脆性在碳钢或合金钢中均会出现，它与回火后的冷速无关，即使回火后快冷或重新加热至该温度范围内回火，都无法避免，这类回火脆性称为是第一类回火脆性。

3、在某些合金结构钢中，发生以下两种脆化：⑴高于600℃温度加热回火，在450~550℃温度区间缓慢冷却；⑵直接在450~550℃温度区间加热回火。这种脆性可以采用重新加热至600℃以上温度，随后快速冷却的方法予以消除，这种脆性称为第二类回火脆性。

4、分级淬火：将工件从淬火温度直接快速冷却到Ms点以上某一温度，经适当时间保温，使工件在缓慢冷却下进行马氏体转变的淬火方法。

5、金属或合金在热处理加热时，由于温度过高或保温时间过长，晶粒长得很大，导致性能显著降低的现象，称为过热；加热温度接近其固相线附近时，晶界氧化和开始部分熔化的现象，称为过烧。

三、基本措施：

1、消除渗碳、渗氮件氢脆的措施。

2、盐水淬火有什么优点？

3、淬火裂纹的防止措施。

4、如何防止第二类回火脆性？

5、渗碳组织的缺陷是什么？

6、热处理变形的影响因素有那些？

7、热处理质量保证体系的内容。

8、内氧化的实质是什么？

9、M显微裂纹敏感度的影响因素。

1、渗碳、碳氮共渗零件消除氢脆的措施：⑴脱氢处理⑵低温回火⑶自然失效⑷尽量在含氢量低的气氛中进行淬火加热。

2、盐水作为淬火介质的优点：⑴盐水在650~550℃之间，具有最大的冷却能力，约相当普通水的10倍；而在低温区则与水的冷速相当，淬火开裂倾向较自来水小。⑵温度要求没有水那么严格，因而无需控制。⑶蒸汽泡引起的软点没有水那么严重。

主要缺点：腐蚀性大。

3、预防淬火裂纹的方法有：⑴正确进行产品设计；⑵合理安排工艺路线；⑶确定合理的加热参数；⑷选定合适的淬火方法；⑸淬火介质的选择；⑹及时回火和局部包扎。

4、抑制和防止第二类回火脆性的措施：⑴提高钢水纯净度，尽量减少钢中P、Sb、Sn、As

等有害杂质元素的含量；⑵钢中添加Mo或W，以延缓P等杂质元素向晶界的偏聚；⑶高温回火后快速冷却；⑷采用两相区淬火；⑸细化奥氏体晶粒；⑹采用高温形变热处理。

5、渗碳组织缺陷主要有：⑴表层碳化物过多，虽大块状或网状分布；⑵残留奥氏体过多；⑶马氏体粗大；⑷内氧化；⑸黑色组织。

6、热处理变形影响因素有：⑴化学成分；⑵原始组织和应力状态；⑶工件几何形状；⑷工艺参数；⑸时效与冷处理。

7、热处理质量保证体系内容：

⑴要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的责任分工。

⑵要有保证实现热处理质量目标的各类标准。

⑶要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，检查各个环节的预期效果，监督检查质量保证体系本身效率。

⑷要有完善质量记录和信息反馈体系。

⑸要有一个保证热处理质量保证体系业务流程。

⑹要有热处理质量保证体系图。

8、内氧化的实质是：在高温下，吸附在零件表面的氧可沿奥氏体晶粒边界扩散，并和氧有较大亲和力的元素（如Ti、Si、Mn、AI、Cr）发生氧化反应，形成金属氧化物，造成氧化物附近基体中的合金元素的质量分数降低，淬透性变差（1分），淬火组织中出现非马氏体组织。

9、M显微裂纹敏感度影响因素：⑴马氏体的形态；⑵淬火介质的温度；⑶化学成分；⑷奥氏体的晶粒大小，显微裂纹敏感度随奥氏体晶粒度的增大而升高。

事列分析：

1.根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。

规格为φ5mm的圆柱销在装配过程中发现裂纹，材料为45钢。生产工艺：下料-热处理-去黑皮-车倒角-磨外圆-平总卡-表面镀锌处理，其中热处理工艺：

①预热井式炉20~60分钟，300℃；②淬火盐炉（840±10）℃，保温时间2~5分钟，介质：盐水；③回火井式炉（480~520）℃，保温时间30~60分钟。

该零件的化学成分无异常，基体硬度符合资料规定。金相检查：基体非金属夹杂级别为A1，B1，C1，D1.裂纹微观呈锯齿状分布，深2.4mm。经浸蚀圆柱销表面及裂纹两侧均无脱碳现象，基体金相组织为回火索氏体。

㈠结果与分析：圆柱销用料牌号为45钢，基体非金属夹杂物无异常。基体硬度符合规定。

三件圆柱销表面裂纹均沿轴向分布，且已贯穿圆柱销轴向表面。裂纹形态呈喇叭形，似锯齿状分布，走向刚直，尾端尖细，具有典型应力裂纹特征。裂纹头部两侧有锌层渗入，表明该裂纹在镀锌前已存在。圆柱销表面及裂纹俩侧均无脱碳现象，金相显微组织为回火索氏体。结合该零件的生产工艺分析，认为圆柱销表面裂纹属于热处理过程产生的淬火裂纹。

㈡改进措施：由于45钢的淬透性比较低，在淬火过程中经常会遇到淬油硬度不足，淬水容易开裂的倾向，尤其是当含碳量偏上限时，淬火开裂的概率很高，有时批量开裂报废。为了避免该类质量问题，可以采取以下措施：一般讲45钢原材料的含碳量控制在0.45%以下；尽可能采用冷却能力较缓和而又能达到淬火目的的冷却介质，如PAG类高分子聚合物水溶性淬火剂。