工件熱處理缺陷的預防和補救

李麗榮

（太鋼集團臨鋼檢修分公司，山西 臨汾 041000）

熱處理一般是通過改變組織結構的微觀形態，從而使得零件的宏觀性能得到改進，整體而言，工件熱處理缺陷是以微觀為主宏觀為輔，微觀結構的檢查需要通過儀器才能實現。同時，由于熱處理的批量處理使得發生熱處理缺陷時，所覆蓋的范圍比較廣泛，所以其危害也比較大，有必要阻止該類缺陷的發生。本文主要從熱處理的不同生產環節入手，簡要介紹了熱處理缺陷的預防以及補救方法。

1 加熱階段

工件必須要在規定的時間內達到處理溫度，這個過程中要注意熱應力和組織應力的變化，尤其是工件的過渡部分等薄弱部分，是產生缺陷的地方。只有通過嚴格的過程控制，例如采用多次預熱及分級加熱等措施，才能避免裂紋和畸變的產生，尤其是在工件的尺寸差別較大、加熱速度較快的情況下。

1.1 加熱溫度

所需處理材料的成分對處理溫度的高低的確定起到主要作用，而溫度、加熱速度和保溫時間三者在一定程度上是有關聯的。加熱的強度越大，奧氏體化溫度越大，而如果需要的奧氏體化溫度越大其所需要的奧氏體化時間也越短；進行化學擴散熱處理時，擴散深度是隨著處理溫度的提高而提高的，所以淬火時的溫控非常重要。

1.2 保溫時間

組織變化以及表層的變化具有一定的周期性，因此保溫時間一定要遵循該周期變化。保溫的最短時間的確定應該要遵循鋼材的初始狀態，避免過長或過短，因為過短會使組織的更替不夠充分，而如果太長又會導致奧氏體的晶粒變大。硬化層深度是決定熱處理時間的關鍵因素。

1.3 加熱介質

淬火裂紋以及表面質量情況與加熱介質有非常大的相關性。如果是表面滲碳等化學熱處理其處理過程可以允許一定程度上的氧化、滲氮、增碳、脫碳反應，而在其非化學熱處理過程中一定要避免上述反應發生。通過采用保護氣體如惰性氣體可以避免上述反應的產生。真空爐、氣氛爐和鹽浴爐發生淬裂的可能性依次增加，而真空爐對于防止氧化、脫碳方面也具有優勢。

2 冷卻階段

在淬火和滲碳淬火過程中，臨界速度必須要有一定大的數值，因為對于高硬度和過量馬氏體而言，從熱處理的目的出發，只有一定的臨界速度才能保證熱處理的效果。經過550～600 ℃高溫的反復回火，容易發生回火脆性，對于回火脆性較敏感的工件需要及時迅速的冷卻。任何需要進行固溶退火的工件如非鐵合金等材料，也需要進行快速冷卻。但是有時候快速冷卻會導致零件表面和里層深處的溫差太大從而產生熱應力可能會使工件變形，因此在實際處理過程中，一般采用熱浴冷卻法，尤其是刀具和滲碳淬火過程。其間可以承受的最慢冷卻速率可以通過由時間溫度所繪制的轉變曲線圖，在盡量保證工件組織狀態的前提下實現冷卻效果。

淬火效果和冷卻介質的溫度及其成分都有關聯，介質的冷卻能力會隨著水溶液的溫度的升高而下降，而對于油卻是隨其溫度的升高而使得介質的冷卻能力提高。此外，在水中添加一定數量的鹽分后，在 650～550 ℃溫度范圍內，能夠使其冷卻能力比一般的水溶液要高近十倍；而如果是在低溫的范圍內卻沒有明顯的提高作用。又如在油中添加諸如磺酸鈉、硫酸鋇等添加劑后，即可以成為所謂的快速淬火油，尤其可以提高其高溫區域的冷卻速度。快速淬火油的冷卻能力要比一般的油高但是稍低于水溶液，而且淬火油能夠防止工件的變形和開裂。

3 加工過程和后續處理中產生的缺陷和防范

3.1 零件的結構不合理

熱處理工件的維持結構重要的是要遵循兩個原理：首先，在圖紙設計階段應該要設計減應力孔，以防止尺寸分布不均勻產生的應力，而且要在危險截面需要加厚。其次，斜面比較高的斷面過渡要注意使用大半徑連接。

3.2 材料選擇

淬火以及表面滲碳淬火時，材料的淬透性非常重要，同時需要維持一定的淬火深度。尤其是刀具和零件，如果對鋼材的淬透性能夠把握適當，可以大大減少報廢率。

3.3 熱處理工藝規程

熱處理工藝的選擇對于降低工件的缺陷或報廢率都非常重要，因此在制定工藝流程以及編制的過程中要根據工件的要求盡量做到節約成本又能使工件達到要求。

3.4 硬度檢驗

硬度測量儀器的安裝一定要注意避免因為不穩定而導致的震動，試樣的表面要注意清理到位，檢驗負荷的設定一定要盡量精確。

3.5 工藝操作不當

工藝操作過程如果出現零件滲碳淬火的軟點，應該調整操作過程，一般是由于在工件去毛刺后沒有按照應有的流程進行晾曬，從而導致生銹使得局部脫碳造成軟點。

3.6 后序處理產生的缺陷

工件熱處理的后續處理也非常重要，如果處理不當很容易產生廢品。例如，淬火后不能安排校直工序而應該在回火后馬上進行校直工序，否則很容易產生變形。熱處理后因為切削熱和冷卻劑替換而產生的內應力會導致零件因為退火而產生裂紋，這時，可以選擇用適當的砂輪、合適的冷卻以及細致的回火盡量減少報廢。

4 結束語

歸納起來，防止熱處理工件的缺陷應該要從工藝文件的準確制定入手，把握其熱處理過程，對熱處理后續工藝予以重視，注重冷熱工序的相互配合，合理規劃，才能夠盡量減少零件加

熱處理過程中缺陷的產生。

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2 程欣.常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝[J].中國科技信息，2009（13）

3 胡望遠.直射溫度對齒輪熱處理變形的影響[J].金屬加工（熱加工），2009（13）