1、 能够运用金相检验判断热处理质量，了解金属材料的常规检验方法；掌握渗氮、碳氮共渗及氮碳共渗主要缺陷的原因分析及预防知识；学会非铁金属、特殊钢热处理缺陷分析及预防知识。金相组织分析是识别金属组成相或组织的分析。(1)碳素结构钢和合金结构钢这类材料正火或退火后为均匀分布的铁素体和片状渗碳体。由于该评定法中没有规定相应的合格标准，目前工厂的通行做法是带状组织13级、魏氏组织13级视为合格。(2)碳素工具钢球化退火后的珠光体组织按GB/T12981986第一级别图评定，截面小于或等于60mm，T7T9钢，应为级合格；T10T13钢24级合格。(3)合金工具钢球化退火后的珠光体组织按GB/T129920
2、00的级别图评定，一般工具小于或等于5合格，螺纹工具则为级合格。1.正火、退火组织的标准及其识别(4)轴承钢球化退火后的珠光体组织按GB/T182542002第六级别图评定，24级合格。(5)高速钢球化退火后一般为索氏体组织。(6)铸铁退火后其石墨的形状、大小、长度和分布，应符合JB/T62901992、GB/T94411988规定。(7)网状组织钢件截面小于或等于60mm，小于或等于2级合格；截面大于60100mm，小于或等于3级合格。(8)魏氏组织13级可以使用，46级不能使用。识别退火后组织出现球化级别通常是在显微镜下进行，当出现细片状珠光体时，说明退火温度低或加热时间不够，而当球化级别
3、超过6级，出现粗球、粗片珠光体时，则说明退火温度过高。(1)高速工具钢淬火后奥氏体晶粒度号按ZBJ 360031987的第二、六级别图评定，在500倍光学显微镜下观察晶粒度号，按产品品种分别为11.59.5号。识别高速钢奥氏体晶粒度，其目的是检查淬火质量。(2)合金工具钢淬火后马氏体按ZBJ360031987级别图评定，普通淬火后小于或等于3.5级为合格；高频感应加热淬火后小于或等于4.0级为合格。(3)碳素工具钢淬火后马氏体按ZBJ360031987级别图评定，普通淬火后33.5级为合格；高频感应加热淬火后小于或等于4.5级为合格。(4)中碳或中碳合金钢淬火后马氏体按ZBJ360031987
4、级别图评定，合格级别为15级。2.淬火组织的标准及其识别识别淬火后马氏体级别，可在500倍光学显微镜下对照马氏体级别图进行评定，其级别越大则马氏体越粗大，说明淬火温度过高，就会出现过热或过烧现象。一般情况下回火质量是以回火后能否达到工艺文件上要求的技术条件，如回火硬度、回火马氏体组织。(1)渗碳层检查1)渗碳层深度：渗碳层碳的质量分数一般为%，碳浓度应从表向里平衡过渡。2)渗碳层显微组织：按JB 6731977检验显微组织，渗碳层的显微组织应主要是细针状马氏体，少量残留奥氏体和数量不多分散的碳化物。4.表面层组织检查3.回火组织检查(2)渗氮层检查1)渗氮层深度：渗氮层深度的计算，在金相显微镜
5、下放大100或200倍，从试样的表面，沿垂直方向测至与基体组织有明显的分界处为止。2)渗氮层显微组织：渗氮层组织不应有网状氮化物和鱼骨状氮化物，允许有少量脉状组织；渗氮扩散层中，氮化物形状以符合氮化物形态级别图五级标准中的13级为合格(按GB113541989钢铁零件渗氮层深度和金相组织检验评定)；渗氮后不再进行磨削加工的零件应检验化合物厚度，一般小于或等于0.03mm。(3)表面脱碳层检查经退火、正火及调质处理后的毛坯或工件表面脱碳层深度一般不应超过加工余量的1/3；淬火表面脱碳层按GB2241987钢的脱碳层深度测定法进行，表面脱碳层深度应小于单面留磨量的1/3。(4)感应加热淬火淬硬层检
6、查硬化层金相组织的评级，是在放大400倍的显微镜下由零件表面至0.5mm处进行评定。表-显微组织分级说明外观检验以目测为主，用肉眼在日光灯或自然光线下进行，检验要全面、细微。(1)目检工件表面缺陷1)一般性检验1.外观检验 正火、退火件：一般目测检验外观不允许有裂纹、烧伤和严重变形(变形量不得超出工艺文件的规定)。淬火、回火件：工件淬火前不允许有裂纹、折叠等缺陷；淬火后不允许有裂纹、碰伤、烧伤及腐蚀等表面缺陷。必要时按GB/T 2261991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法进行酸蚀试验。渗碳、碳氮共渗件：零件不得有裂纹、碰伤，表面不得有锈蚀；必要时按GB/T2261991钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验
7、法进行酸蚀试验。渗氮、氮碳共渗件：外观不得有碰伤、油污、剥落、斑点、烧伤、裂纹和锈蚀。工件的色泽应均匀，钢铁零件渗氮表面应为银灰色或暗灰色，钛及钛合金零件应为金黄色，不可出现严重的氧化色或其他非正常颜色。表面不允许有肉眼可见的疏松。疏松按GB 113541989标准，共分5级，一般零件13级为合格，重要零件12级为合格。感应加热淬火、回火件：工件处理前表面不应有氧化皮、油污及毛刺等杂物。经热处理后的零件表面应清理干净，不得有裂纹、碰伤、锈迹及烧伤疤痕等缺陷。同炉回火的零件表面色泽应基本均匀。重要或易碎裂的零件需用浸煤油喷砂或磙粉探伤等方法进行裂纹检验。2)裂纹检验：淬火后的工件有时会产生肉眼难
8、以观察到的裂纹，此时可采用下面的经验方法加以检验。叩击法：用锤子或铁块轻轻地叩击工件，如工件发出清晰的金属声音，其声音衰减缓慢且尾音悠长，则说明工件未产生裂纹。如工件发出重浊的声音，则说明工件上存在裂纹。较薄或细长的小型工件，应将其吊挂，然后再行敲击，以便能进行准确地判断。操作者应多在实践中多加演练，积累相当经验后才能做出准确的判断。渗透法：将经淬火后的工件浸入煤油中进行仔细清洗，然后将工件取出并用干净的棉纱擦拭工件的表面，待工件表面晾干后用白粉笔末涂在工件表面上，经一段时间后如在白色部位上有油渗出，即在裂纹处有浸润的条纹显现出来，说明工件上有裂纹存在。(2)目检工件经喷砂、喷丸、抛光、氧化、
9、清洗后的质量喷砂、喷丸、抛光、清洗、氧化都属于热处理后的辅助工序，质量检验往往不被重视，但这往往会造成产品外观质量的不合格。1)喷丸、喷砂：对于成品工件必须喷吹干净，不允许有黑斑存在，喷后工件应立即采取防锈措施或上油，以免因长时间放置而生锈。2)抛光：抛光时应将要求抛光的表面都抛到，不能有遗漏或局部表面抛光过度而影响工件的尺寸精度。3)清洗：清洗后的工件表面不应有油污和杂物，各面均能被水浸润，且呈中性(可用pH试纸检验)。4)氧化：氧化即发蓝的外观质量检验主要包括氧化膜的色泽和均匀性、致密性、抗蚀性、耐磨性及表面清洗质量等几项。氧化膜的色泽和均匀性：用肉眼观察氧化膜，一般材料应均匀、无斑点及漏
10、白、表面呈蓝色或黑色；铸铁、铸钢、含硅合金钢及高合金钢允许略带棕色。氧化膜的致密性：发蓝层脱脂后，放入质量分数为3%的中性硫酸铜水溶液浸泡4060s，表面除棱角边缘外，不准有铜的痕迹。氧化膜的抗蚀性：发蓝层除油后，放入体积分数为0.17%的硫酸水溶液中浸泡2040s，表面颜色保持不变且无锈迹。氧化膜的耐磨性：通常采用流砂冲击法。具体方法是在发蓝层除油后，以内径为10mm、长度为500mm之玻璃管，垂直悬挂于被测工件上方，工件的被检验面与玻璃管呈45角，距离为30mm，在玻璃管上方装一漏斗，称100g粒度为0.51mm棱角尖锐的石英砂。砂子由漏斗经玻璃管自由落下，冲击工件的表面，等砂子流完后，轻
11、轻将工件表面擦净，浸泡在质量分数为0.5%的中性硫酸铜水溶液中30s，然后取出用流水冲净，肉眼观察工件受流砂冲击部位应无铜迹出现。清洗质量：工件在发蓝清洗后、皂化浸油之前，在其表面滴体积分数为10%的酚酞酒精溶液12滴，此时应无粉红色。如溶液呈粉红色则说明清洗不干净。(3)断口宏观分析用肉眼和放大镜来观察工件的断口是检验产品质量的极为重要的手段之一，通过断口检验可以发现钢材冶炼缺陷和热加工、热处理等工艺存在的问题。1)断口试样的制取：试样断口应尽量保持原始形貌，最好拍摄实物相片，断口要用防锈油保护，要绝对避免断口发生碰撞、摩擦、污染、氧化、受潮、锈蚀等情况。2)断口检查：钢中各种缺陷在断口上的
12、形态各不相同，现将几种常见的缺陷断口的鉴别方法简述如下。渗碳层深度：最常用的方法是将淬火态的钢材用锤击法一次打断，并将断口磨平，在体积分数为3%的硝酸酒精溶液中的腐蚀30s左右，测定其被腐蚀的黑色层深即渗碳层深度。结晶状断口：结晶状断口平坦，呈亮灰色，具有强烈的金属光泽和明显的结晶颗粒，说明材料在断裂前未发生显著的塑性变形，属脆性断口，是典型的过热组织。石状断口：石状断口无金属光泽，呈浅灰色，有明显的棱角，类似于碎石状，轻微时只有少数几个，严重时可布满整个断口。它是一种粗晶沿晶间断口，石状断口的出现表明钢材已严重过热，甚至已经产生过烧。此时钢的塑性及韧性已降低，特别是韧性降低尤其明显，钢材一旦
13、出现石状断口就无法挽救。白点断口：由于钢中氢与相变应力的作用，在细晶料断口的基底上，呈银白色圆形或椭圆形斑点，其内壁光亮，一般产生在合金钢大型锻件上。白点缺陷属于破坏金属连续性的缺陷，具有白点缺陷的钢材断后伸长率很低，断面收缩率和冲击韧性降低更显著，在热处理时往往容易形成淬火裂纹，甚至引起开裂。白点缺陷在钢中是不允许存在的，一经发现应立即报废。萘状断口：断口上有类似萘晶体的颗粒、有亮点的粗晶断口。萘状断口在结构钢和高速钢的断口上均可见到，但它们的形成原因是不同的。结构钢萘状断口是由于钢加热时温度过高或高温保温时间太长，导致晶粒长大而造成的，可通过热处理的方法加以改善和消除；而高速钢萘状断口常常
14、是因为工件多次重复淬火，其间未经退火而造成的，高速钢出现萘状断口，将使其力学性能变坏，工件不能使用，而且不能用一般热处理的方法消除。疲劳断口：其特征是在裂纹周围有很多停歇线分布，构成贝壳状条纹，这是交变载荷造成的。由于硬度是金属材料力学性能的一项重要指标，且检验手段方便易行，因此，常作为零件设计中选材及确定工艺过程的主要依据，同时也是鉴定热处理工艺质量的重要手段。1)所有热处理零件均应根据图样要求和工艺规定进行硬度检验，成批生产的零件应按工艺规定的百分率进行抽检。2)退火、正火、调质件和非铁金属用布氏硬度检验；淬火件用洛氏硬度检验；渗氮或硬化层薄的零件用维氏硬度计负荷50N或显微硬度计负荷1N
15、检验。3)退火、正火和调质件，如尺寸较大时可用手锤式布氏硬度计检验。2.硬度检验4)淬火件如用洛氏硬度计无法检验时，也允许用肖氏硬度计或其他便携式硬度计检验，但零件表面粗糙度应尽量接近标准硬度块的粗糙度；用锉刀检验零件表面硬度时，必须注意锉检位置应不影响零件的最后精度。5)硬度检验位置应根据工艺文件或检验人员确定，零件的淬火部位检验硬度应不少于13处，各处不少于3点并取其平均值。6)检验硬度前，应将零件表面清理干净，去除氧化皮、脱碳层及毛刺等。7)工件表面粗糙度按硬度计试验法有关规定。1)薄板类零件在检验平板上由塞尺检验零件的平面度，检验时工件和工具要清洁。3.变形检验2)一般轴类零件用顶尖或
16、V形铁支撑两端，用百分表测其径向圆跳动量，顶尖孔要同心、完整、无磕伤碰伤；细小的轴类零件可在检验平板上用塞尺检验弯曲度，检验时工件及工具要清洁。3)孔类零件用游标卡尺、内径百分表、塞规等检验其圆度，检验时工件表面要清洁，工具、仪器要按规定正确使用。4)特殊零件(如齿轮、凸轮等)的变形检验，应用专用检验工具或借助有关单位仪器进行。5)成批量生产的零件，应设计专用检具检验零件的变形。1)重要零件应根据图样技术要求和工艺规定进行金相检验。2)成批或大量生产的零件，在变更工艺后，第一次生产或试生产纳入正规工艺时，或检验人员对产品质量有怀疑时，可进行金相检验。4.金相检验3)金相检验按工艺规定可采用试样
17、检验和定期切剖零件检验两种方式进行。重要零件或对零件材料有怀疑时，可按理化检验有关规定取样及化验。按图样技术要求或有关规定截取试样，试样应与零件是同批材料、同工艺并同炉处理，在力学性能试验机上检验强度、韧性、塑性和弹性等力学性能指标。6.力学性能检验5.材料化学成分检验渗氮有一段式、二段式和三段式工艺方法，还有以获得抗蚀性能为目的的渗氮。(1)表面外观缺陷1)表面产生氧化色：应根据其产生的原因分别采取相应的预防和补救方法。炉膛密封性差，渗氮过程中有空气进入，或在渗氮后期的冷却过程中产生负压。预防方法是经常用U形压力计检查炉气压力，保持炉膛密封不出现负压，不使空气进入炉膛。1.渗氮主要缺陷的原因
18、分析及预防知识 渗氮后出炉温度偏高，零件出炉时在大气中不同程度地被氧化。预防方法是将渗氮件随炉冷到150以下再出炉。氮气管网中的干燥剂吸潮严重，甚至积水。预防方法是装炉前认真清除管网内积水，定期烘干干燥剂，保证氨气管网干燥剂正常工作。2)表面出现金属本色(亮点或块)：通常是由于表面附着物渗不上氮而发亮。3)表面腐蚀：当采用氯化铵(或四氯化碳)作催渗剂时，由于加入量过多、挥发太快，会使工件表面腐蚀。4)起泡剥落：薄板材料的带状组织和非金属夹杂物分布不当，造成渗氮层组织不均匀而引起表面的起泡剥落。5)尖角剥落：形状复杂的工件，尖角、棱角等处由于渗入氮浓度高，引起脆性大，而易造成尖角剥落。(2)变形
19、渗氮工件变形的原因主要有以下几个方面。1)渗氮炉的有效加热区内温度不均匀：炉内的电热元件布置不合理或断相加热，氨气流量不稳定，工件装炉过密造成气流不畅等都会导致工件加热不均匀或氮势不均匀。2)机械加工残留应力：由于渗氮前的机械加工产生的残留应力会导致渗氮工件的变形。3)工件结构设计不合理：工件渗氮面不对称或局部渗氮造成相变应力不均匀都会导致工件变形。4)装载方式不合理：装炉时应避免工件的堆、压和斜放，长杆件采用垂直吊挂，必要时应设计专用工装，正确卡、吊或夹持工件，以减少工件自重变形或工件堆挤所产生的变形。5)渗氮工艺操作不当：由于渗氮层比容大，产生的相变应力会带来形状变化。6)加热或冷却不当：
20、对于尺寸大、形状复杂的工件，若加热或冷却速度过快，会使热应力增大而引起变形。(3)渗层组织缺陷1)渗氮层深度过浅 炉温控制偏低，尤其是两段渗氮的第二段温度偏低。渗氮温度越高，扩散速度越快，渗层越深。应校正测温仪表，按第二阶段工艺规范进行一次渗氮。渗氮时间不足。在正常温度下渗层深度随时间延续，其渗层总深度增加。应通过抽检试棒渗层深度控制保温时间。装炉不当，工件之间相距太近；工件进炉前表面不洁或耐热钢渗氮罐体触媒作用周期性的变化影响渗氮效果。预防措施是合理装炉，保持气流畅通；工件进炉前进行认真清理；以及对使用已久的渗氮罐进行定期退氮处理或使用低碳钢搪瓷炉罐。2)渗氮层脆性较大并出现网状、脉状、针状
21、或鱼骨状氮化物：按GB/T 113541989钢铁工件渗层深度测定和金相检验标准规定，渗氮层中氮化物级别按扩散层中氮化物的形态、数量和分布分为5级，一般工件13级合格，重要工件12级合格。一般情况下氨分解率越低，向零件表面提供渗入氮原子的能力越强，但过低时容易产生脆性白亮层。所以应按工艺规定流量通入氨气，定时监测并调整炉内气体的氨分解率。零件调质处理出现块状铁素体，或零件表面保持有脱碳层时，易引起渗氮层脆性脱落。因此应严格控制调质的淬火温度，避免晶粒粗大；增加零件的加工余量，去除零件表面的脱碳层。零件表面粗糙使渗氮层不均匀；零件结构上存在尖角、锐边等不合理结构，都会增大脆性倾向。应对方法是保证
22、零件表面光洁度；在零件设计上把关，避免出现尖角、锐边等不合理的结构。液氨蒸发成为氨气，氨气管网中无有效的干燥装置，水分进入炉膛也会产生上述缺陷。保证氨气供应管网中的干燥装置正常运行可有效防止这类缺陷。3)渗氮层不致密、抗蚀性差：造成渗氮层疏松的主要原因是氨分解率过高，表面氮浓度太低；另外工件表面有锈蚀、锈斑也会对渗氮效果产生影响。4)渗氮后表面硬度偏低：出现这种缺陷一般可返工处理，其产生原因和补救方法如下。选材不当：一般渗氮后渗层硬度，低碳钢约为300HV，中、高碳钢约为500600HV，合金钢可达10001200HV。应根据零件的性能要求和工况正确选材。氨分解率控制不当：氨分解率偏低，氨气流
23、量偏大，会使渗氮层硬度降低，所以应将氨分解率控制在15%40%范围内；但若第一阶段保温时氨分解率偏高(30%)，会降低表面硬度，因此在第一阶段保温时氨分解率应控制在18%25%。零件进炉前表面不洁：零件表面有油污、锈斑等都会造成表面硬度偏低。应在零件进炉前进行认真清理。渗氮温度过高：通常渗氮温度超过550时，合金氮化物将发生聚集长大，使渗层硬度下降。应严格控制渗氮温度在480550范围内。渗氮罐久未退氮：对渗氮罐要定期(10炉左右)进行退氮处理，新渗氮罐要进行预处理或采用低碳钢搪瓷炉罐。对于最后两种情况下产生的表面硬度偏低，可进行一次补充渗氮（510，10h，氨分解率20%30%）进行补救。5
24、)渗氮层硬度不均匀：工件预先调质硬度低、组织不均匀；工件表面未清理干净、有油污或局部防渗镀锡层发生淌锡；密封不严、炉盖处漏气或装炉量太多影响气氛循环不良，造成炉温不均、温差较大等都会使渗氮层硬度不均匀或出现软点。碳氮共渗件在共渗后一般采用直接淬火，然后低温回火，以获得高硬度的耐磨表层。(1)产生粗大碳氮化合物表面碳氮含量过高，以及碳氮共渗温度偏高，共渗层会产生密集的粗大条状碳氮化合物；当共渗层温度较低，炉膛内氮势过高，共渗层就会产生连续的碳氮化合物。(2)共渗层中出现黑色组织在未经腐蚀或轻微腐蚀的碳氮共渗金相试样中，有时可在离表层不同深度处看到一些分散的黑点、黑带或黑网，它们统称为黑色组织。黑
25、色组织的预防和补救方法1)快装炉，防止共渗初期的氧化。2)严格控制共渗初期的氨气通入量。2.碳氮共渗主要缺陷的原因分析及预防知识3)整个共渗过程中控制氨气的通入量，使氮的质量分数最好在0.5%以内。4)共渗后适当提高淬火温度以及采用较强冷却能力的淬火介质，以抑制托氏体组织的出现。5)黑色组织较浅时，如深度小于0.002mm，可采取喷丸强化的方法使其减小而予以补救。氮碳共渗层的组织类似于渗氮组织，一般由化合物层和扩散层所组成。(1)渗层太薄处理温度过低或时间不足；气氛配比不当或含水量过高、过低。3.氮碳共渗主要缺陷的原因分析及预防知识(2)渗层疏松共渗温度过高或时间过长；氨分解偏低、渗剂加入量过
26、多。(3)化合物层较脆氨分解率偏低、氨气含水是过高。(4)表面硬度低生产实践中，工件碳氮共渗后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。(5)外观质量差工件氮碳件出炉后首先用肉眼检查外观质量，钢件经共渗处理后表面通常呈银灰(蓝黑色)色或暗灰色(蓝黑色)，不同材质的工件，氮碳共渗后其表面颜色略有区别，钛及钛合金件表面应呈金黄色。(6)表面花斑处理前未清洗干净，表面有锈斑、氧化皮或严重油污等；装炉量太多，工件相互重叠或与炉壁接触。(7)零件变形超差共渗前未消除应力；共渗温度不均或温度过高；工件吊挂不合理。(8)氮化层硬度厚度不均匀工件未清洗干净；装炉方式不当，装炉量过多，炉
27、内气流不合理、气压调节不当、进气出气口布置不合理或堵塞；气氛、温度不均匀；防渗层覆盖不均匀或镀锡层漫流。目前广泛使用的非铁金属合金有铝、铜、钛合金等，由于材料基体不同，合金化不同，其热处理也各具特色，因此除一般热处理缺陷外，还会产生一些特殊的热处理缺陷。(1)铝合金热处理缺陷的分析及应对方法1.非铁金属热处理缺陷分析及预防知识1)过烧：过烧严重时，工件翘曲且表面可见结瘤和气泡。铸造合金中形成低熔点共晶体的杂质含量多，应严格控制炉料；变形合金由于畸变量少，共晶体集中，应降低加热温度。铸造合金加热速度太快，低熔点共晶体尚没扩散、消失而发生熔化。可采用随炉以200250/h速度缓慢加热或采用分阶段升
28、温的办法。炉温控制仪表失灵。应经常检查仪表，并装报警装置。炉内温度分布不均匀，实际温度超过工艺规范。应定期检查炉内温度分布情况，按工艺规范严格控制炉温。另外，轻微起泡也可用打磨或其他机械加工方法消除。2)裂纹：经热处理后在零件上出现的可见裂纹，一般位于零件拐角处或壁厚不均匀的地方。铸件在淬火前已有显微或隐蔽裂纹，只是在热处理过程中扩展成为可见裂纹。应改进铸造工艺，消除铸造裂纹。工件外形复杂、壁厚不均引起应力集中而产生裂纹。应合理设计工件形状，增大圆角半径，铸件增设加强肋，并在薄壁处用石棉包扎。工件升温和冷却速度太快，由于热应力过大而导致开裂。应缓慢均匀加热，并用缓慢冷介质淬火或采用等温淬火。3
29、)变形：铝合金热处理后产生畸变的缺陷，根据其特征可分为两种类型，应分别采取相应的措施进行预防和补救。热处理后工件发生翘曲、扭曲或弯曲这种畸变一般是由于加热和冷却太快产生的热应力所引起；也可能因装炉不当，在高温下或淬火冷却时发生变形。消除的方法是改变加热或冷却的方式，或采用合适的夹具，正确选择工件的淬火方式。另外，工件淬火后应立即进行矫正。工件热处理后经机械加工出现变形这是因为工件内存在着残余应力，经切削加工后，应力重新分布，产生变形。应采用缓冷淬火介质，减少残余应力，或采用消除应力退火防止变形。4)腐蚀：在盐浴加热的工件表面上，特别是在铸件有疏松的部位有腐蚀斑痕；或在工件的螺纹、细槽和小孔内有
30、腐蚀斑痕。在盐槽中加热时，槽液中的氯化物常引起铸件表面，特别是疏松处的腐蚀；另外制件中细小的孔道、凹陷、隔层内残留的硝盐液等也可成为腐蚀源。应定期分析槽液成分，超标者禁用；铸件淬火后要在热水中彻底清洗。某些变形铝合金淬火时延迟时间过长，会造成晶间隔蚀后患，在零件使用过程中暴露出来。应严格执行淬火延迟时间规定，否则进行重复热处理，并排除其他导致淬火冷却速度过慢的因素。5)起泡：淬火板材或退火板材上出现气泡(表皮圆形或近似圆形的隆起)。过烧。这类缺陷无法补救，按热处理炉批次报废。包铝薄板的包铝层和心部金属之间某些部位存在着容有空气、油污和水气的间隙，在退火或固溶处理时发展成为气泡。应要求原材料制造
31、厂提高工艺质量水平，在鉴定起泡不属过烧性质后，根据零件使用条件作出是否报废的结论。挤压时挤压筒内壁所粘金属附着在板材表面，或板材表面有润滑油、污垢等脏物。应及时清除挤压筒内壁粘附着的金属，彻底清洗板材表面油污。6)粗晶：退火板材和淬火板材晶粒粗大，冲压成形时表面呈“橘皮”状。退火或固溶处理前受到5%10%的临界变形度变形，加热时晶粒剧烈长大。可采用高温快速短时加热，在正规热处理前增加一次去应力退火，来解除那些促使晶粒长期长大的应力；调整变形量(如毛坯预拉伸或多次成形等工艺)，使变形量在临界变形量之外；或每次变形加工前，采用去应力退火。固溶处理和退火温度过高，保温时间过长。预防措施是严格按工艺规
32、范控制加热温度和保温时间。7)板材软硬不均：这种缺陷的特征是硬铝板材硬度不均匀，塑性很差，成形时易脆断。8)表面变色：铝合金热处理后表面呈灰暗色；若是铝镁合金则表面呈灰褐色。空气炉中水气太多，易产生高温氧化。应尽量少带水分进炉，待水气蒸发逸出炉外后再关闭炉门。淬火介质的碱性太重，应更换淬火介质。为了得到光亮的表面，可在硝盐中加入质量分数为0.3%2.0%的重铬酸钾(K2Cr2O7)。盐浴的碱度(换算成KNO3)不应超过质量分数为1%，氯化物量(换算成氯离子)不应超过质量分数为0.5%。但应注意重铬酸钾有毒。还可采用在体积分数为3%6%的硝酸水槽中清洗数分钟，就能保证很好的发亮作用。工件表面残留
33、有带腐蚀性的油迹，在挥发后留下磨痕或腐蚀痕迹。若是铝镁合金表面变色，其原因应是含镁量较高被高温氧化所致。9)力学性能不合格：现根据这类缺陷的不同特征分述其产生原因及消除办法。达不到技术条件规定的指标：化学成分有偏差，应及时调整化学成分，根据具体化学成分制定热处理规范；违反热处理工艺规范，通常是加热温度不够或保温时间太短，可按热处理工艺规范提高加热温度、延长保温时间。淬火后强度和塑性不合格：固溶处理不当，应调整淬火温度和保温时间，使可溶相充分溶入固溶体中，缩短淬火转移时间，重新淬火。时效后强度和塑性不合格：时效处理不当，或淬火后冷变形量过大使塑性降低，或清洗温度过高停留时间过长，或淬火至时效间的
34、时间不当，应调整时效温度和保温时间，硬度过低的工件可以补充时效。退火后塑性偏低：退火温度偏低，保温时间不足或退火后冷却速度过快形成淬火，应重新退火。锻件和铸件壁厚和壁薄部分性能相差太大：工件各部分厚薄相差悬殊，原始组织和透烧时间不同，影响固溶强化效果。应延长加热保温时间，使之均匀加热，强化相充分溶解。(2)铜合金热处理缺陷的分析及应对方法这里仅介绍铜合金可能产生的一些特殊热处理缺陷，如黑斑点、黄铜脱锌、紫铜氢脆、铍青铜光亮淬火失色、粘连等。1)黑斑点：表面出现黑色的碳化物斑点。2)黄铜脱锌：表面出现白灰(ZnO)，酸洗后呈麻面。3)纯铜氢脆：工件在拉伸试验时产生脆断，金相检验时可见到晶界裂纹。
35、4)铍青铜光亮淬火失色：缺陷特征为表面氧化，有斑点，色彩不均，无光泽。5)粘连：纯铜片料退火时粘连在一起。(3)钛合金热处理缺陷的分析及应对方法钛合金热处理可能产生的特殊缺陷主要有渗氢和表面氧化色两类。1)渗氢：缺陷特征为工件呈脆性，严重的其脆性类似玻璃一样。2)氧化色：工件表面呈紫色或灰色。目前广泛使用的特殊钢主要指不锈钢、耐热钢和耐磨钢。2.特殊钢热处理缺陷分析及预防知识(1)晶间腐蚀对于不锈钢和耐热钢的精加工件或余量很少的工件，如果在盐浴炉中进行加热处理，就会由于高温熔盐的作用，产生晶间腐蚀。(2)元素挥发在不锈钢和耐热钢中，主要的合金元素是铬和镍。(3)热处理变形热处理变形是相变应力和
36、热应力的综合作用，对于特殊钢，在热处理过程中要严格控制加热和冷却这两个环节。(4)晶粒粗大特殊钢产生晶粒粗大的原因可能是原材料的组织缺陷，也可能是因为固溶温度过低或加热保温时间不足等原因造成的。首先在需要进行硬度检查的部件进行取样，取样可使用砂轮切割机，操作时要向砂轮片上喷水，以防止工件切口附近区域受热而发生回火或退火，影响硬度检查的结果。取样后，应先用砂轮磨光，再用由粗到细的砂纸在互相垂直的方向单向进行磨光。用维氏硬度计检查试件硬度的负荷通常为100g、200g、1kg、5kg，试验时，可以根据试件渗层的厚度或薄板的厚度来选取，在保证不击穿的条件下，尽可能选用较大的负荷，打出的硬度才更加准确
37、。3.选用负荷2.磨光、抛光1.取样4.进行维氏硬度试验首先将工件放在硬度计托架上，用显微镜选取一个较为清晰的视野（划痕少而均匀）。图-丝锥外形尺寸1.丝锥外形尺寸(如图5-1所示)()选材W18Cr4V高速钢。()硬度刃口部分硬度为6264HRC。(1)预热将工件装入专用工装卡具，先在550的箱式电阻炉中预热60min，再进入820的中温盐浴炉中保温10min。(2)淬火预热后将工件转入12701280的高温盐浴炉中加热，保温时间为3min，在560硝盐浴中淬火冷却停留3min的分级冷却。2.热处理技术条件3.热处理工艺过程图-W184钢丝锥淬火裂纹示意图4.外观检验淬火后经目检发现丝锥上产
38、生了如图5 2所示裂纹，严重者在刃口部分产生了剥落现象。从热处理淬火过程来看，均按工艺规范操作，应不致于产生如此严重裂纹。根据以上分析，只能进行金相检验分析显微组织来寻找淬火开裂原因。1)加强目测炉温工作。2)工件入炉前及加热过程中，加强对热工仪表及测温系统的检查及监控。3)增加其他的测温手段，如红外测温仪等炉外测温等。4)工件装入高温盐浴炉时，应保持与电极之间的安全距离。5.缺陷分析7.热处理改进措施6.金相检验确认缺陷产生的原因工件基本情况：图5 3所示盘状工件，材料为35钢，淬火、回火处理后硬度为2832HRC。图-盘状工件简图1.淬火裂纹(1)裂纹分析裂纹起源于工件内孔(?25mm)的
39、棱角处，呈放射状向四周伸展，裂纹起始端一般呈直线，向外伸展稍带弧形。(2)原材料检查在淬裂的盘状工件上取样进行化学分析，碳的质量分数为0.38%，符合GB6991999标准中35钢的化学成分规定。(3)工艺过程检查现场取三硝水溶液进行密度分析为1.1051.107g/mL，工艺文件规定三硝水溶液密度为1.451.50g/mL，表明三硝水溶液已不符合工艺要求。(4)验证及结论1)调整三硝水溶液密度：为了证实三硝水溶液密度的作用，将三硝水溶液密度调整到规定的范围(1.451.50g/mL)再淬火，产生裂纹的现象大大减少，但因在三硝水溶液中停留时间掌握不当，产生裂纹现象仍不能杜绝。2)调整该件在三硝
40、水溶液中停留时间：该件在三硝水溶液中停留时间按每5厚度停留1s计算，仅需在三硝水溶液中冷却，经生产验证后杜绝了裂纹的产生。3)结论：该工件淬火裂纹的产生是因为淬火冷却介质三硝水溶液密度过低及在三硝水溶液中停留时间过长两个原因综合所致。(5)预防和补救办法1)缩短三硝水溶液的检测周期，严格控制其密度在1.451.50g/mL内，并严肃工艺纪律，加强专职工艺员监督。2)将35钢改为40Cr钢，并在油中淬火，从而从根本上杜绝了裂纹的产生。图-汽车后桥从动锥齿轮(1)原材料化学分析自锻坯取样化学分析结果是：(C)=0.19%，w(Si)=0.30%，w(Mn)=0.99%，w(Cr)=1.22%，w(Ti)=0.053%。2.淬火变形(2)锻坯正火试验锻坯经模锻后，正火工艺为9509702h，单件分散空冷和风冷。(3)热处理工艺试验将930渗碳改为880碳氮共渗，适当降低淬火温度(830840)，淬火油温控制在140160，有利于减少从动锥齿轮的变形。(4)挂具设计齿轮的挂装方式应根据其形状、大小和变形要求来选择。图-从动锥齿轮挂具简图(5)验证与结论按上述试验方案进行生产验证，渗层深度、硬度均合格，内孔尺寸精度、内孔圆度合格率为100%，内、外缘平面度合格率大于或等于90%。
