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1、金属热处理缺陷金属热处理缺陷分析及案例分析及案例 第一部分：第一部分： 常见热处理缺陷的特征、产生原因、常见热处理缺陷的特征、产生原因、危害性和预防措施。危害性和预防措施。 第二部分：第二部分： 热处理质量全面控制体系。热处理质量全面控制体系。 第三部分：第三部分： 典型热处理缺陷案例分析。典型热处理缺陷案例分析。 第四部分：第四部分： 总结复习总结复习第一章、热处理缺陷概述：第一章、热处理缺陷概述： （一）、含义：（一）、含义： 指在热处理生产过程中产生指在热处理生产过程中产生的使零件失去使用价值或不符合的使零件失去使用价值或不符合技术条件要求的各种不足，以及技术条件要求的各种不足，以及使热
2、处理以后的后序工序使热处理以后的后序工序工艺性工艺性能变坏或降低使用性能能变坏或降低使用性能的热处理的热处理隐患。隐患。（二）、分类：（二）、分类：1、按缺陷的性质分类：、按缺陷的性质分类：有裂纹、变形、残余应有裂纹、变形、残余应力、组织不合格、性能不合力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他（如表格、脆性及其他（如表1 11 1所示）。所示）。2 2、按照危害程度分类：、按照危害程度分类：（1 1）、）、第一类热处理缺陷第一类热处理缺陷：最危险缺陷如最危险缺陷如裂纹裂纹，其中最，其中最主要是主要是淬火裂纹淬火裂纹，其次加热，其次加热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、
3、时效裂纹、纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹等。磨削裂纹和电镀裂纹等。（2）、第二类热处理缺陷：）、第二类热处理缺陷：3、热处理缺陷产生原因：、热处理缺陷产生原因： 概括为：热处理前、热处理中和热处理后。概括为：热处理前、热处理中和热处理后。 热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。 热处理中：工艺不当、操作不当、设备和热处理中：工艺不当、操作不当、设备和环境条件不合适。环境条件不合适。 热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性；火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性；应力集中过大裂纹、温
4、度过高裂纹或变形应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形等。等。(二二)、热处理缺陷分析方法：、热处理缺陷分析方法： 1 1、热处理缺陷的影响：直接影响产品质量、热处理缺陷的影响：直接影响产品质量、使用性能和安全，所以准确分析和判断十使用性能和安全，所以准确分析和判断十分重要。分重要。 2 2、分析方法：断口分析、分析方法：断口分析( (裂源位置、扩展裂源位置、扩展方向、断裂性质和方式方向、断裂性质和方式) )、化学分析、化学分析( (材料材料成分、沉积物、氧化物成分、沉积物、氧化物) )、金相分析、金相分析( (晶粒、晶粒、组织、晶界组织、晶界) )、力学性能试验、力学性能试验( (硬度、拉伸、
5、硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度冲出、疲劳断裂韧度) )、验证试验、验证试验( (原工艺原工艺和改进工艺对比和改进工艺对比) )、综合分析、综合分析( (得出缺陷产得出缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施生的几种主要原因，提出改进措施) )。 ( (一一) )、产生原因：内应力作用下发、产生原因：内应力作用下发生，最终断裂。条件是内应力脆生，最终断裂。条件是内应力脆断强度。断强度。 ( (二二) )、断裂类别：、断裂类别： 1 1、裂纹按扩展程度、裂纹按扩展程度：（失稳）：（失稳）可发可发展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。 2 2、断裂：脆性断裂和韧性断裂。多、断裂：脆性断
6、裂和韧性断裂。多数为脆性断裂（断口灰亮色）数为脆性断裂（断口灰亮色） 1、淬火目的：强化钢件，获得、淬火目的：强化钢件，获得M。 2、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹纹和剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹（轴向裂纹）且常出现于完全淬透的工（轴向裂纹）且常出现于完全淬透的工件上。件上。 3、纵向裂纹的原因：、纵向裂纹的原因： 碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、尺寸、形状（管件内壁）和淬火加热温尺寸、形状（管件内壁）和淬火加热温度高。度高。4、淬火裂纹原因：、淬火裂纹原因： A、冶金因素：、冶金因素： （
7、1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 （2）、化学成分：）、化学成分：、碳量超高，倾向越大。、碳量超高，倾向越大。、合金元素：双向作用。、合金元素：双向作用。 （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向大。球状组织倾向小。大。球状组织倾向小。 B、零件尺寸和结构：、零件尺寸和结构： （1）、截面尺寸过大或过小不易淬）、截面尺寸过大或过小不易淬裂。裂。 （2）、截面突变处：淬裂倾向大。）、截面突变处：淬裂倾向大。C、工艺因素：、工艺因素： （1 1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向）、加热：加热温度升高，淬裂倾向大；保温时间长，
8、倾向大；加热炉（选大；保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电炉）。用真空或电炉）。 （2 2）、冷却：）、冷却：MsMs点以上冷却时不易淬裂，点以上冷却时不易淬裂，在在MsMs点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬裂）。也不易淬裂）。 防止淬裂措施：防止淬裂措施：M M等温淬火、分级淬火、等温淬火、分级淬火、水水- -油淬火、水空气双液淬火。油淬火、水空气双液淬火。5、预防淬火裂纹的方法、预防淬火裂纹的方法 （1）、技术性和经济性。）、技术性和经济性。 （2）、结构设计：）、结构设计： C、加热参数合理：、加热参数合理： （1）、介质：真空、保护气氛、电）、介质
9、：真空、保护气氛、电阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。 （2）、加热速度：对碳素钢、低合）、加热速度：对碳素钢、低合金钢和中合金钢可较快速度加热；对金钢和中合金钢可较快速度加热；对高碳高合金钢要合适；对大、复杂的高碳高合金钢要合适；对大、复杂的高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金钢采用限制加热速度或预热法。钢采用限制加热速度或预热法。 （4）、保温时间：经验公式为）、保温时间：经验公式为 、双介质淬火：先强冷后弱冷，、双介质淬火：先强冷后弱冷，如水油、水空、盐水油、油空如水油、水空、盐水油、油空气、碱空气。气、碱空气。 、三介质淬火
10、：适用于形状复杂、三介质淬火：适用于形状复杂、变形要求严格的零件如碳素钢零件。变形要求严格的零件如碳素钢零件。 （3 3）、分级淬火：快冷至）、分级淬火：快冷至MsMs点上保温点上保温后空冷。如截面大、易变形开裂的高后空冷。如截面大、易变形开裂的高碳、高速钢等，应采用碳、高速钢等，应采用2 2次或次或3 3次的逐次的逐级分级淬火。级分级淬火。 （4 4）、马氏体等温淬火：冷却至）、马氏体等温淬火：冷却至MsMs点点下下5050100100度等温保持。一般用油淬。度等温保持。一般用油淬。 （5 5）、薄壳淬火：即表层淬火。）、薄壳淬火：即表层淬火。 （6 6）、间断淬火：水空水空）、间断淬火：水
11、空水空水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局部淬火。部淬火。E、淬火介质合适：、淬火介质合适： 水：简单碳钢件或低淬透性零件。水：简单碳钢件或低淬透性零件。 盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于水。水。 碱水：与油相似，用于淬透性较差的碱水：与油相似，用于淬透性较差的碳钢件，变形小、开裂小。碳钢件，变形小、开裂小。 油：有普通、快速、等温油。油：有普通、快速、等温油。 聚合物溶液：有聚乙烯醇（聚合物溶液：有聚乙烯醇（PVA）和）和聚二醇（聚二醇（PAG）。）。 F F、其它措施：、其它措施： 及时回火。局部包扎。及时回火。局部包扎。 （六）
12、、其它热处理裂纹：（六）、其它热处理裂纹： 回火裂纹：多出现于高速钢或高合金工回火裂纹：多出现于高速钢或高合金工具钢。具钢。 冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具冷至冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具冷至8080度以下的淬火处理时易出现裂纹。度以下的淬火处理时易出现裂纹。 时效裂纹：高温合金多。时效裂纹：高温合金多。 磨削裂纹：出现于淬硬工具钢或经渗碳、磨削裂纹：出现于淬硬工具钢或经渗碳、碳氮共渗并淬火的零件。碳氮共渗并淬火的零件。 电镀裂纹：由于内应力引起应力腐蚀裂电镀裂纹：由于内应力引起应力腐蚀裂纹。纹。第三章热处理变形第三章热处理变形 一、产生原因：热处理应力引起。一、产生原因：热处理应力引起。
13、二、对质量影响最大：淬火变形。二、对质量影响最大：淬火变形。 三、类别：三、类别：尺寸变化尺寸变化和和形状畸变形状畸变。 四、影响因素：四、影响因素： 1、成分、成分(Mn、Cr、Si、Ni、Mo、B等等降低降低Ms点，减小淬火变形点，减小淬火变形)。 工业上应用：微变形钢（含较多的工业上应用：微变形钢（含较多的Si、W、V等合金元素）。等合金元素）。2、组织和应力状态：、组织和应力状态： （1）、粒状组织变形小，片状较大，条）、粒状组织变形小，片状较大，条状变形最大。状变形最大。组织愈均匀，变形越小组织愈均匀，变形越小。 （2）、应力集中越严重，则变形倾向越）、应力集中越严重，则变形倾向越大
14、。大。 （3）、形状愈不对称，或冷却的不均匀）、形状愈不对称，或冷却的不均匀性愈大，淬火后变形也愈明显。性愈大，淬火后变形也愈明显。 （4）、工艺参数：不均匀加热，加热温）、工艺参数：不均匀加热，加热温度（组织应力小、热应力大），冷却速度（组织应力小、热应力大），冷却速度（越快度（越快内应力越大内应力越大变形越大）。变形越大）。3、化学热处理：、化学热处理： （1 1）、高温处理如）、高温处理如渗碳渗碳，工件变形较大；，工件变形较大； （2 2）、低温处理如渗氮）、低温处理如渗氮, ,工件变形较小。工件变形较小。 二、全面质量控制的各环节：二、全面质量控制的各环节：（四）、热处理后质量控制：（
15、四）、热处理后质量控制：案例分析案例分析 一、基本知识点：一、基本知识点： 1、热处理缺陷直接影响、热处理缺陷直接影响产品质量、使用性能和产品质量、使用性能和安全安全。2 2、热处理缺陷中最危险的是：热处理缺陷中最危险的是：。有：淬火。有：淬火裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹回火裂纹、时时效裂纹效裂纹、磨削裂纹和磨削裂纹和电镀裂纹电镀裂纹。其中生产中最。其中生产中最常见的裂纹是常见的裂纹是纵向裂纹纵向裂纹。3、热处理缺陷中最常见的是：、热处理缺陷中最常见的是：热处理变形热处理变形，它有它有尺寸变化尺寸变化和和形状畸变形状畸变。4、淬火获得淬火获得马氏体马氏体组织，以保证硬度和耐磨组织，以保证硬度和耐磨性。淬火后应进行性。淬火后应进行回火回火，以消除残余应力，如，以消除残余应力，如W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2应进行应进行一次回火一次回火。 5 5、