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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兵装集团兵装集团20102010年大规模专业培训年大规模专业培训授课内容：授课内容：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部分第一部分热处理缺陷特征、原因热处理缺陷特征、原因及防止措施及防止措施第一章、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
2、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
3、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、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：热处理中最常见的缺陷是热处理中最常见的缺陷是变形变形，其，其中淬火变形占多数。产生原因是：相中淬火变形占多数。产生原因是：相变和热应力。变和热应力。(3)(3)、第三类热处理缺陷：、第三类热处理缺陷：发生频率和严重性较低，如残余应发生频率和严重性较低，如残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性力、组织不合格、性能不合格、脆性及其它缺陷
4、。及其它缺陷。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、
5、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分使用性能和安全，所以准确分析和判断十分重要。重要。2 2、分析方法：断口分析、分析方法：断口分析(裂源位置、扩展方裂源位置、扩展方向、断裂性质和方式向、断裂性质和方式)、化学分析、化学分析(材料成分、材料成分、沉积物、氧化物沉积物、氧化物)、金相分析、金相分析(晶粒、组织、晶粒、组织、晶界晶界)、力学性能试验、力学性能试验(硬度、拉伸、冲出、硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度疲劳断裂韧度)、验证试验、验证试验(原工艺和改进工原工艺和改进工艺对比艺对比)、综合分析、综合分析(得出缺陷产生的几
6、种主得出缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施要原因，提出改进措施)。第二章、热处理裂纹：第二章、热处理裂纹：(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）（三）、加热不当形成的裂纹：（三）、加热不当形成的裂纹：升温速度过快（多出现于灰铸铁、升
7、温速度过快（多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）、表面增碳或脱碳、表面增碳或脱碳 合金钢、低碳马合金钢、低碳马氏体钢氏体钢20SiMn2MoV20SiMn2MoV，高锰钢，高锰钢(Mn13)(Mn13)、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、对氢敏氢致裂纹（条件：足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施：感的金相组织和三向应力。措施：脱氢、低温回火、自然时效、低氢脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火）淬火）（四）、淬火裂纹：（四）、淬火裂纹：1、淬火目的：强化钢件，获得、淬火目的：强化钢件，获得M。2、类
8、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：（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
9、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，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
10、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A A、正确设计产品。、正确设计产品。（1）、技术性和经济性。）、技术性和经济性。（2）、结构设计：）、结构设计：、截面尺寸均匀；、截面尺寸均匀；、圆角过渡；、圆角过渡；、形状：球形冷却快于板料。、形状：球形冷却快于板料。（3 3）、热处理条件）、热处理条件B B、合理安排工艺路线、合理安排工艺路线（1 1）、形状复杂精
11、度高的零件，粗精加）、形状复杂精度高的零件，粗精加工之间的淬火前应安排去应力退火。工之间的淬火前应安排去应力退火。（2 2）、大截面零件（直径或厚度）、大截面零件（直径或厚度5050）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。淬火前应球化退火。（3 3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。织。（4 4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，严重时应降低淬火温度。偏析，严重时应降低淬火温度。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：真空、保护气氛、电阻、盐
12、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。（3 3）、淬火加热温度：一般合金钢为）、淬火加热温度：一般合金钢为Ac1Ac1或或Ac3+(30-50)Ac3+(30-50)，亚共析钢为，亚共析钢为Ac3+(30-50)Ac3+(30-50)，过共析钢为，过共析钢为Ac1+(
13、30-50)Ac1+(30-50)。（亚温或高温）。（亚温或高温）加热时间按：加热时间按：t=a*dt=a*d（加热系数（加热系数有效厚度）计算有效厚度）计算（4）、保温时间：经验公式为）、保温时间：经验公式为t=KD（有效厚度）有效厚度）对于高合金钢等加热保温时间要对于高合金钢等加热保温时间要延长。延长。D、淬火方法合适：、淬火方法合适：应选择增加热应力、减少相变应力应选择增加热应力、减少相变应力的淬火方式。的淬火方式。（1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。（2）、多介质淬火：）、多介质淬火：、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
14、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：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。）
15、、薄壳淬火：即表层淬火。（6 6）、间断淬火：水空水空）、间断淬火：水空水空水冷至室温。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
16、它措施：及时回火。局部包扎。及时回火。局部包扎。（六）、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
17、应力引起。一、产生原因：热处理应力引起。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等降等降低低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
18、力集中越严重，则变形倾向越大。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）。（5 5）、时效与冷处理：）、时效与冷处理：冷处理目的：保持精度和尺寸稳定。冷处理目的：保持精度和尺寸稳定。冷处理使体积膨胀；冷处理使体积膨胀；低温回火和时效一方面使体积缩小，另低温回火和时效一方面使体积缩小，另一方面引起形状畸变。一方面引起形状
19、畸变。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。五、热处理变形的矫正：五、热处理变形的矫正：（一）、机械矫正法：冷压校正、热压（一）、机械矫正法：冷压校正、热压校正、加压回火校正、锤击校正。校正、加压回火校正、锤击校正。（二）、热处理校正：（二）、热处理校正：1、在、在Ac1温度以下加热急冷：对胀大变温度以下加热急冷：对胀大变形的工件进行收缩处理；形的工件进行收缩处理；2、淬火胀大法：对收缩变形的工件进行、淬火胀大法：对收缩变形的工件进行胀大处理。胀大处理。
20、第四章残余应力第四章残余应力一、概述：一、概述：由于温度差和相变引起的工件内部由于温度差和相变引起的工件内部残余应力。残余应力。形成原因：温度差、体积变化形成原因：温度差、体积变化种类：热应力和组织应力种类：热应力和组织应力二、热处理内应力：二、热处理内应力：（一）、热应力：（一）、热应力：1、加热：表层为压应力、心部为拉应力。、加热：表层为压应力、心部为拉应力。2、冷却：表层为拉应力，心部为压应力。、冷却：表层为拉应力，心部为压应力。3、残余热应力：、残余热应力：表层为压应力表层为压应力、心部为心部为拉应力拉应力。（二）、组织应力（相变应力）：（二）、组织应力（相变应力）：表层表层为为拉拉应
21、力，应力，心部心部为为压压应力。应力。（三）、残余应力分布及影响因素：（三）、残余应力分布及影响因素：取决于成分、淬透性、工件形状、尺寸和取决于成分、淬透性、工件形状、尺寸和热处理工艺等。热处理工艺等。规律：规律：1、尺寸及形状：尺寸增大，向热应力转、尺寸及形状：尺寸增大，向热应力转化；形状复杂或尺寸突变时在尺寸突变化；形状复杂或尺寸突变时在尺寸突变部位残余应力增大。部位残余应力增大。2、淬透时：冷却越快，热应力越大；、淬透时：冷却越快，热应力越大；3、未淬透时：由组织应力和热应力综合、未淬透时：由组织应力和热应力综合作用。作用。（四）、表面淬火件的残余应力：（四）、表面淬火件的残余应力：表层
22、为压应力，心部为拉应力。表层为压应力，心部为拉应力。（五）、化学热处理引起的残余应力：（五）、化学热处理引起的残余应力：经渗碳、碳氮共渗的零件，经渗碳、碳氮共渗的零件，表层表层产生产生很大的很大的压应力压应力、心部心部产生很大的产生很大的拉应拉应力力。三、残余应力对力学性能的影响：三、残余应力对力学性能的影响：1、残余拉应力导致硬度降低，压应力则提、残余拉应力导致硬度降低，压应力则提高硬度值。高硬度值。2、残余应力增大，磨损增大。、残余应力增大，磨损增大。3、疲劳失效：、疲劳失效：（1）、失效过程：裂纹萌生）、失效过程：裂纹萌生裂纹扩展。裂纹扩展。（2 2）、残余压应力提高工件的疲劳强度。）、
23、残余压应力提高工件的疲劳强度。4 4、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感性。性。四、残余应力的调整与消除四、残余应力的调整与消除：有热处理法（部分或全部，但引起组织有热处理法（部分或全部，但引起组织变化）和机械作用法（部分消除）。变化）和机械作用法（部分消除）。1、去应力退火：、去应力退火：对铸件、锻件、焊接件和机加件退火。对铸件、锻件、焊接件和机加件退火。加热至加热至Ac1以下以下50200，保温后保温后空冷或炉冷至空冷或炉冷至200300 后再空冷。后再空冷。2、回火：回火对应力的消除与回火温度、回火：回火对应力的消除与回火温度的高低有关系，温度超高的高
24、低有关系，温度超高应力消除越应力消除越彻底，但硬度降低也越厉害。彻底，但硬度降低也越厉害。第五章组织不合格第五章组织不合格一、氧化与脱碳：一、氧化与脱碳：1、氧化：、氧化：使表面粗糙度增加、精度降低，使使表面粗糙度增加、精度降低，使钢件强度降低。往往也是淬火软点和淬钢件强度降低。往往也是淬火软点和淬火开裂的根源。火开裂的根源。2、脱碳：、脱碳：即表面碳量降低。导致钢淬火硬度、即表面碳量降低。导致钢淬火硬度、耐磨性及疲劳强度降低，对高速钢舍去耐磨性及疲劳强度降低，对高速钢舍去降低热硬性。降低热硬性。3 3、防止和减轻氧化脱碳的措施：、防止和减轻氧化脱碳的措施：主要采用保护气氛炉或真空炉、盐浴炉主
25、要采用保护气氛炉或真空炉、盐浴炉加热，或采用感应加热、激光加热等。加热，或采用感应加热、激光加热等。二、过热与过烧：二、过热与过烧：（一）、区别（一）、区别:过热：温度高导致晶粒粗大，性能降低。过热：温度高导致晶粒粗大，性能降低。过烧：温度高导致晶界氧化并部分熔化。过烧：温度高导致晶界氧化并部分熔化。（二）、过热：（二）、过热：特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组织等。预防措施如表织等。预防措施如表59所示。所示。（三）、过烧：（三）、过烧：过烧使零件性能严重恶化，易产生过烧使零件性能严重恶化，
26、易产生热处理裂纹，因而过烧是不允许的热处热处理裂纹，因而过烧是不允许的热处理缺陷。理缺陷。三、低、中碳钢预备热处理球化体级别三、低、中碳钢预备热处理球化体级别不合格：不合格：补救措施：补救措施：1、等温球化退火；、等温球化退火；2、缓冷球化退火；、缓冷球化退火；3、再结晶球化退火。、再结晶球化退火。四、感应加热淬火组织缺陷：四、感应加热淬火组织缺陷：1、常见缺陷、常见缺陷:过热和加热不足。过热和加热不足。2、措施：、措施：合理选择电流频率、优选比功率和合理选择电流频率、优选比功率和加热时间、调整感应器与工件的间隙。加热时间、调整感应器与工件的间隙。五、渗碳组织缺陷：五、渗碳组织缺陷：主要形式：
27、主要形式：（1）表层碳化物过多、大块或网状分布；）表层碳化物过多、大块或网状分布；（2）残留）残留A过多；过多；（3）马氏体粗大；）马氏体粗大；（4）内氧化；）内氧化；（5）黑色组织。）黑色组织。六、渗氮组织缺陷：六、渗氮组织缺陷：主要表现：主要表现：1、渗前原始、渗前原始F过多、回火过多、回火S组织粗大；组织粗大；2、化合物层疏松；、化合物层疏松；3、针状组织；、针状组织；4、网状和脉状氮化物；、网状和脉状氮化物；第六章力学性能不合格第六章力学性能不合格原因：选材不当、固有缺陷、热处理工原因：选材不当、固有缺陷、热处理工艺参数不合理、加热及冷却方式不当、艺参数不合理、加热及冷却方式不当、热处
28、理工艺执行不严等。热处理工艺执行不严等。一、硬度缺陷：一、硬度缺陷：1、表现、表现：硬度不足、软点、高频感应加：硬度不足、软点、高频感应加热淬火和渗碳工件的硬化层不足。热淬火和渗碳工件的硬化层不足。2、原因：、原因：淬火加热不足、冷却速度不够、淬火加热不足、冷却速度不够、表面脱碳、淬透性不够、残留表面脱碳、淬透性不够、残留A过多、过多、回火不足等。回火不足等。二、拉伸性能和疲劳强度不合格：二、拉伸性能和疲劳强度不合格：三、耐腐蚀性能不足：三、耐腐蚀性能不足：1、常用材料：、常用材料：马氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、FA不锈钢和沉淀硬化不锈钢不
29、锈钢和沉淀硬化不锈钢。2、耐蚀性降低原因：、耐蚀性降低原因：贫铬理论贫铬理论（即回火温度不当，使碳化铬（即回火温度不当，使碳化铬Cr23C6沿晶界析出）沿晶界析出）3、奥氏体不锈钢的热处理：、奥氏体不锈钢的热处理：（1）、固溶处理：使含铬的碳化物充分溶）、固溶处理：使含铬的碳化物充分溶入入A中，快冷抑制碳化物析出，形成单一中，快冷抑制碳化物析出，形成单一A，保证良好的耐蚀性。，保证良好的耐蚀性。（2）、稳定化退火处理：）、稳定化退火处理：850930的退火，的退火，使使A中成分均匀，消除晶界贫铬区，使钢中中成分均匀，消除晶界贫铬区，使钢中C固定于固定于TiC或或NbC中。中。（3）、低温退火去
30、机加应力：）、低温退火去机加应力：300350度、度、4 4、热处理对晶间腐蚀和点蚀影响：、热处理对晶间腐蚀和点蚀影响：（1）、）、A型不锈钢在型不锈钢在400850度、度、F型型不锈钢从高于不锈钢从高于900度冷却时易析出碳化度冷却时易析出碳化铬，导致晶界腐蚀。铬，导致晶界腐蚀。（2）、）、A型不锈钢在型不锈钢在800度度X2小时的敏小时的敏化处理后易点蚀。化处理后易点蚀。5 5、热处理对应力腐蚀开裂的影响：、热处理对应力腐蚀开裂的影响：（1 1）金属应力腐蚀开裂的原因是：冶金、）金属应力腐蚀开裂的原因是：冶金、力学和环境三方面影响。力学和环境三方面影响。（2 2）、拉应力是应力腐蚀开裂的必
31、要条件。）、拉应力是应力腐蚀开裂的必要条件。（3 3）、对）、对A A型不锈钢进行型不锈钢进行650650度敏化处理，度敏化处理，其应力腐蚀开裂倾向大。其应力腐蚀开裂倾向大。6 6、高温合金热处理性能：、高温合金热处理性能：（1 1）、工作温度高的合金如镍基、铁基）、工作温度高的合金如镍基、铁基和钴基高温合金（少用）。和钴基高温合金（少用）。（2 2）、强化手段：固溶强化、第二相强）、强化手段：固溶强化、第二相强化、晶界强化、综合强化等。化、晶界强化、综合强化等。（3 3）、高温合金的热处理手段：固溶处）、高温合金的热处理手段：固溶处理和时效。常采用中温固溶处理。理和时效。常采用中温固溶处理。
32、7 7、非铁金属（有色金属）常用的热处理：、非铁金属（有色金属）常用的热处理：均匀化退火、再结晶退火、去应力退火、均匀化退火、再结晶退火、去应力退火、固溶处理和时效处理。固溶处理和时效处理。第七章脆性第七章脆性一、概述：一、概述：金属材料断裂形式：塑性断裂和脆性断金属材料断裂形式：塑性断裂和脆性断裂。裂。特点：断裂前发生明显塑性变形为塑断；特点：断裂前发生明显塑性变形为塑断；断裂前不发生或少量塑性变形的为脆断。断裂前不发生或少量塑性变形的为脆断。二、脆性断裂原因：热处理不当、显微二、脆性断裂原因：热处理不当、显微组织不良等。组织不良等。三、与热处理有关的脆性断裂：回火脆三、与热处理有关的脆性断
33、裂：回火脆性、低温脆性、氢致脆性、性、低温脆性、氢致脆性、脆性和电脆性和电镀脆性。镀脆性。二、回火脆性：二、回火脆性：回火发生两种脆性：回火发生两种脆性：1 1、第一类回火脆性：淬火马氏体在、第一类回火脆性：淬火马氏体在200200400400度区间的回火脆性，在碳钢和合金钢中度区间的回火脆性，在碳钢和合金钢中都会出现，也叫低温回火脆性（不可逆回火都会出现，也叫低温回火脆性（不可逆回火脆性、回火马氏体脆性）。脆性、回火马氏体脆性）。2 2、第二类回火脆性：在某些合金钢中，在、第二类回火脆性：在某些合金钢中，在高于高于600600度回火，在度回火，在450450550550度间缓冷；或度间缓冷；
34、或直接在直接在450450550550间回火发生的脆性，可采取间回火发生的脆性，可采取重新加热至重新加热至600600度以上，随后快冷予以消除。度以上，随后快冷予以消除。此即为第二类回火脆性（可逆回火脆性、高此即为第二类回火脆性（可逆回火脆性、高温回火脆性或回火脆性）。温回火脆性或回火脆性）。3 3、第一类回火脆性的抑制和防止：、第一类回火脆性的抑制和防止：（1 1）、合理选材：低杂质含量钢种。）、合理选材：低杂质含量钢种。（2 2）、热处理，如形变热处理、亚临界）、热处理，如形变热处理、亚临界淬火、循环热处理等，细化晶粒。淬火、循环热处理等，细化晶粒。4 4、第二类回火脆性的抑制和防止：、第
35、二类回火脆性的抑制和防止：（1 1）、提高钢水纯净度，尽是减少钢中）、提高钢水纯净度，尽是减少钢中P P、SbSb、SnSn、AsAs等杂质元素含量；等杂质元素含量；（2 2）、钢中添加）、钢中添加MoMo或或W W，延缓，延缓P P等杂质元等杂质元素向晶界聚集。素向晶界聚集。（3 3）、高温回火后快冷。）、高温回火后快冷。（4 4）、两相区淬火。）、两相区淬火。（5 5）、细化奥氏体晶粒。）、细化奥氏体晶粒。（6 6）、采用高温形变热处理。）、采用高温形变热处理。（7 7）、选用含钼的渗氮钢。）、选用含钼的渗氮钢。5 5、低温脆性：、低温脆性：（1 1）、低温脆性断裂形式：穿晶脆断和沿）、低
36、温脆性断裂形式：穿晶脆断和沿晶的晶间脆断。晶的晶间脆断。（2 2）、穿晶表现：解理断裂。）、穿晶表现：解理断裂。（3 3）、晶间脆断：通常发生在应力腐蚀或）、晶间脆断：通常发生在应力腐蚀或回火脆性下。回火脆性下。6 6、氢脆性：、氢脆性：（1 1）、含义：金属中由于含氢或在含氢）、含义：金属中由于含氢或在含氢的环境中工作，其塑性和韧度下降的现的环境中工作，其塑性和韧度下降的现象。象。（2 2）、氢脆原因：氢的存在、三向应力）、氢脆原因：氢的存在、三向应力和对氢敏感的金相组织如和对氢敏感的金相组织如相。相。第二部分第二部分热处理缺陷预防与热处理缺陷预防与全面质量控制全面质量控制一、概念：一、概念
37、：热处理全面质量控制：对热处理零件热处理全面质量控制：对热处理零件在整个热处理过程中，对一切影响热处理在整个热处理过程中，对一切影响热处理的因素实施全面控制。的因素实施全面控制。实行热处理全面质量控制，要改变最实行热处理全面质量控制，要改变最终检验的观念和制度，应实行预防为主、终检验的观念和制度，应实行预防为主、预防与检验相结合的质量保证模式，把质预防与检验相结合的质量保证模式，把质量保证的重点转移到生产过程质量控制上，量保证的重点转移到生产过程质量控制上，把热处理缺陷消灭在质量形成过程中，避把热处理缺陷消灭在质量形成过程中，避免造成更大浪费，以篮球提高热处理质量，免造成更大浪费，以篮球提高热
38、处理质量，确保产品使用安全可靠和寿命。确保产品使用安全可靠和寿命。二、全面质量控制的各环节：二、全面质量控制的各环节：（一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员（一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员（一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员（一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员素质控制、质量管理体系等。素质控制、质量管理体系等。素质控制、质量管理体系等。素质控制、质量管理体系等。热处理质量保证体系内容：热处理质量保证体系内容：热处理质量保证体系内容：热处理质量保证体系内容：（1 1 1 1）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；）要明
39、确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；（2 2 2 2）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；（3 3 3 3）要有完善
40、质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档案；）要有完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档案；）要有完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档案；）要有完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档案；（4 4 4 4）、要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，检）、要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，检）、要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，检）、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。查各个环节的预期效果，监督检查质量保证体系本身效率。查各个环节的预期效果，监督检查质量保证体系本身效率。查各个环节的预
41、期效果，监督检查质量保证体系本身效率。（5 5 5 5）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。（6 6 6 6）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。（7 7 7 7）、要有热处理质量保证体系图。）、要有热处理质量保证体系图。）、要有热处理质量保证体系图。）、要有热处理质量保证体系图。（二）热处理前质量
42、控制：（二）热处理前质量控制：包括设计质量控制、原材料和工艺材料控包括设计质量控制、原材料和工艺材料控制、热处理前道工序控制等。制、热处理前道工序控制等。（三）、热处理中质量控制：（三）、热处理中质量控制：关键是控制加热质量和冷却质量。通过正关键是控制加热质量和冷却质量。通过正确制定工艺、合理选择设备、准确操作及确制定工艺、合理选择设备、准确操作及严格检验进行控制，并对进入热处理车间严格检验进行控制，并对进入热处理车间的待处理件的核查等。的待处理件的核查等。（四）、热处理后质量控制：（四）、热处理后质量控制：主要是热处理后的质量控制、完善质量主要是热处理后的质量控制、完善质量服务工作和重视技安
43、环保工作等。服务工作和重视技安环保工作等。第三部分第三部分典型热处理缺陷分析典型热处理缺陷分析案例分析案例分析 例例例例1 1 1 1.根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。某产品用棒材，材料为某产品用棒材，材料为某产品用棒材，材料为某产品用棒材，材料为 PCrNi3MoVEPCrNi3MoVEPCrNi3MoVEPCrNi3MoVE，在过程热处理（淬火加高温回火）后发现裂，在过程热处理（淬火加高温回火）后发现裂，在过程热处理（淬火加高温回火）后发现裂，在过程热处理
44、（淬火加高温回火）后发现裂纹。理化试验结果为：棒材的化学成分无异常；基体硬度符合资料要求。基体非金属纹。理化试验结果为：棒材的化学成分无异常；基体硬度符合资料要求。基体非金属纹。理化试验结果为：棒材的化学成分无异常；基体硬度符合资料要求。基体非金属纹。理化试验结果为：棒材的化学成分无异常；基体硬度符合资料要求。基体非金属夹杂物级别夹杂物级别夹杂物级别夹杂物级别A1A1A1A1，B1B1B1B1，C1C1C1C1，D1D1D1D1；裂纹两侧有氧化皮覆盖，且裂纹附近基体上有点状氧化；裂纹两侧有氧化皮覆盖，且裂纹附近基体上有点状氧化；裂纹两侧有氧化皮覆盖，且裂纹附近基体上有点状氧化；裂纹两侧有氧化皮
45、覆盖，且裂纹附近基体上有点状氧化物。裂纹两侧有明显的脱碳层，基体金相组织为回火索氏体物。裂纹两侧有明显的脱碳层，基体金相组织为回火索氏体物。裂纹两侧有明显的脱碳层，基体金相组织为回火索氏体物。裂纹两侧有明显的脱碳层，基体金相组织为回火索氏体 。（1 1 1 1）、结果与分析：）、结果与分析：）、结果与分析：）、结果与分析：上述试验结果表明棒材的用料和材质无异常。上述试验结果表明棒材的用料和材质无异常。上述试验结果表明棒材的用料和材质无异常。上述试验结果表明棒材的用料和材质无异常。从图从图从图从图1 1 1 1可以可以可以可以看出裂纹沿纵向扩展，由于裂纹两侧有明显的氧化物和脱看出裂纹沿纵向扩展，
46、由于裂纹两侧有明显的氧化物和脱看出裂纹沿纵向扩展，由于裂纹两侧有明显的氧化物和脱看出裂纹沿纵向扩展，由于裂纹两侧有明显的氧化物和脱碳层，且裂纹的尾部不尖锐，说明裂纹部位经历过很高的碳层，且裂纹的尾部不尖锐，说明裂纹部位经历过很高的碳层，且裂纹的尾部不尖锐，说明裂纹部位经历过很高的碳层，且裂纹的尾部不尖锐，说明裂纹部位经历过很高的温度，结合该棒材所经历的加工流程分析，认为该裂纹在温度，结合该棒材所经历的加工流程分析，认为该裂纹在温度，结合该棒材所经历的加工流程分析，认为该裂纹在温度，结合该棒材所经历的加工流程分析，认为该裂纹在热处理之前已形成，在随后的淬火、回火过程中有一定的热处理之前已形成，在
47、随后的淬火、回火过程中有一定的热处理之前已形成，在随后的淬火、回火过程中有一定的热处理之前已形成，在随后的淬火、回火过程中有一定的扩展。也就是说棒材表面的纵向裂纹是由原材料的锻造缺扩展。也就是说棒材表面的纵向裂纹是由原材料的锻造缺扩展。也就是说棒材表面的纵向裂纹是由原材料的锻造缺扩展。也就是说棒材表面的纵向裂纹是由原材料的锻造缺陷引起的。陷引起的。陷引起的。陷引起的。（2 2 2 2）、预防措施：）、预防措施：）、预防措施：）、预防措施：、在热处理之前可以通过无损检测筛选具有冶金缺陷的、在热处理之前可以通过无损检测筛选具有冶金缺陷的、在热处理之前可以通过无损检测筛选具有冶金缺陷的、在热处理之前
48、可以通过无损检测筛选具有冶金缺陷的原材料。原材料。原材料。原材料。、钢材改锻时严格按锻造工艺执行，避免产生折叠等锻、钢材改锻时严格按锻造工艺执行，避免产生折叠等锻、钢材改锻时严格按锻造工艺执行，避免产生折叠等锻、钢材改锻时严格按锻造工艺执行，避免产生折叠等锻造缺陷。造缺陷。造缺陷。造缺陷。例例例例2 2、根据以下内容分析渗碳件裂纹原因，并提出根据以下内容分析渗碳件裂纹原因，并提出根据以下内容分析渗碳件裂纹原因，并提出根据以下内容分析渗碳件裂纹原因，并提出改进措施。改进措施。改进措施。改进措施。某渗碳件外径某渗碳件外径某渗碳件外径某渗碳件外径800mm,800mm,壁厚壁厚壁厚壁厚25mm,25
49、mm,宽宽宽宽220mm,220mm,材料为材料为材料为材料为18Cr2Ni4A 18Cr2Ni4A 钢。生产工艺钢。生产工艺钢。生产工艺钢。生产工艺:锻造锻造锻造锻造机加工机加工机加工机加工渗碳渗碳渗碳渗碳空冷空冷空冷空冷淬火淬火淬火淬火低温回火低温回火低温回火低温回火粗磨。在粗磨两侧平面后粗磨。在粗磨两侧平面后粗磨。在粗磨两侧平面后粗磨。在粗磨两侧平面后,两侧出现裂纹两侧出现裂纹两侧出现裂纹两侧出现裂纹,见图见图见图见图1 1。渗碳温度渗碳温度渗碳温度渗碳温度930930,保温时间约保温时间约保温时间约保温时间约20h;20h;二次淬火温度约二次淬火温度约二次淬火温度约二次淬火温度约820
50、820。要。要。要。要求渗碳层深度求渗碳层深度求渗碳层深度求渗碳层深度3.5-5.0mm3.5-5.0mm。该材料成分分析见下表：该材料成分分析见下表：该材料成分分析见下表：该材料成分分析见下表：表表表表 化学成分化学成分化学成分化学成分w(%)w(%)C C SiSi MnMn P P S S Cr Ni Mo VCr Ni Mo V 0.22 0.28 0.35 0.02 0.025 1.48 3.5 0.019 0.011 0.22 0.28 0.35 0.02 0.025 1.48 3.5 0.019 0.011 金相检查，非金属夹杂物级别金相检查，非金属夹杂物级别金相检查，非金属夹杂