热处理工艺缺陷及其防止措施

江枫

钢热处理后的缺陷常有硬度不高、硬度分布不均匀、变形与开裂等。
1．硬度不足或出现软点
经淬火后零件硬度偏低和出现软点的主要原因是：
（1）亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体；
（2）加热过程中钢件表面发生氧化、脱碳，淬火后局部生成非马氏体组织；
（3）淬火时，冷却速度不足或冷却不均匀，未全部得到马氏体组织；
（4）淬火介质不清洁，工作表面不干净，影响了工件的冷却速度，致使未能全部淬硬。
如果材质及零件截面尺寸正常情况下，为防止淬火后零件硬度偏低最重要的是防止加热时零件表面脱碳。其中最有效的办法是采用盐浴或可控气氛或真空加热。若在一般空气电阻炉中加热，在确保零件烧透及组织转变的前提下力求尽量缩短加热时间。
2．零件变形与开裂
淬火工艺过程中零件变形是必然的，正常的，但零件出现表面裂纹导致表面或整体开裂是不允许的，一般作为废品处理（高碳钢淬火零件内部出现微裂纹，经回火后能消除的除外）。
（1）引起变形和开裂的原因
在淬火加热时零件由于热应力以及高温时材料强度降低延性增加会导致变形。对合金钢而言，由于其导热性较差，若加热速度太快，不仅零件变形大，甚至有开裂的危险。
在冷却过程中由于热应力与组织应力的共同作用，零件常出现变形，有的甚至出现表面裂纹。热应力是加热或冷却过程中，零件由表面至心部各层的加热或冷却速度不一样造成的。淬火冷却过程中零件表面存在的组织应力常为拉应力，所以其危害最大，它是在冷却过程中零件由表层至心部各层奥氏体转变为马氏体先后不一样造成的。
零件淬火后出现变形、开裂，热处理工艺不当是重要因素。如加热温度过高造成奥氏体晶粒粗大，合金钢加热速度快造成热应力加大，加热时工件氧化、脱碳严重，以及冷却介质选择不当，工件入冷却介质的方式不对等诸因素都会导致工件变形甚至开裂。但是在正常的淬火工艺下要从材质本身及前序冷热加工中寻找原因，诸如钢材内在夹杂物含量、化学成份、异常组织等超过标准要求，淬火之前工件表面存在裂纹、有深的加工刀痕，以及零件形状分布不合理等因素都会导致淬火过程中零件变形甚至开裂。
（2）防止淬火工艺过程零件变形、开裂的措施：
a）正确选材和合理设计。对于形状复杂、截面变化大的零件，应选用淬透性好的钢材，以便采用较缓和的淬火冷却方式。在零件结构设计中，应注意热处理结构工艺性。
b）淬火前进行相应的退火或正火，以细化晶粒并使组织均匀化，减少淬火内应力。
c）严格控制淬火加热温度，防止过热缺陷，同时也可减少淬火时的热应力。
d）采用适当的冷却方法，如双液淬火、马氏体分级淬火或贝氏体等温淬火等。淬火时尽可能使零件均匀冷却，对厚薄不均匀的零件，应先将厚大部分淬入介质中。薄件、细长杆和复杂件，可采用夹具或专用淬火压床控制淬火时的变形。
e）淬火后应立即回火，以消除应力，降低工件的脆性。