柱塞热处理工艺课程设计.docx

中北大学课程设计说明书1 前言热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。通过热处理可以改变材料的加工工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。这次课程设计是在材料科学基础、金属热处理工艺学、金属力学性能、失效分析等课程学习的基础上开设的，是理论与实践相结合的重要教学环节。通过该课程设计我们在综合运用所学专业知识能力方面得到训练，学会独立分析问题和解决问题的方法，提高工程设计意识和工程设计能力。总的来说本次热处理与工艺课程设计的目的有三个，（1）初步掌握典型零件部件生产工艺过程；（2）掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺指定原理；（3）理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处际问题，培养解决问题的能力。热处理工艺是机械加工过程中的一个重要环节，它与工件设计及其加工工艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所要求的多种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。设计热处理工艺之前，应该准确分析零件图，分析其工作条件，使用性能，技术要求等，才能为下一步材料的选择做准备。根据上一步的分析和对各种金属材料的学习，选择几种常用材料，并进行对比选择，选出最佳的材料进行下一步的工艺制定。要想设计出合理的热处理工艺，必须了解所选材料的合金化原理，相变温度以及零件的服役条件，技术要求等，从而制定出合理的退火、正火、淬火、回火的工艺参数。此外合理的选择热处理设备也是重点之一，准确的选择加热和冷却设备可以确保有效的利用资源。热处理工艺的最佳方案可以保证零件达到使用性能及质量稳定可靠、工序简单、管理方便、生产效率高、原材料消耗少、生产成本低廉，并能能到节能、环保的要求。但是单一的热处理工艺方案通常情况是很难达到这几个方面的要求，所以可以根据零件的技术要求，通过几种热处理工艺方案的合理结合达到。任何零件在进行完热处理工艺后都会产生各种程度的缺陷，所以最后的检验是非常必要的，通过检验才知道是否符合我们的技术要求，我们通过分析这种因素后才能确定出一种最佳的方案。2 零件图分析图1 柱塞零件图2.1 零件的服役条件该零件是一个柱塞泵柱塞的零件，该零件是细小的轴类零件，形状规则，尺寸精度、形位精度要求均较高。柱塞和套筒是柴油机喷油泵最主要构件，在使用时，燃油中的杂质和磨料会随同燃油以很高的压力和流速冲刷柱塞副的工作表面并造成异常磨损。柱塞的主要功能是传递小动力，其工作时需要承受不大的冲击载荷，不过要求有较高的强度和刚度。由于表面会磨损，所以必须有足够的硬度和耐磨性。2.2 零件的实效条件对于材料来说，其失效形式主要有：断裂、疲劳脱落及磨损等形式。2.3 零件的性能要求柱塞在使用过程中要求表面硬度高，为满足这一条件，可选用含碳量较低的合金结构钢，低碳合金结构钢用于渗碳件，通过表面渗碳淬火获取所需材料，使其表面具有较高硬度，而心部硬度不高，具有较高韧性。3 材料的选择合金结构钢常用于机器零件用的合金钢，常采用的合金元素Mn、Cr、Si、Ni、W、V、Ti、B等，这些元素可增加钢的淬透性，并使晶粒细化，这样可以是大截面零件经调质处理后，在整个截面上获得强韧结合的力学性能，同时，因淬透性的提高，可采用冷却烈度较小的油类来淬火，从而减少淬火时的裂纹和变形倾向。3.1 选材20Cr钢常用来制造负荷不大、小尺寸的一般渗碳件，如小轴、小齿轮、活塞销等，也可在调质状态下使用，制造工作速度较大并承受中等冲击载荷的零件。这个钢在渗碳时易过热，表面也容易出现渗碳体网。 20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢，用于截面在30mm以下、高速运转并承受中等或重载荷的重要渗碳件，如汽车、拖拉机的变速齿轮、轴等零件。 20Cr2Ni4钢用作大截面、较高载荷、交变载荷下工作的重要渗碳件，如内燃机车的主动牵引齿轮、柴油机曲轴等。20CrMnTi是低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，心部硬度为30-45HRC。此外，20CrMnTi的工艺性能较好，由于合金元素Ti的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火，且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小，适合于制造承受高速重载及冲击、摩擦的重零件，因此选用20CrMnTi钢是比较合适的。3.2 20CrMnTi钢化学成分及合金元素作用3.2.1 20CrMnTi钢化学成分见下表表1 化学成分表CMnSiCrS0.170.230.81.100.170.371.001.300.0353.2.2化学元素作用Cr元素: 主要是提高钢的淬透性, Cr元素固溶强化基体组织，并改善基体组织的回火性能和硬度。Mn元素：主要是提高钢的淬透性，Mn元素从基体组织中扩散到析出的渗碳体中，形成合金渗碳体,改善其硬度。Ti元素：主要是为了细化晶粒。3.2.3 20CrMnTi钢相变点表2 的相变点相变点Ac1Ac3Ar1温度7308206904 确定零件加工路线加工工艺主要包括机械加工和热处理工艺。机械加工是指通过机械加工精确去除多余材料的加工工艺。它直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。工艺流程为：下料锻造预备热处理机械加工渗碳淬火回火机械加工。5 热处理工艺方法的选择5.1 预备热处理 对预备热处理的改进主要有等温退火或等温正火以及先退火后正火等工艺方法。等温退火或等温正火是先将钢加热到43点以上，然后冷却到等温温度进行等温处理。再以不同冷却速度进行退火或正火的预处理工艺。退火后再正火可以使坯体组织细小均匀。而通过等温正火可以消除带状组织、降低硬度，对齿轮的加工处理及性能都有好的影响。正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。所以在此选用正火对低碳钢进行预备热处理。5.2 渗碳方法渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，渗碳后淬火、回火，心部保持良好韧性的同时提高工件的表面强度、耐磨性和硬度。因此采用甲醇-煤油滴注式渗碳法（甲醇为稀释剂，煤油为渗碳剂），甲醇-煤油滴注剂中煤油的含量一般在15-30范围内，高温下甲醇的裂解产物水、二氧化碳和甲烷、碳氧化，可使炉气成分和碳势保持在一定范围内，可以采用红外仪进行控制。然后采用遇冷淬火加回火的最终热处理。5.3 最终热处理一般以淬火+回火，作为最终热处理工艺。淬火提高硬度，但是塑性会降低。而回火可以改善塑性。一般分为高、中、低温回火。不同回火可以获得不同塑韧性的材料。通常，淬火+高温回火称之为调质处理，应用广泛。20CrMnTi钢的最终热处理工艺为了提高表面硬度，使过冷奥氏体进行马氏体（或贝氏体）转变，得到马氏体（或贝氏体）组织。然后配合以不同温度的回火，以提高工件的硬度、强韧性、弹性、耐蚀性和耐磨性等，获得所需的力学性能。因此采用淬火。20CrMnTi钢回火时可以使马氏体分解，转变成回火马氏体，淬火内应力得到部分消除，淬火时产生的微裂纹也大部分得到愈合。因此低温回火可以在很少降低硬度的情况下使钢的韧性得到显著提高，并提高钢的强度和耐磨性，使轴得到优异的机械性能。并且可以稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂，从而保证工件的形状、尺寸不变，因此采用低温回火。6 热处理工艺方法的选择6.1 正火工艺的选择6.1.1 加热速度加热速度主要与钢的成分、工件的尺寸和形状等因素有关。为防止变形开裂，应该适当控制加热速度。碳钢和低合金钢的中、小件的加热速度一般控制在100200/h；中、高合金钢形状复杂的或截面大的工件一般应进行预热或采用低温入炉进行随炉升温的加热方式，温度低于600700时加热速度为3070/h，高于此温度后控制在80100/h.根据本设计中的零件尺寸及形状的实际情况，采用低温入炉加热，加热速度为50100/h能够达到目的。6.1.2 加热温度20CrMnTi钢Ac3 约为825，通常的正火加热温度为Ac3+(3050) .在实际生产中，正火加热温度常常略高于上述温度。为促使奥氏体均匀化，增大过冷奥氏体的稳定性,选择的加热温度在930。6.1.3 保温时间选定的依据：加热时间可按下列公式进行计算： T=aKD 。式中T为加热时间（min），K反映装炉时的修正系数，通过查手册取K=1.4,a为加热系数min/mm,可参见表4.1选取a=1.51.8，D为工件有效厚度（mm），工件厚度=（工件最厚处直径+工件最薄处直径）/2，可得D=23mm T=1.61.4(16+5+5+22+5+5)=58min60min表3 热处理工件装炉系数工件装炉位置装炉系数K工件装炉位置装炉系数K1111.4241.42.21.32.01.71.8表4 碳钢和合金钢在各种介质中的加热系数（值)钢材每1mm有效厚度的加热时间空气电阻炉盐浴炉碳钢0.91.1min2530s合金钢1.31.6min5060s1520s（一次预热）高速钢-815s（二次预热）6.1.4 冷却速度与最终组织冷却速度对钢退火后的组织与性能影响的一般规律是：冷却速度越大，奥氏体分解温度越低，则珠光体转变产物越细，应力越大，硬度越高。冷却过慢，会出现大块铁素体，造成工件过软。正火工件一般为空冷，对渗碳钢及大件等正火有时采用吹风冷却，甚至喷雾冷却。这里采用空冷。6.1.5 最终组织正火所得到的组织是珠光体型组织或者说是铁素体和渗碳体的机械混合物。正火的珠光体是在较大过冷度下得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体数量较多，珠光体的片层间距较小。 晶粒度：56级。6.1.6 正火工艺曲线时间min60min空冷930温度图2正火工艺曲线6.2 渗碳工艺的制定6.2.1 加热速度加热速度主要与钢的成分、工件的尺寸和形状等因素有关。为防止变形开裂，应该适当控制加热速度。碳钢和低合金钢的中、小件的加热速度一般控制在100200/h；中、高合金钢形状复杂的或截面大的工件一般应进行预热或采用低温入炉进行随炉升温的加热方式，温度低于600700时加热速度为3070/h，高于此温度后控制在80100/h。根据本设计中的零件尺寸及形状的实际情况，采用低温入炉加热，加热速度为50100/h能够达到目的。6.2.2 渗碳温度 由式 D=0.162e（-16575/T）可知，随着渗碳温度升高，碳在钢中的扩散系数呈指数上升，渗碳速度加快；但渗碳温度过高会造成晶粒长大，工件畸变增大，设备寿命降低等负面影响。所以渗碳温度常控制在900950。选择气体渗碳，加热940.6.2.3 渗碳时间渗碳深度d可按下式近似计算： d=kt-D/t-D/ 式中 d渗碳深度 k渗碳速度因子 t渗碳时间 D扩散系数 碳传递系数经验计算按0.150.2mm/h来计算时间。渗层为0.81.2mm,则渗碳时间T=56h,取300min。6.2.4 渗碳方法甲醇-煤油滴注式渗碳法（甲醇为稀释剂，煤油为渗碳剂）。甲醇-煤油滴注剂中煤油的含量一般在15%30%范围内，高温下甲醇的裂解产物H2O，CO2，煤油的裂解产物为CH4和C，可使炉气成分和碳势保持在一定范围内，可以采用红外仪进行控制。表5 常用有机液体的渗碳特性名称分子式碳当量/g碳氧比渗碳反应式用途甲醇CH3OH-1CH3OHCO+2H2稀释剂乙醇C2H5OH462C2H5OHC+CO+3H2渗碳剂异丙醇C3H7OH303C3H7OH2C+CO+4H2强渗碳剂乙醚C2H5OC2H524.74C2H5OC2H53C+CO+5H2强渗碳剂丙醚CH3COCH3293CH3COCH32C+CO+3H2强渗碳剂乙酸乙酯CH3COOC2H3442CH3COOC2H33C+CO+5H2渗碳剂煤油航空煤油，灯用煤油 主要成分: C9-C14和C11-C17850以下裂解不充分，含有大量烯烃（乙烯，丙烯），容易产生炭黑和结焦。应在900950使用，高温下理论分解式为：n1(C11H24-C13H36)n2CH4+n2C+n3H2强渗碳剂表6 强渗时间、扩散时间及渗碳层深度要求渗层深度/mm不同温度下的强渗时间强渗后的渗层深度/mm扩散时间/h扩散后的渗层深度/mm9201093010 94010 0.40.740min30min20min0.200.25约10.50.60.60.91.5h1.0h30min0.350.40约1.50.70.80.81.22h1.5h1h0.450.55约20.91.01.11.62.5h2h1.5h0.600.70约31.21.3注：若渗碳后直接降温淬火，则扩散时间包括降温及降温时停留时间。图3 煤油-甲醇滴注式渗碳工艺曲线6.2.5 冷却方式与渗碳后的组织随炉降温或将工件移至等温槽中预冷，然后直接淬火。组织为，表面：碳化物+珠光体+铁素体心部：珠光体+铁素体6.2.6 滴注式渗碳操作要点及注意事项.渗碳工件表面不得有锈蚀、油污及其他污垢。.同一炉渗碳的工件，其材质、技术要求、渗后热处理方式应相同。.装料时应保证渗碳气氛的流通。.炉盖应盖紧，减少漏气，炉内保持正压，废气应点燃。.每炉都应用钢箔校正碳势，特别是在用CO2红外仪控制和采用煤油做渗碳剂时。.严禁在750以下向炉内滴注任何有机溶液。每次渗碳完毕后，应检查滴注器阀门是否关紧，防止低温下有机液体滴入炉内造成爆炸。6.3 淬火6.3.1 淬火温度淬火温度：760780 依据：20CrMnTi为低碳钢，加热温度T=Ac1+3050.故为770。6.3.2 加热时间和保温时间的确定加热与保温时间由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（1）、透热时间（2）以及组织转变所需时间（3）组成。1+2由设备功率、加热介质以及工件尺寸、装炉数量等决定，3则与钢材的成分、组织以及热处理技术要求等有关。计算加热时间一般由工件的“有效厚度”乘以加热系数，即： t=KD 式中，t加热时间（min或s） 加热系数（min/mm或s/mm) D工件有效厚度（mm） K工件装炉条件修正系数，通常用1.01.5计算得到加热时间t=30min该公式是淬火加热、保温时间的经验公式，当工件形状简单时，采用到温如炉加热方式，及公式计算出的时间为保温时间。由于工件是渗碳后直接淬火，该公式计算的保温时间依然适用。6.3.3 冷却方式与淬火后组织选择淬火冷却方式为油淬，在保证淬硬层深度的前提下，减小工件变形开裂倾向。组织为，表面：高碳马氏体+碳化物+残余奥氏体 心部：低碳马氏体+残余奥氏体6.3.4 淬火工艺曲线920-940渗碳温度/直接淬火30min 淬火温度850-870保温5-6h空冷时间/min图4 淬火工艺曲线6.4 回火6.4.1 回火目的低碳钢回火时可以使马氏体分解，转变成回火马氏体，淬火内应力得到部分消除，淬火时产生的微裂纹也大部分得到愈合。因此低温回火可以在很少降低硬度的情况下使钢的韧性得到显著提高，并提高钢的强度和耐磨性，使轴得到优异的机械性能。并且可以稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂，从而保证工件的形状、尺寸不变。6.4.2 回火温度回火温度：16010.由于20CrMnTi钢主轴要求表面具有很高的硬度、耐磨性，同时要求心部具有较好的塑性和韧性。因此低温回火可以满足性能要求，故选择低温回火。T取16010。6.4.3 加热方式采取快速加热方式，可以减少工件加热时间，回火后硬度下降较低，即加热到160后将工件放入电阻炉。6.4.4 保温时间保温时间：90min.表7 空气回火炉保温时间表有效厚度/mm2020404060608080100保温时间/min3060609090120120 1501501806.4.5 冷却方式与回火组织出炉空冷。组织为，表面：回火马氏体+碳化物+残余奥氏体。心部：回火马氏体+残余奥氏体。6.4.6 回火工艺曲线保温90min20CrMnTi回火工艺曲线空冷温度/时间150200图5 回火工艺曲线7 热处理设备选择7.1热处理设备选型的原则1) 少品种大批量生产的热处理设备的选型：对于少品种大批量热处理件的生产，应依据工艺要求，优先考虑组建各类全自动热处理生产线，选用安全可靠、生产率高、运行成本低的连续式热处理设备。2) 批量生产的热处理设备的选型 ：对于批量热处理件的生产，原则上应以连续式热处理生产线为主；但由于热处理件的品种规格较多，工艺和生产量常需调整，因此所选设备应便于工艺和生产调整。3) 多品种单件生产的热处理设备的选型：对于多品种单件热处理的生产，宜选用周期式热处理设备，或以周期式热处理设备组建局部机械化、自动化联动线的方式。汽车齿轮类渗碳零件，大批量生产时，一般选用推杆式连续渗碳淬火自动线；中批量生产时，选用密封箱式炉组成联动线；小批量生产时，应优先选用密封箱式炉完成神探淬火，尽量避免使用井式渗碳炉，致使工件在空气介质中入油淬火带来的表面氧化脱碳。7.2 正火的设备因为正火温度在920-940范围内，所以采用中温炉即可，根据工件尺寸及加热温度选择Rx3-30-9型中温箱式电阻炉。这类炉子的炉料一般在空气中加热，无装出料机械化装置，供小批量的工件淬火、正火、退火等常规热处理。图6 Rx3-30-9型中温箱式电阻炉表8 中温箱式电阻炉产品规格及技术参数 型 号功率/kW电压/V相数最高工作温度/炉膛尺寸（长宽高）/mm炉温850时的指标空载损耗/kW空炉升温时间/h最大装载量/kRX3-15-915380195060030025052,580RX3-30-930380395095045035072,5807.3 渗碳设备对于渗碳设备选用井式渗碳炉，这类炉子的结构实际上是在井式炉炉膛中再加一密封炉罐，专为周期作业的渗碳、渗氮、碳氮共渗等所用。因此选用井式气体渗碳炉RQ3-25-9。图9 RQ3-15-9型号的井式气体渗碳炉表9 井式气体渗碳炉产品规格及参数7.3 淬火设备 渗碳后的零件采用从渗碳温度随炉降温到适宜的淬火温度，经一段保温均热后直接淬火（水或油）的热处理工艺。因此淬火设备与渗碳炉相同。7.4 回火设备为了防止工件回火时氧化采用真空回火炉.8 工装设计（夹具、辅具等）8.1 热处理夹具的选择原则符合热处理技术条件：保证零件热处理加热，冷却，炉气成分均匀度，不致使零件在热处理过程中变形。符合经济要求：在保证零件热处理质量符合热处理技术要求时，确保设备具有高的生产能力。夹具应具有质量轻，吸热量少，热强度高及使用寿命长的特点。符合使用要求：保证装卸零件方便和操作安全。热处理夹具： 由于柱塞零件尺寸较小，为92mm，属于短轴，要求表面淬硬层有一定深度，表面要完全淬透，又由于零件不易悬挂，因此可以将工件放在如下图所示的挂具，在保证工件表面硬度和淬硬层要求的前提下又便于工件的取放，淬火所用垫具，挂具如下图所示：图10 零件热处理挂具和垫具8.2 清洗设备的选择零件在热处理前需清除锈斑、油污、污垢、切削冷却液和研磨剂等，以保证不阻碍加热和冷却，不影响介质和气氛的纯度。以防零件出现软点、渗层不均匀、组织不均匀等影响热处理质量的现象。热处理后也常需清洗，以去除零件表面残油、残渣和炭黑等附着物，以保障热处理零件清洁度、防锈和不影响下道工序加工等要求。根据零件对清洁度要求、生产方式、生产批量及工件外形尺寸选用相应的清洗设备。一般清洗机常用于清除残油和残盐，可分为间歇式和连续式两种。前者有清洗槽、室式清洗机，强力加压喷射式清洗剂等；后者有传送带式清洗机及各类生产线、自动线配置的悬挂输送链式、链板式、推杆式和往复式等各类专用清洗设备。室式清洗机它主要用于批量不大的中小零件。输送带式清洗机，适用于批量较大的小型零件。根据生产特点，小批量的中小型零件，可以选用室内清洗机。图11 室式清洗机结构图9 检验设备及方法选择9.1 外观检查一般热处理工件均用肉眼或低倍放大镜观察表面由无裂纹、烧伤、碰伤、麻点、腐蚀、锈斑等。重要工件检查裂纹可用碰力、着色、超声波探伤等方法。对表面允许喷砂铸工件可浸油后喷砂直接观察9.2 硬度检查1.正火、退火、调质零件的硬度检查用布氏硬度计。渗碳包括渗层表面，防渗部位及心部硬度，一般用洛氏硬度。淬火处理零件用洛氏硬度计。对于本件硬度检查标准如下：预先热处理：退火件检查按图纸或工艺文件规定的硬度值剂检查方法进行硬度检查。最终热处理：应使硬度值达到所要求的5863HRC。2.如果上述硬度计无法检验时，用超声波硬度计检查。对于要求不严格的淬火件可用挫刀与标准试样进行比较。 3.注意硬度检查的位置，应在零件的主要部位，根据工艺流程或由检验人员确定，一般为1-3处，每处不少于三点，但必须注意，不得破坏工作面。4.检查硬度时应正确操作硬度计。被检验零件表面必须平滑，不能有氧化皮或油污。检验前零件可用砂纸或挫刀磨光。打硬度时零件应放平，使被测零件的被测面垂直于压的轴线。9.3 金相检查低碳合金钢正火后组织为均匀分布的珠光体和铁素体。若组织中有点状和细片状珠光体及粗片状珠光体，都是不正常组织。碳化物网要求小于等于2级，珠光体为25级。渗层碳化物的形态及分布，残留奥氏体数量，有无反常组织。心部组织是否粗大及铁素体是否超出技术要求等，一般在显微镜下400倍观察。 淬火后一般得到马氏体组织，由于奥氏体化温度不同，马氏体形态的大小不一样，一般分为8级，1级属于奥氏体化温度偏低，淬火组织是是隐晶马氏体+细针状马氏体和不大于5%的铁素体。而8级属于过热组织，是粗大的板条状马氏体+片状马氏体。正常淬火是2至4级，其组织为细小的板条马氏体+片状马氏体。之后用金相显微镜观察，确定所属等级。9.4 渗层深度 打断试样，研磨抛光，用硝酸酒精溶液侵蚀直至显出棕色渗碳层。用带刻度尺的放大镜测量。10 热处理缺陷分析10.1 正火缺陷分析1.网状碳化物过共析钢正火冷却速度不够快时，碳化物呈网状或断续网状分布在奥氏体晶界。可加快冷却速度，采用鼓风机冷却等。2粗大魏氏体组织加热温度过高，奥氏体晶粒粗大，冷速又较快的中碳钢中常出现粗大魏氏体组织，其铁素体呈片状羽毛或三角形分布在原奥氏体晶粒内。可通过正火使晶粒细化。3.带状组织亚共析钢中的铁素体和珠光体呈带状交替分布。4.零件产生较大的内应力和变形零件形状复杂，由于正火冷却速度较快，使零件产生较大的内应力和变形，甚至开裂。可采取退火消除。10.2 渗碳缺陷分析1.表层粗大块状或网状碳化物。产生原因是：渗碳剂活性太高或渗碳保温时间过长。可降低渗剂活性，当渗层要求较深时，保温后期是的那个降低渗剂活性。2.表层大量残留奥氏体。产生原因是：淬火温度过高，奥氏体中碳及合金元素含量较高。可降低渗碳剂活性，降低淬火温度。3.渗层深度不够。产生原因是：炉温低；渗层活性低；炉子漏气或渗碳剂的成分不正常。应加强炉温校验，及炉气成分或渗碳剂成分的监测。4.渗层过高。产生原因是：碳势偏高，温度过高或渗期太长、可降低碳势，检查炉温。调整工艺。5.渗层深度不均匀。产生原因是：炉温不均匀；炉内气氛循环不良；升温过程中工件表面氧化；炭黑在工件表面沉积；工件表面氧化皮等没有清理干净。应重新进行热处理6.开裂。是渗碳后慢冷时组织转变不均匀所致。应重新做。10.3 淬火缺陷分析（1）形状畸变。原因：1）加热温度不均匀，形成的热应力引起畸变。2）淬火冷却的不同时性形成热应力和组织应力引起畸变和残余应力松弛。减少畸变途径：1）降低淬火加热温度；2）缓慢加热或对工件预热；3）静止加热法；4）采取等温淬火或分级淬火等。（2）淬火开裂。原因：1）冷却不当；2）严重表面脱碳引起网状裂纹；3）淬火加热温度过高，引起晶粒粗化。4）过烧裂纹；5）淬火后未及时回火等。防止裂纹措施：1）改进工件结构；2）正确进行预先热处理；3）合理选用淬火介质和淬火方法等。（3）硬度不足。原因及控制措施如下表：表10 淬火硬度不足及制止措施序号淬火硬度不足的原因控制措施1介质冷却能力差，工件表面有铁素体、非马氏体组织1. 采用冷速较快的淬火介质2. 适当提高淬火加热温度2淬火加热温度低，或预冷时间长，淬火冷却速度低，出现非马氏体组织1. 确保淬火加热温度正常2. 减少预冷时间3亚共析钢加热不足有未溶解铁素体严格控制加热温度、保温时间和炉温均匀性4碳钢或低合金钢采用油水双介质淬火时，在水中停留时间不足，或从水中提出零件后在空气中停留时间过长严格控制零件在水中停留时间及操作规范5刚的淬透性差，工件截面尺寸大，不能淬硬采用淬透性好的钢6高碳高合金钢淬火加热温度高，残余奥氏体稳定化降低淬火加热温度或采用深冷处理7等温时间过长，引起奥氏体稳定化严格控制分级或等温时间8表面脱碳采用可控气氛加热或其他防脱碳措施9合金元素内氧化，表层淬透性下降，出现非马氏体组织1. 降低炉内气氛中氧化性组织含量2. 选用冷速快的淬火介质10.4 回火缺陷分析（1）回火硬度偏高。原因：回火温度低，时间不够；措施：调高回火温度，延长回火时间。（2）回火硬度低。原因：回火温度过高，淬火组织中由非马氏体；措施：降低回火温度，改进淬火工艺，提高淬火硬度。（3）回火脆性。原因：在回火脆性区回火，回火后未快冷引起第二类回火脆性；措施：避免第一类回火脆性区回火，在第二类回火脆性区回火后快冷。（4）网状裂纹。原因：回火加热速度过快，表层产生多向拉应力；措施：采用较缓慢的回火加热速度。11 小结通过这次热处理工艺设计，我在多方面都有所提高。