13.2 加热过程中产生的缺陷与控制

第十三章热处理缺陷与控制加热过程中产生的缺陷与控制热处理原理与工艺热处理缺陷与控制◆热处理缺陷的分类◆加热过程中产生的缺陷与控制◆退火和正火缺陷与控制◆淬火缺陷与控制◆回火过程中产生的缺陷与控制◆其他热处理过程中产生的缺陷与控制一、氧化和脱碳加热过程中产生的缺陷与控制全脱碳层显微组织为单一的铁素体相，而半脱碳层为全脱碳层的内边界至钢原始含碳量的组织处30Si2MnA钢脱碳层典型组织100×一、氧化和脱碳加热过程中产生的缺陷与控制一、氧化和脱碳加热过程中产生的缺陷与控制影响氧化和脱碳过程的因素：（1）加热介质：钢在无保护的空气中加热，随着温度的升高和时间的延长，

氧化和脱碳↑。（2）加热温度：加热温度↑，化学反应加剧，原子运动增强，氧化和脱碳↑（3）加热时间：加热温度和时间↑，氧化和脱碳↑（4）工件的化学成分：

当钢中碳含量较高时，钢表面脱碳现象比氧化现象更易发生；当钢中含有Si、Mo、Mn、Al等合金元素时，脱碳的概率增加；当钢中含有Cr、Si、Ti、Al等合金元素时，它们与氧原子的亲和力远比铁大，800~900℃较长时间加热时优先在晶界附近和氧结合形成氧化物，使加热过程中除了进行表面氧化以外，还沿晶界或其他通道向内扩散，即“内氧化”，导致晶界附近合金元素含量降低，奥氏体稳定性变小。一、氧化和脱碳加热过程中产生的缺陷与控制氧化和脱碳的预防与控制：（1）对于只能进行空气加热的情况，可以采用涂料保护、保护加热的方法；（2）采用保护气氛、真空加热等少、无氧化加热方式；（3）采用流态床、盐浴加热等氧化、脱碳程度较轻的加热方式；（4）加热前消除工件表面的水渍和锈斑；（5）采用高温短时快速加热。

一、氧化和脱碳加热过程中产生的缺陷与控制氧化和脱碳的补救方法：（1）机械加工法。浅的脱碳层可采用机加工（如磨削、车削等）或抛丸、喷砂等方法处理去除，但不能影响零件的使用尺寸和要求。抛丸或喷砂可同时强化表面，使表面产生压应力，提高零件的疲劳强度和使用寿命，具有较高的实际应用价值。（2）化学加工法。如采用硫酸或盐酸进行表面腐蚀，但需防止酸洗或浸泡时间太长导致“氢脆”现象的发生。对仅仅发生脱碳的零件可采用渗碳化学热处理来复碳，以补救表面碳含量的损失。

二、过热和过烧加热过程中产生的缺陷与控制典型过烧组织（50A钢）150×晶粒晶界已经熔化，碳化物呈现空洞二、过热和过烧加热过程中产生的缺陷与控制二、过热和过烧加热过程中产生的缺陷与控制影响过热和过烧的因素：（1）零件的原材料显微组织不良，如工具钢锻造、退火后球化组织不合格或碳化物偏析、有网状碳化物等，易产生过热过烧。（2）加热温度过高或保温时间过长，或者是仪表失控、温控设备失灵，造成温度过高，导致晶粒急剧长大，甚至晶界熔化。（3）零件在热处理设备加热区内放置不当，在靠近加热源（电极或者加热元件）附近产生过热乃至过烧，特别是在盐浴炉内加热时，其吊挂方式以及是否插入底部盐渣都有直接影响。（4）对于形状复杂以及截面尺寸变化大的零件，加热和放置方式选择不当，在零件的薄壁、尖角或尺寸较小位置处易产生过热或过烧现象。二、过热和过烧加热过程中产生的缺陷与控制过热和过烧的预防与控制：（1）应正确地制定并实施合理的热处理工艺，选择合适的加热温度和保温时间，降低加热速度或阶段升温；（2）防止设备的控温仪表失灵，要定期鉴定，确保其灵敏度；（3）合理装炉，尤其是零件在盐浴炉中加热时，其吊挂方式、与加热源（电极）的距离、是否插入底部盐渣等有直接影响；（4）零件必须在热处理设备中加热有效区进行加热，避免出现零件本身内外温差的增大。二、过热和过烧加热过程中产生的缺陷与控制过热的补救方法：

一旦产生晶粒粗大、马氏体粗大等过热组织，可以通过多次正火或退火消除，但石状断口等过热组织经一般正火、退火和淬火无法完全消除，必须采用高温变形细化晶粒，再和退火联合作用才能消除。

过烧使工件性能严重恶化，一旦出现，整批零件只能报废。三、加热不当引起的裂纹加热过程中产生的缺陷与控制在实际生产中，装炉温度及升温速度是加热时导致裂纹的重要原因