《热处理原理与工艺》 课件 第十三章 热处理缺陷与控制

第十三章热处理缺陷与控制热处理缺陷的分类热处理原理与工艺热处理缺陷与控制重要意义：

热处理可以使材料具有一定的性能，充分发挥材料的潜力，显著提高零件的产品质量，延长使用寿命，满足使用过程和工作条件的需求。但如果带有热处理缺陷的产品投入使用，可能会导致整机乃至整条生产线发生重大事故，造成巨大经济损失甚至灾难性后果。工程历史上由于零件问题造成的重大事故时有发生，如1986“挑战者号”航天飞机失事，原因就是火箭推进部件密封装置的O形环在低温下丧失了弹性，起不到密封的作用，导致炽热气体泄漏，点燃储仓内的燃料产生爆炸。对热处理缺陷应以预防和控制为主，一旦已发生，必须根据缺陷情况作出正确的决策，即报废还是补救。

从工程师的角度，对于风险的控制表现在三个方面：完美的设计、过程控制、恰当的应急预案。热处理缺陷与控制任何一个重大工程项目都是由各个细微的零件所构成，如果可以更早的发现缺陷，并及时作出更为专业的判断，也许悲剧就可以避免。

作为工程技术人员，掌握这些零件可能出现的问题及其背后的原因，才能让工程技术更好地造福人类。工程师的责任意识是工程伦理的核心内涵热处理缺陷与控制◆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热处理缺陷的分类◆按热处理缺陷表现形式分类：热处理裂纹、热处理变形、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性、其他缺陷热处理裂纹——第一类热处理缺陷热处理变形——第二类热处理缺陷热处理缺陷的分类◆按热处理工艺类别分类：普通热处理、化学热处理、表面热处理、特种热处理热处理缺陷的分类◆按热处理缺陷产生原因分类：热处理前（零件设计问题、原材料缺陷、热处理前加工缺陷）热处理中（热处理工艺不合理、其他原因）热处理后（后续加工工序不当、使用不当）热处理中：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。装炉温度和升温速度必须严格控制，也可采用预热或分段加热的方法，有效避免工件的开裂。零件在热处理加热时表面增碳或脱碳、过热或过烧也会引起热处理裂纹。有效控制氧化、脱/增碳、过热、过烧。第十三章热处理缺陷与控制退火和正火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、黑脆（石墨化）退火和正火缺陷与控制

碳素/低合金工具钢在退火后，如果硬度很低但脆性很大，一折即断，断口呈灰黑色，这种缺陷叫“黑脆”、“黑斑”或“墨脆”。其金相组织特点是在石墨碳周围存在大块铁素体。产生原因：主要是由于退火加热温度过高，冷却缓慢，在石墨化温度范围长时间停留，珠光体转变按更稳定的Fe-G平衡相图进行，导致部分渗碳体转变成石墨。一、黑脆（石墨化）退火和正火缺陷与控制危害：石墨本身强度、塑性极低，对基体有割裂作用，因此对工件的强度、塑性危害很大。若对出现黑脆的刀具进行淬火，易出现软点，导致崩刃及早期磨损。影响因素：钢中碳含量过高，锰含量过低，含有促进石墨化的元素（如硅、铝）等，均会促进石墨化，黑脆↑发现黑脆的工件只能报废，不能返修。二、魏氏组织亚共析钢过共析钢（针状先共析铁素体）（针状先共析渗碳体）

魏氏组织是一种沿母相特定晶面析出的针状组织，由奥地利矿物学家A.J.Widmanstatten于1808年在铁-镍陨石中发现的，因此魏氏组织可用W表示。退火和正火缺陷与控制二、魏氏组织a）奥氏体晶粒度为0-1级的粗晶粒b）奥氏体晶粒度为7-8级的细晶粒先共析铁素体（渗碳体）的形态与转变温度及碳含量的关系

某些特定成分的钢种在奥氏体晶粒过于粗大、一定冷却速度下才会生成魏氏组织。退火和正火缺陷与控制二、魏氏组织补救方法：可用稍高于Ac3温度完全退火或正火来消除。

魏氏组织严重的工件，采用双重正火工艺（第一次正火温度较高，第二次正火温度较低）来补救。危害：降低钢的强度，尤其是塑性和冲击韧性。产生原因：退火或正火钢中出现粗大魏氏组织主要是由于加热温度过高所造成的。退火和正火缺陷与控制三、反常组织亚共析钢中，在先共析铁素体晶界上出现粗大的渗碳体，珠光体片间距也很大。退火和正火缺陷与控制

ωC=0.5%，加热温度为850℃ωC=1.2%，加热温度为970℃过共析钢中，在先共析渗碳体周围出现很宽的铁素体条，且先共析渗碳体网也很宽。三、反常组织上述组织和正常组织相反，被称为反常组织。产生原因：当亚共析钢或过共析钢退火时，在Ar1温度点附近冷却过慢，或在略低于Ar1温度（例如低10℃）下长时间停留，会产生反常组织。危害：反常组织将造成淬火软点。补救方法：重新进行退火。退火和正火缺陷与控制四、网状组织网状组织主要是指网状铁素体（亚共析钢）或网状渗碳体（过共析钢）。退火和正火缺陷与控制82B热轧盘条表面产生的网状渗碳体四、网状组织产生原因：由于加热温度过高、冷却速度过慢所引起的。危害：会降低钢的力学性能，尤其是网状渗碳体，而且在后续淬火加热时很难消除，因此必须严格控制。补救方法：网状组织一般采取先正火，然后再按正确工艺重新退火的方法消除。退火和正火缺陷与控制五、球化不良正常球化组织：退火和正火缺陷与控制奥氏体化不完全，提高退火温度或延长退火时间五、球化不良黑乎乎比较细的珠光体（还是正火态）欠退火组织：T12球化退火退火和正火缺陷与控制大量细片状珠光体，只出现少量细小碳化物五、球化不良严重欠退火组织：T12球化退火提高退火温度退火和正火缺陷与控制比较粗大的片状珠光体，这应该不是原始组织，因为原始正火态应该比较细小，应该是奥氏体缓慢冷却过程形成的，说明球化温度过高了五、球化不良T12球化退火退火和正火缺陷与控制危害：球化不完全的工件硬度偏高；

在后续淬火加热时，其片状珠光体易溶入奥氏体，使奥氏体碳含量提高，导致淬火后残余奥氏体量增多，淬火开裂倾向增大。补救方法：

正火和一次球化退火，也可重新进行球化退火。五、球化不良退火和正火缺陷与控制六、硬度过高退火和正火缺陷与控制退火后硬度过高常出现在碳含量高于0.45%的中、高碳钢锻件中。产生原因：（1）如果退火时的加热温度过高，冷却速度较快，特别是对合金元素含量较高、过冷奥氏体稳定的钢，就会出现珠光体组织偏多、偏细，甚至出现索氏体、马氏体等组织，导致硬度高于规定的硬度范围。（2）如果球化退火时等温温度偏低，冷速偏快，球化不充分或碳化物弥散度过大，也会造成硬度偏高。（3）有时硬度偏高也和装炉量过大、炉温不均有关。

补救方法：重新退火。第十三章热处理缺陷与控制淬火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、淬火应力、变形及开裂淬火缺陷与控制淬火应力：钢在热处理时，由于急冷、急热或工件各部位温度不同生成不同组织或产生比容差异，而导致的内应力。热应力：由于加热或冷却不均匀而导致各部分热胀或冷缩不一致引起的应力。相变应力：由于相变组织的差异或相变的不同时性引起的应力。

当淬火应力超过材料的屈服强度时，工件将产生不同程度的变形。当淬火应力超过材料的抗拉强度时，工件就会产生裂纹，甚至完全断裂。

但若在淬火工件表面形成残余压应力，却能有效提高其力学性能，特别是疲劳强度，从而提高工件的使用寿命。尽可能降低热处理应力：①选用淬透性好的钢。②设计零件时，尽量避免应力集中。③工艺上：一次或多次预热；

降低淬火温度；

预冷淬火；

分级淬火；

等温淬火等。一、淬火应力、变形及开裂淬火缺陷与控制一、淬火应力、变形及开裂淬火缺陷与控制淬火应力的消除：

（1）热处理法

回火是最常用的方法。但回火会引起材料的组织变化、硬度下降和其他力学性能的变化。（2）机械作用法

静态应力处理法、冲击应力处理法、振动处理法等。它一般不改变材料的微观组织和力学性能，但不可能使残余应力完全消除。1）工件设计合理、选材正确；2）合理选用预备热处理工艺，为淬火前作好组织准备；3）控制淬火加热温度和保温时间，防止晶粒粗大；4）采用适当的淬火冷却方法；5）淬火后及时回火。淬火缺陷与控制一、淬火应力、变形及开裂淬火变形及开裂的解决措施：一、淬火应力、变形及开裂淬火缺陷与控制淬火变形的校正：（1）热处理校正法

加热急冷收缩处理法

钢的淬火胀大变形（2）机械校正法

冷压校正加压回火校正热点校正锤击校正二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制1.硬度不足

一般是指工件在较大区域内的硬度达不到技术要求。原因：（1）加热工艺不当，如加热温度过低，保温时间不足等。（2）冷却不当，如淬火后工件从淬火介质中取出时温度过高等。（3）操作不当，如预冷淬火时预冷时间过长，双液淬火时出水过早或入油前空气中停留时间过长等。（4）残余奥氏体量过多，如过共析钢、合金钢的淬火加热温度过高等。（5）表面脱碳。（6）淬透性差。二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制1.硬度不足

对策：出现硬度不足时，应分析其原因，采取相应的措施：（1）加热时表面脱碳导致硬度不足的，应采用保护气氛加热。（2）对于因加热温度过高或过低引起的硬度不足，可以再重新淬火（返修）。但重淬前应对工件进行一次退火、正火或高温回火以消除淬火应力，防止重淬时产生更大的淬火变形甚至开裂。二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制2.硬度不均匀即工件淬火后有软点。软点是指淬火工件在局部区域出现硬度偏低的现象。原因：（1）加热不均匀，如炉温不均匀、加热温度偏低或保温时间不足等。（2）冷却不均匀。（3）淬火前原始组织不均匀。（4）淬透性差。（5）工件表面不清洁。T12A钢加热不足的显微组织1-细针马氏体2-托氏体3-珠光体（6）工件表面局部脱碳或者渗碳件表面碳浓度不均匀。二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制2.硬度不均匀对策：（1）淬火前采用机械加工去掉脱碳层，按要求部位涂覆防渗涂料；（2）保持淬火冷却介质的清洁或更换淬冷烈度高的淬火冷却介质；（3）工件装炉要合理，分散冷却；（4）对于工件表面有氧化皮及污垢、淬火介质中有杂质以及冷却介质的搅动不够而产生的软点，可以进行一次回火，重新淬火补救；（5）对尚未成型加工的工件，为了消除碳化物偏析或粗大，可用不同方向的锻打来改变其分布及形态；（6）对粗大组织可再进行一次退火或正火，使组织细化及均匀化。二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制3.组织缺陷根据服役条件，有些工件除要求一定硬度外，还要求金相组织达到一定的标准级别。原因及对策：

（1）马氏体组织粗大。

对因为淬火前热加工所残留的过热组织遗传造成的马氏体粗大，需要在淬火前采用退火等办法消除过热组织，然后按正确的淬火工艺淬火。（2）游离铁素体过多。

对于亚共析钢，加热不足或淬火冷却速度不够，均会造成游离铁素体过多。二、淬火过程中产生的其他缺陷淬火缺陷与控制3.组织缺陷原因及对策：（3）网状组织。

碳素/合金工具钢因原始组织不理想（如淬火前网状碳化物未除掉），或因淬火加热、冷却不当（如冷速慢导致沿奥氏体晶界析出托氏体等非马氏体组织），均会出现网状组织，使性能变差。水泵轴示意图及其心部金相组织

（4）残余奥氏体量过多。

高碳钢工件（如工具）通常对残余奥氏体量有一定要求，如果过量，会使工件强度、硬度降低。第十三章热处理缺陷与控制回火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、回火脆性回火过程中产生的缺陷与控制第一类回火脆性（250~350℃）——低温回火脆性第二类回火脆性（400~550℃）——高温回火脆性第一类回火脆性──几乎所有的钢均存在第一类回火脆性（250~350℃）第二类回火脆性──

含Ni、Cr、Mn等的合金钢（400~550℃）回火过程中产生的缺陷与控制一、回火脆性回火过程中产生的缺陷与控制1.第一类回火脆性的控制方法

降低钢中杂质元素含量;

用Al脱氧或加入Nb、V、Ti等细化奥氏体晶粒；加入Mo、W等能减轻第一类回火脆性的合金元素；加入Cr、Si可调整发生第一类回火脆性的温度范围，使之避开所需的回火温度；工艺上采用形变热处理、亚温淬火和循环热处理等措施减小晶粒度，降低晶界的平均杂质含量，能够减小钢的第一类回火脆性；采用等温淬火工艺代替淬火加回火工艺；如已出现第一类回火脆性，补救措施为按热处理工艺规范重新淬火，另选温度回火，避开回火脆性区。一、回火脆性回火过程中产生的缺陷与控制2.第二类回火脆性的控制方法在钢中加入0.2~0.5%Mo或0.4~1.0%W等；减少钢中杂质含量；以Al脱氧或加入V、Ti等元素细化奥氏体晶粒；高温回火后快冷或尽量缩短零件在脆性温度的停留时间并回火后快冷；采用亚温淬火；采用形变热处理方法，细化奥氏体晶粒并使晶粒呈锯齿状，增大晶界面积，减轻回火时杂质元素向晶界的偏聚；如已出现第二类回火脆性，可以采取重新加热回火，回火后快冷的方法消除。二、回火裂纹回火过程中产生的缺陷与控制回火裂纹是指淬火后的工件在回火过程中，由于回火温度不均匀、回火不足、淬火后未及时回火、回火加热过快或回火后急冷等而产生裂纹。

通常回火裂纹产生于应力集中处，尤其是工件上的锐角、棱边、凹槽等。

对策：

在回火过程中，加热速度要尽可能慢，回火后要缓慢冷却，如有必要可在炉内冷却。对于有脱碳层的工件，应在回火前将其磨削掉。三、回火硬度不合格回火过程中产生的缺陷与控制回火硬度不合格主要包括回火硬度过高、回火硬度不足以及回火硬度不均匀。

1.回火硬度过高主要原因是回火不足，包括回火温度过低、保温时间不足。

为防止回火硬度偏高，可以采取提高回火温度、延长回火时间的措施进行控制。

回火后硬度过高可按回火规范重新回火。三、回火硬度不合格回火过程中产生的缺陷与控制2.回火硬度不足回火后工件硬度不足的主要原因是：淬火后硬度过低，未经检查而按正常规范回火；回火温度过高，造成马氏体的分解而降低了硬度；油淬后工件未经清洗，回火时由于表面污垢的燃烧而引起局部硬度过低；高速钢及其他二次硬化型钢的回火温度过低（400℃以下）。为控制回火硬度偏低，可降低回火温度。3.回火硬度不均匀

回火硬度不均的原因主要是回火炉温不均、装炉量过多或者炉气循环不良。四、回火变形回火过程中产生的缺陷与控制回火变形主要是由于回火前工件内应力不平衡，回火时应力松弛或产生应力重新分布所致。

对已经发生回火变形的工件进行补救，可采用机械校正法，如回火校正法、热点校正法。第十三章热处理缺陷与控制其他热处理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、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制1.表面硬度不足、软点、软带

原因：

原材料含碳量低（质量分数≤0.3%）或表面严重脱碳、贫碳，感应淬火后形成了低碳马氏体组织；

成分偏析、组织粗大或分布不均匀，需要更高的加热温度和更长的加热时间，导致在正常加热工艺下组织转变不完全；

加热比功率较小，感应器与表面间隙太大，工件在感应器中位置偏心导致加热温度不够、不均匀，或加热时间不足；

淬火介质喷射压力太低，流量太小，温度太高，或喷水孔设计不合理、堵塞。一、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制1.表面硬度不足、软点、软带对策：

保证原材料成分和组织达到要求；

通过调整电参数、感应器与工件表面的距离和相对运动速度，提高加热温度和延长保温时间；

调整喷水量和压力等，提高淬火冷却能力。一、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制2.硬化层过深原因：感应加热温度过高或加热时间过长、加热频率过低或比功率过低以及感应器与工件表面间距过小。

对策：

调整加热温度和时间，或增大频率、比功率，也可以增大感应器与工件表面间距。

一、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制3.硬化层或尖角剥落原因：硬化层硬度梯度过大或硬化层太浅；原始组织过热，晶粒与组织粗大或尖角过热。对策：改进感应器的设计，增加过渡层厚度；

感应加热前先预热；

采用正火或调质等预备热处理，细化和均匀组织；尖角设计改为圆角设计。

一、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制4.感应淬火变形原因：

由于感应热处理只是表层被加热，工件内会形成比普通热处理大得多的应力，引起工件的不均匀塑性变形。此外，淬硬层深度不均匀也会造成感应淬火件变形。对策：工件形状结构设计合理，工序安排合理；

预备热处理消除内应力，均匀和细化组织；

选择合适的感应淬火方法，采用同时加热法或连续加热法；

选择合适的热处理参数，尽量采用下限淬火温度，采用较大比功率，缩短加热时间；

选择合适的感应淬火介质和冷却方法；

感应淬火后及时、充分回火；

感应淬火之前先整体预热。一、常见感应热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制5.感应淬火开裂原因：

原材料中碳含量过高，淬透性偏高，或成分偏析、原始组织粗大；

工件形状结构设计或机械加工不当，表面加工粗糙，存在严重的刀痕、打印标记等；

淬火加热温度过高，加热不均匀或加热时间过长；

加热频率过高、过渡层窄，导致拉应力峰值高且靠近表面；

淬火冷却速度太大或冷却时间长、冷却不均匀。对策：

材料的碳含量和锰含量不超过上限值（分别为0.5%和1%）；

结构尽量设计成几何对称、壁厚均匀、尺寸相差小、形状简单的，机加工时降低表面粗糙度；

采用合适的预先热处理；调整电参数，降低淬火加热温度，减少加热时间；预热，并降低感应加热频率或采用双频加热法来降低截面的温度梯度；冷却速度应维持在临界冷却速度，且避免冷却时间过长；加热和冷却时工件旋转；喷水器设计合理，均匀冷却。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制1.黑色组织与内氧化含铬、锰及硅等合金元素的渗碳钢经渗碳淬火后，在渗碳层表面组织中出现沿晶界呈断续网状的黑色组织。原因：渗碳介质中的氧向钢的晶界扩散，并和与氧有较大亲和力的元素（如铬、锰、硅等）发生反应，形成金属氧化物，造成氧化物附近基体中合金元素含量降低，淬透性变差，淬火组织中出现非马氏体组织，即“内氧化”。17Cr2Ni2Mo在渗碳淬火后出现的严重内氧化，深度达50μm。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制1.黑色组织与内氧化后果：内氧化使工件表面显微硬度、疲劳强度明显下降。内氧化的存在还会影响表面残余应力的分布，氧化层深度越大，表面张应力越大。对策：选择含不易内氧化元素的钢，如含W、Mo、Ni和Cu的钢；

渗碳前要将零件表面氧化皮、锈斑清除干净；控制炉气中O2、CO2、H2O等的含量，减少渗剂中的杂质含量；注意渗碳炉的密封性能，排气要充分，尽快使炉气呈还原性；

一旦工件上出现黑色组织时，若其深度不超过0.02mm，可以增加一道磨削工序将其磨去，或进行表面喷丸强化，使表面形成残余压应力，以消除黑色组织对疲劳强度的不利影响。其他热处理过程中产生的缺陷与控制2.反常组织渗碳件的反常组织特征是在渗碳层中出现先共析渗碳体网，周围出现铁素体层。这种组织常在钢中含氧量较高（如沸腾钢）或固体渗碳后冷速过慢时出现。具有反常组织的钢经淬火后易出现软点。对策：适当提高淬火温度或适当延长淬火加热的保温时间，使奥氏体均匀化，并采用较快的淬火冷却速度。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制3.表面大块状或粗大网状碳化物原因：

渗碳剂活性太大，渗碳阶段温度过高，扩散阶段温度过低及渗碳保温时间过长，造成了表面碳含量过高引起。此外，渗碳后冷却太慢也会形成网状碳化物。对策：

关键是合理控制炉内碳势，减少渗碳剂供给量，并有足够的扩散时间和适当淬火温度；

零件在罐内缓冷时，采用蛇形管内部通冷却水加速冷却；对直接淬火的零件，要合理控制预冷时间的长短。一旦出现粗大网状碳化物，需对零件进行高于Accm的高温淬火或正火。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制4.残余奥氏体量过多原因：钢中合金元素（如Cr、Mn、Ti、V、Mo、W、Ni等）多；

渗碳气体碳势过高和渗碳温度偏高；

淬火加热温度偏高，淬火介质温度偏高。对策：

为了使残余奥氏体量适当，而又不使马氏体粗大，应合理选择渗碳钢，恰当调整炉内碳势，减少渗碳剂供给量，降低渗碳、淬火和冷却介质的温度。对渗层中过量的残余奥氏体，可采用重新加热淬火、二次淬火和淬火后冷处理等方法来减少。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制5.马氏体粗大原因：当钢中不含细化晶粒的合金元素（如Ti、V、Al、Nb、Zr、N等）或不属于本质细晶粒钢，渗碳温度过高，渗碳后经缓冷和重新加热淬火时淬火温度过高时，都易出现粗大马氏体。对策：对于本质细晶钢制件，主要是严格控制渗碳温度。对于非本质细晶粒钢制件，渗碳后重新加热淬火工艺对控制马氏体级别有着重要意义。淬火温度愈低，马氏体针状组织愈细，但心部铁素体量增加，心部硬度降低。二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制6.渗碳层深度不合格7.表层贫碳或脱碳8.表面硬度低9.表面腐蚀和氧化10.渗碳后开裂二、渗碳热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制1.渗氮层硬度不足或硬度不均原因：硬度不足主要是因为渗氮温度过高，密封不良，分段渗氮时第一段温度太高，氨分解率过高（＞80%）或中断供氨等。

硬度不均主要是由于加热过程中炉温温差大，表面有污物，或材料组织不均匀，带状组织严重，以及装炉量太多，吊挂不当等。对策：定期校验测温仪表，降低第一阶段的渗氮温度，将氨分解率控制在15~25%范围的下限，使表面形成弥散细小的氮化物，提高表面硬度；

对新罐进行预渗，长久使用的夹具和渗氮罐等应进行退氮处理；

渗氮前应清理干净工件的表面；更换石棉、石墨垫，检查炉体，无漏气；针对这类缺陷，如果不是长时间超温、分解率过高或较长时间的中断供氨造成的，允许重新氮化处理。三、渗氮热处理缺陷其他热处理过程中产生的缺陷与控制2.渗氮层太浅原因：渗氮第一阶段氨分解率过高、过低或不稳定，第二段温度偏低、保温时间过短，工件未经调质预处理或调质回火温度低，渗氮炉密封不良、炉压低，工件装炉不当，新换卡具和渗氮罐等原因造成。对策：在技术上要合理制定工艺并进行工艺验证；

在生产中，要经常校正仪表，保证渗氮温度，严格控制氨分解率，加强炉子密封性检查和检修；对于渗氮层不足的零件，可进行补渗处理；新换的渗氮罐