《金属热处理缺陷分析及案例》ppt课件(完整版).ppt

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1、金属热处理缺陷分析及案例,兵装集团2010年大规模专业培训,授课内容：,第一部分：常见热处理缺陷的特征、产生原因、危害性和预防措施。第二部分：热处理质量全面控制体系。第三部分：典型热处理缺陷案例分析。第四部分：总结复习,第一部分热处理缺陷特征、原因及防止措施,第一章、热处理缺陷概述：,（一）、含义：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技术条件要求的各种不足，以及使热处理以后的后序工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。,（二）、分类：,1、按缺陷的性质分类：有裂纹、变形、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他（如表11所示）。,2、按照危害程度分类：,（1）、第一类热

2、处理缺陷：最危险缺陷如裂纹，其中最主要是淬火裂纹，其次加热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹等。,（2）、第二类热处理缺陷：,热处理中最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数。产生原因是：相变和热应力。(3)、第三类热处理缺陷：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、脆性及其它缺陷。,3、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。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、设备和环境条件不合适。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；应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形等。

3、,(二)、热处理缺陷分析方法：,1、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重要。2、分析方法：断口分析(裂源位置、扩展方向、断裂性质和方式)、化学分析(材料成分、沉积物、氧化物)、金相分析(晶粒、组织、晶界)、力学性能试验(硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度)、验证试验(原工艺和改进工艺对比)、综合分析(得出缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施)。,第二章、热处理裂纹：,(一)、产生原因：内应力作用下发生，最终断裂。条件是内应力脆断强度。(二)、断裂类别：1、裂纹按扩展程度：（失稳）可发展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。2、断裂：脆性断裂和韧性断裂。多数为脆性断裂（断

4、口灰亮色）,（三）、加热不当形成的裂纹：,升温速度过快（多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）、表面增碳或脱碳合金钢、低碳马氏体钢20SiMn2MoV，高锰钢(Mn13)、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、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：脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火）,（四）、淬火裂纹：,1、淬火目的：强化钢件，获得M。2、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（轴向裂纹）且常出现于完全淬透的工件上。3、纵向裂纹的原因：碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、尺寸、形状（管件内壁）和淬火加热温度高。,4、淬火裂纹原因：,A、冶金因素：

5、（1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。（2）、化学成分：、碳量超高，倾向越大。、合金元素：双向作用。（3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向大。球状组织倾向小。,B、零件尺寸和结构：,（1）、截面尺寸过大或过小不易淬裂。（2）、截面突变处：淬裂倾向大。,C、工艺因素：,（1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向大；保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电炉）。（2）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬裂）。防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水-油淬火、水空气双液淬火。,5、预防淬火裂纹的方法,A、正确设计产品。（1）、技术性和经济性。（2）、结构设计：、

6、截面尺寸均匀；、圆角过渡；、形状：球形冷却快于板料。（3）、热处理条件,B、合理安排工艺路线,（1）、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。（2）、大截面零件（直径或厚度50）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。（3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。（4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，严重时应降低淬火温度。,C、加热参数合理：,（1）、介质：真空、保护气氛、电阻、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。

7、,（3）、淬火加热温度：一般合金钢为Ac1或Ac3+(30-50)，亚共析钢为Ac3+(30-50)，过共析钢为Ac1+(30-50)。（亚温或高温）加热时间按：t=a*d（加热系数有效厚度）计算（4）、保温时间：经验公式为t=KD（有效厚度）对于高合金钢等加热保温时间要延长。,D、淬火方法合适：应选择增加热应力、减少相变应力的淬火方式。（1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。（2）、多介质淬火：、双介质淬火：先强冷后弱冷，如水油、水空、盐水油、油空气、碱空气。、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。,（3）、分级淬火：快冷至Ms点上保温后空冷。如截面大、易变形开裂的高碳

8、、高速钢等，应采用2次或3次的逐级分级淬火。（4）、马氏体等温淬火：冷却至Ms点下50100度等温保持。一般用油淬。（5）、薄壳淬火：即表层淬火。（6）、间断淬火：水空水空水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局部淬火。,E、淬火介质合适：,水：简单碳钢件或低淬透性零件。盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于水。碱水：与油相似，用于淬透性较差的碳钢件，变形小、开裂小。油：有普通、快速、等温油。聚合物溶液：有聚乙烯醇（PVA）和聚二醇（PAG）。,F、其它措施：及时回火。局部包扎。（六）、其它热处理裂纹：回火裂纹：多出现于高速钢或高合金工具钢。冷处理裂纹：高速钢刀具、工模具冷至80度以下的淬火处理时易出现裂纹

9、。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、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纹。,第三章热处理变形,一、产生原因：热处理应力引起。二、对质量影响最大：淬火变形。三、类别：尺寸变化和形状畸变。四、影响因素：1、成分(Mn、Cr、Si、Ni、Mo、B等降低Ms点，减小淬火变形)。工业上应用：微变形钢（含较多的Si、W、V等合金元素）。,2、组织和应力状态：,（1）、粒状组织变形小，片状较大，条状变形最大。组织愈均匀，变形越小。（2）、应力集中越严重，则变形倾向越大。（3）、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。（4）、工艺参数：不均匀加热，

10、加热温度（组织应力小、热应力大），冷却速度（越快内应力越大变形越大）。,（5）、时效与冷处理：,冷处理目的：保持精度和尺寸稳定。冷处理使体积膨胀；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。,3、化学热处理：,（1）、高温处理如渗碳，工件变形较大；（2）、低温处理如渗氮,工件变形较小。,五、热处理变形的矫正：,（一）、机械矫正法：冷压校正、热压校正、加压回火校正、锤击校正。（二）、热处理校正：1、在Ac1温度以下加热急冷：对胀大变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胀大处理。,第四章残余应力,一、概述：由于温度差和相变引起的工件内部残余应力。形成原因：温度差、体

11、积变化种类：热应力和组织应力,二、热处理内应力：,（一）、热应力：1、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。3、残余热应力：表层为压应力、心部为拉应力。,（二）、组织应力（相变应力）：,表层为拉应力，心部为压应力。（三）、残余应力分布及影响因素：取决于成分、淬透性、工件形状、尺寸和热处理工艺等。,规律：,1、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部位残余应力增大。2、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作用。,（四）、表面淬火件的残余应力：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：经

12、渗碳、碳氮共渗的零件，表层产生很大的压应力、心部产生很大的拉应力。,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，压应力则提高硬度值。2、残余应力增大，磨损增大。3、疲劳失效：（1）、失效过程：裂纹萌生裂纹扩展。（2）、残余压应力提高工件的疲劳强度。4、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感性。,四、残余应力的调整与消除：,有热处理法（部分或全部，但引起组织变化）和机械作用法（部分消除）。1、去应力退火：对铸件、锻件、焊接件和机加件退火。加热至Ac1以下50200，保温后空冷或炉冷至200300 后再空冷。2、回火：回火对应力的消除与回火温度的高低有关系，温度超高应力消除越彻底，但硬

13、度降低也越厉害。,第五章组织不合格,一、氧化与脱碳：1、氧化：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火开裂的根源。2、脱碳：即表面碳量降低。导致钢淬火硬度、耐磨性及疲劳强度降低，对高速钢舍去降低热硬性。,3、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、盐浴炉加热，或采用感应加热、激光加热等。,二、过热与过烧：,（一）、区别: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。（二）、过热：特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组织等。预防措施如表59所示。,（三）、过烧：,过烧使零件性能严重恶化，易产生热处理

14、裂纹，因而过烧是不允许的热处理缺陷。,三、低、中碳钢预备热处理球化体级别不合格：,补救措施：1、等温球化退火；2、缓冷球化退火；3、再结晶球化退火。,四、感应加热淬火组织缺陷：,1、常见缺陷:过热和加热不足。2、措施：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。,五、渗碳组织缺陷：,主要形式：（1）表层碳化物过多、大块或网状分布；（2）残留A过多；（3）马氏体粗大；（4）内氧化；（5）黑色组织。,六、渗氮组织缺陷：,主要表现：1、渗前原始F过多、回火S组织粗大；2、化合物层疏松；3、针状组织；4、网状和脉状氮化物；,第六章力学性能不合格,原因：选材不当、固有缺陷、热处理工艺

15、参数不合理、加热及冷却方式不当、热处理工艺执行不严等。一、硬度缺陷：1、表现：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。2、原因：淬火加热不足、冷却速度不够、表面脱碳、淬透性不够、残留A过多、回火不足等。,二、拉伸性能和疲劳强度不合格：,三、耐腐蚀性能不足：1、常用材料：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、FA不锈钢和沉淀硬化不锈钢。2、耐蚀性降低原因：贫铬理论（即回火温度不当，使碳化铬Cr23C6沿晶界析出）,3、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入A中，快冷抑制碳化物析出，形成单一A，保证良好的耐蚀性。（2）、稳定化退火处理：850930的退

16、火，使A中成分均匀，消除晶界贫铬区，使钢中C固定于TiC或NbC中。（3）、低温退火去机加应力：300350度、,4、热处理对晶间腐蚀和点蚀影响：,（1）、A型不锈钢在400850度、F型不锈钢从高于900度冷却时易析出碳化铬，导致晶界腐蚀。（2）、A型不锈钢在800度X2小时的敏化处理后易点蚀。,5、热处理对应力腐蚀开裂的影响：,（1）金属应力腐蚀开裂的原因是：冶金、力学和环境三方面影响。（2）、拉应力是应力腐蚀开裂的必要条件。（3）、对A型不锈钢进行650度敏化处理，其应力腐蚀开裂倾向大。,6、高温合金热处理性能：,（1）、工作温度高的合金如镍基、铁基和钴基高温合金（少用）。（2）、强化手

17、段：固溶强化、第二相强化、晶界强化、综合强化等。（3）、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。7、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、固溶处理和时效处理。,第七章脆性,一、概述：金属材料断裂形式：塑性断裂和脆性断裂。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。二、脆性断裂原因：热处理不当、显微组织不良等。三、与热处理有关的脆性断裂：回火脆性、低温脆性、氢致脆性、脆性和电镀脆性。,二、回火脆性：,回火发生两种脆性：1、第一类回火脆性：淬火马氏体在200400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

18、性（不可逆回火脆性、回火马氏体脆性）。2、第二类回火脆性：在某些合金钢中，在高于600度回火，在450550度间缓冷；或直接在450550间回火发生的脆性，可采取重新加热至600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、高温回火脆性或回火脆性）。,3、第一类回火脆性的抑制和防止：,（1）、合理选材：低杂质含量钢种。（2）、热处理，如形变热处理、亚临界淬火、循环热处理等，细化晶粒。,4、第二类回火脆性的抑制和防止：,（1）、提高钢水纯净度，尽是减少钢中P、Sb、Sn、As等杂质元素含量；（2）、钢中添加Mo或W，延缓P等杂质元素向晶界聚集。（3）、高温回火后快冷。（4）、两相

19、区淬火。（5）、细化奥氏体晶粒。（6）、采用高温形变热处理。（7）、选用含钼的渗氮钢。,5、低温脆性：,（1）、低温脆性断裂形式：穿晶脆断和沿晶的晶间脆断。（2）、穿晶表现：解理断裂。（3）、晶间脆断：通常发生在应力腐蚀或回火脆性下。,6、氢脆性：,（1）、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象。（2）、氢脆原因：氢的存在、三向应力和对氢敏感的金相组织如相。,第二部分热处理缺陷预防与全面质量控制,一、概念：,热处理全面质量控制：对热处理零件在整个热处理过程中，对一切影响热处理的因素实施全面控制。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、预防与

20、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，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，确保产品使用安全可靠和寿命。,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、人员素质控制、质量管理体系等。热处理质量保证体系内容：（1）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；（2）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）；（3）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）、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，

21、监督检查质量保证体系本身效率。（5）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。（6）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。（7）、要有热处理质量保证体系图。,（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制、热处理前道工序控制等。,（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的待处理件的核查等。,（四）、热处理后质量控制：,主要是热处理后的质量控制、完善质量服务工作和重视技安环保工作等。,第三部分典型热处理缺陷分析,案例分析,例1.根据以下内容分析裂纹原因，并提出改进措施。某产

22、品用棒材，材料为 PCrNi3MoVE，在过程热处理（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。基体非金属夹杂物级别A1，B1，C1，D1；裂纹两侧有氧化皮覆盖，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。（1）、结果与分析：上述试验结果表明棒材的用料和材质无异常。从图1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

23、的锻造缺陷引起的。（2）、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，避免产生折叠等锻造缺陷。,例2、根据以下内容分析渗碳件裂纹原因，并提出改进措施。某渗碳件外径800mm,壁厚25mm,宽220mm,材料为18Cr2Ni4A 钢。生产工艺:锻造机加工渗碳空冷淬火低温回火粗磨。在粗磨两侧平面后,两侧出现裂纹,见图1。渗碳温度930,保温时间约20h;二次淬火温度约820。要求渗碳层深度。该材料成分分析见下表：表 化学成分w(%)C Si Mn P S Cr Ni Mo V0.22 0.28 0.35 0.02 0.025 1.48 3.5

24、0.019 0.011 金相检查，非金属夹杂物级别:A1、B1、C1、D1，且分布与裂纹走向不一致。测定其渗碳深度约为4.2mm，淬火组织为正常的马氏体组织；裂纹深度2mm左右,裂纹两侧明显脱碳。,（1）、结果与分析：、化学成分符合18Cr2Ni4A 钢规定；基体非金属夹杂物无异常；渗碳层深度、淬火组织均符合要求。、由于渗碳温度（930）偏高，且保温时间长，导致表层碳浓度偏高，使得碳化物呈大块状、半网状分布。从而使得表层奥氏体中合金元素的含量降低，在渗碳空冷过程中随着温度下降，表层奥氏体率先转变成一层托氏体加碳化物的硬壳，脆性较大；随着温度的继续下降，当达到次表层的MS点时，次表层开始发生马氏

25、体相变，体积增加，由于表层束缚，因此次表层受压应力作用，而表层受拉应力作用，表层在此过程中极易产生微观裂纹，从而导致零件开裂。、金相分析发现裂纹深度在渗碳层范围之内，裂纹开口端较小，尾端尖细，呈穿晶扩展，具有应力裂纹的特点。裂纹头部和中段有脱碳、局部可见氧化物，而尾部有明显的脱碳。表明裂纹为较高应力作用下开裂，并经历高温，导致裂纹两侧产生脱碳及氧化物。、综上所述，并结合零件的工艺过程，认为主要是由于零件在渗碳过程中表层形成了较多粗大的半网状碳化物，脆性较大，空冷过程中在组织应力的作用下产生裂纹，在随后的二次淬火中导致裂纹两侧产生脱碳及氧化物。（2）、改进措施：渗碳温度91010,保温时间约20

26、h，随炉缓冷至650以下空冷，然后再进行二次淬火。,第四部分总结与复习,一、基本知识点：1、热处理缺陷直接影响产品质量、使用性能和安全。2、热处理缺陷中最危险的是：裂纹。有：淬火裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹。其中生产中最常见的裂纹是纵向裂纹。3、热处理缺陷中最常见的是：热处理变形，它有尺寸变化和形状畸变。4、淬火获得马氏体组织，以保证硬度和耐磨性。淬火后应进行回火，以消除残余应力，如W6Mo5Cr4V2应进行一次回火。,5、亚共析钢淬火加热温度：AC3（3050）度；过共析钢淬火：AC1（3050）度。6、高速钢应采用调质处理即淬火+高温回火。7、回火工艺

27、若控制不当则会产生回火裂纹。8、热处理过热组织可通过多次正火或退火消除，严重过热组织则应采用高温形变和退火联合作用才能消除。9、渗氮零件基体组织为回火索氏体。其原始组织中若有大块F或表面严重脱碳，则易出现针状组织。,10、有色金属最有效的强化手段是固溶处理和固溶处理时效处理。11、疲劳破坏有疲劳源区、裂纹疲劳扩展和瞬时断裂三个阶段。12、高速钢的过热组织为：共晶莱氏体，也有可能晶界会熔化。13、应力腐蚀开裂的必要条件之一是：存在拉应力。14、65Mn钢第二类回火脆性温度区间为250380。钼能有效抑制第二类回火脆性。,15、热处理时发生的组织变化中，体积比容变化最大的是马氏体。16、防止淬裂的

28、工艺措施有：等温淬火、分级淬火、水油淬火和水空气双液淬火。17、高温合金热处理产生的特殊热处理缺陷有：晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点、晶粒粗大及混合晶粒等。18、感应加热淬火缺陷有：表层硬度低、硬化层深度不合格、变形大、残留应力大、尖角过热及软点与软带。19、弹簧钢的组织状态一般为：TM20、氢脆条件：氢的存在、三向应力和对氢敏感的组织。,21、断裂有脆性断裂和韧性断裂。绝大多数热处理裂纹属脆性断裂。22、高碳钢淬火前应进行球化退火。23、时效变形的主要影响因素有：化学成分、回火温度和时效温度。24、热处理应力有热应力和组织应力。25、化学热处理表层产生压应力，心部产生拉应力。,26、感应加热

29、淬火的组织缺陷主要是过热和加热不足。27、不锈钢有M、F、A、FA和沉淀硬化不锈钢。28、热处理质量保证体系是处理全面质量管理水平的重要标志。29、由于晶界贫铬，导致晶间腐蚀。30、第二类回火脆性温度区间是：450550度。31、引起金属塑性变形的应力是切应力。,32、热处理脆性有：回火脆性、低温脆性、氢脆性和脆性。33、真空热处理缺陷：表面合金元素贫化、表面晶粒长大、淬火硬度不足、粘连、表面不光亮。34、退火和正火产生的主要缺陷有：过热、过烧、氧化和脱碳。,二、基本概念：,1、双介质淬火：2、第一类回火脆性：3、第二类回火脆性：4、分级淬火：5、过热、过烧：,1、双介质淬火：将加热好的工件先

30、淬入冷却能力较强的介质，待工件温度降至奥氏体等温转变图（C曲线）“鼻温”以下温度时，再淬入冷却能力较弱的介质中继续冷却，以获得马氏体组织。2、第一类回火脆性：通常发生在淬火马氏体于200400回火温度区间，这类回火脆性在碳钢或合金钢中均会出现，它与回火后的冷速无关，即使回火后快冷或重新加热至该温度范围内回火，都无法避免，这类回火脆性称为是第一类回火脆性。3、在某些合金结构钢中，发生以下两种脆化：高于600温度加热回火，在450550温度区间缓慢冷却；直接在450550温度区间加热回火。这种脆性可以采用重新加热至600以上温度，随后快速冷却的方法予以消除，这种脆性称为第二类回火脆性。4、分级淬火

31、：将工件从淬火温度直接快速冷却到Ms点以上某一温度，经适当时间保温，使工件表面与心部的温度均匀后，再取出空冷，使工件在缓慢冷却下进行马氏体转变的淬火方法。5、金属或合金在热处理加热时，由于温度过高或保温时间过长，晶粒长得很大，导致性能显著降低的现象，称为过热；加热温度接近其固相线附近时，晶界氧化和开始部分熔化的现象，称为过烧。,三、基本措施：,1、消除渗碳、渗氮件氢脆的措施。2、盐水淬火有什么优点？3、淬火裂纹的防止措施。4、如何防止第二类回火脆性？5、渗碳组织的缺陷是什么？6、热处理变形的影响因素有哪些？7、热处理质量保证体系的内容。8、内氧化的实质是什么？9、M显微裂纹敏感度的影响因素。,

32、1.渗碳、碳氮共渗零件消除氢脆的措施：1）脱氢处理 2）低温回火 3）自然失效 4）尽量在含氢量低的气氛中进行淬火加热。2.盐水作为淬火介质的优点：1）盐水在650550之间，具有最大的冷却能力，约相当普通水的10倍；而在低温区则与水的冷速相当，淬火开裂倾向较自来水小。2）温度要求没有水那么严格，因而无需控制。3）蒸汽泡引起的软点没有水那么严重。主要缺点：腐蚀性大。3.预防淬火裂纹的方法有：1）、正确进行产品设计；2）合理安排工艺路线；3）确定合理的加热参数；4）选定合适的淬火方法；5）淬火介质的选择；6）及时回火和局部包扎。4、抑制和防止第二类回火脆性的措施：1）提高钢水纯净度，尽量减少钢中

33、P、Sb、Sn、As等有害杂质元素的含量；2）钢中添加Mo或W，以延缓P等杂质元素向晶界的偏聚；3）高温回火后快速冷却；4）采用两相区淬火；5）细化奥氏体晶粒；6）采用高温形变热处理。5、渗碳组织缺陷主要有：1）表层碳化物过多，呈大块状或网状分布 2）残留奥氏体过多 3）马氏体粗大 4）内氧化 5）黑色组织。,6、热处理变形影响因素有：1）化学成分 2）原始组织和应力状态 3）工件几何形状 4）工艺参数 5）时效与冷处理。7、热处理质量保证体系内容：1）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工。2）要有保证实现热处理质量目标的各类标准。3）要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，

34、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。4）要有完善质量记录和信息反馈系统。5）要有一个保证热处理质量保证体系业务流程。6）要有热处理质量保证体系图。8、内氧化的实质是：在高温下，吸附在零件表面的氧可沿奥氏体晶粒边界扩散，并和氧有较大亲和力的元素（如Ti、Si、Mn、Al、Cr）发生氧化反应，形成金属氧化物，造成氧化物附近基体中的合金元素的质量分数降低，淬透性变差（1分），淬火组织中出现非马氏体组织。9、M显微裂纹敏感度影响因素：1）马氏体的形态 2）淬火介质的温度 3）化学成分 4）奥氏体的晶粒大小，显微裂纹敏感度随奥氏体晶粒度的增大而升高。,1、根据以下内容分析裂纹原因，并提

35、出改进措施。规格为5mm的圆柱销在装配过程中发现裂纹，材料为45钢。生产工艺：下料热处理去黑皮车倒角磨外圆平总卡表面镀锌处理，其中热处理工艺：预热井式炉2060分钟，300；淬火盐炉（84010），保温时间25分钟，介质：盐水；回火井式炉（480520），保温时间3060分钟。该零件的化学成分无异常，基体硬度符合资料规定。金相检查：基体非金属夹杂级别为A1，B1，C1，D1。裂纹微观呈锯齿状分布，深2.4mm。经浸蚀圆柱销表面及裂纹两侧均无脱碳现象，基体金相组织为回火索氏体。结果与分析：圆柱销用料牌号为45钢，基体非金属夹杂物无异常。基体硬度符合规定。三件圆柱销表面裂纹均沿轴向分布，且已贯穿圆

36、柱销轴向表面。裂纹形态呈喇叭形，似锯齿状分布，走向刚直，尾端尖细，具有典型应力裂纹特征。裂纹头部两侧有锌层渗入，表明该裂纹在镀锌前已存在。圆柱销表面及裂纹两侧均无脱碳现象，金相显微组织为回火索氏体。结合该零件的生产工艺分析，认为圆柱销表面裂纹属于热处理过程中产生的淬火裂纹。改进措施：由于45钢的淬透性比较低，在淬火过程中经常会遇到淬油硬度不足，淬水容易开裂的倾向，尤其是当含碳量偏上限上时，淬火开裂的概率很高，有时批量开裂报废。为了避免该类质量问题，可以采取以下措施：一般将45钢原材料的含碳量控制在0.45%以下尽可能采用冷却能力较缓和而又能达到淬火目的的冷却介质，如PAG类高分子聚合物水溶性淬

37、火剂。,2、根据以下内容分析摩托车后轮轴的断裂原因，并提出改进措施。摩托车后轮轴的材料为20CrMo，其技术要求：表面硬度5363HRC，心部硬度2643HRC；渗层深度0.30.5mm。生产工艺流程：下料锻造正火机加表面碳氮共渗直接淬火油冷回火抛丸磨加工成品入库。该零件在装配后试车过程中在花键部位发生断裂。断口齐平，为典型的脆性断口。断口SEM形貌特征：表层为沿晶或沿晶+解理；心部为解理+韧窝。后轮化键齿部表面硬度为6263HRC，心部硬度为3435HRC。金相检查测得钢中非金属夹杂物级别为A1，B1，C1，De4，表明其冶金质量欠佳。齿部表面碳氮共渗层深0.7mm，最表面有2530m的碳氮

38、化合物层，呈大片连续壳状及半网状分布，并存在众多黑色疏松孔洞及微裂纹，此表层为粗大针状马氏体+较多残留奥氏体，其马氏体级别为6级，心部为板条马氏体+铁素体+少量贝氏体。结果与分析：1）摩托车后轮轴是起传输动力作用的，输出的化键处受冲击载荷较大，有时因路面颠簸，会附加承受瞬间冲击载荷。该零件表层碳氮化合物较厚，容易发生碎裂、崩齿，成为脆性断裂源。2）轴表层共渗组织为粗大针状马氏体，脆性大，容易产生显微裂纹，使表面共渗层脆性增加，且晶界上存在断续网状微裂纹，也使其强度降低，导致后轮轴呈沿晶断裂。3）后轮轴表层碳氮共渗层远超出了资料规定的上限，并出现了壳状、半网状碳氮化合物及粗大针状马氏体，说明共渗层中的碳、氮含量较高，与其碳氮共渗处理工艺不当有关。结论：后轮轴碳氮共渗工艺不当造成共渗层过深，表面出现壳状脆性化合物，并有众多疏松孔洞内氧化和粗大针状马氏体等缺陷组织，增加了共渗层脆性。这是导致后轮轴早期脆断的主要原因。改进措施：适当减少碳氮共渗通氨量，并缩短共渗时间，严格控制炉内碳势。,