金屬熱處理知識(shí)

1、前 言金屬熱處理涉及1. 金屬材料學(xué)/工程材料學(xué)；2. 熱能（簡(jiǎn)稱為熱加工）。 熱處理加工的重要性1.熱處理是機(jī)械工業(yè)的重要組成部分；2.現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)鏈上不可或缺的極其重要環(huán)節(jié) ;3.是促進(jìn)金屬材料潛力充分發(fā)揮、提高機(jī)械零件內(nèi)在質(zhì)量和使用壽命的關(guān)鍵加工工序，是制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù) 。第一章第一章要了解熱處理加工技術(shù)要了解熱處理加工技術(shù)-首先要了解金屬材料首先要了解金屬材料一、金屬材料相關(guān)定義一、金屬材料相關(guān)定義1.金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬

2、內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。 2.合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì)。合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì)。3.相：合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。相：合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。4.固溶體：是一個(gè)（或幾個(gè)）組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保固溶體：是一個(gè)（或幾個(gè)）組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體

3、，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。5.5.固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn)，使晶格發(fā)生畸變，使固溶體硬固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn)，使晶格發(fā)生畸變，使固溶體硬度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。6.6.化合物：合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)?；衔铮汉辖鸾M元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。7.7.機(jī)械混合物：由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物，雖然是兩面種晶體，卻是一種組機(jī)械混合物：由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物，雖然是兩面種晶體，卻是一種組成成分，具有獨(dú)立的機(jī)械

4、性能。成成分，具有獨(dú)立的機(jī)械性能。一、金屬材料相關(guān)定義一、金屬材料相關(guān)定義8.8.鐵素體：碳在鐵素體：碳在a-Fea-Fe（體心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。（體心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。9.9.奧氏體：碳在奧氏體：碳在g-Feg-Fe（面心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。（面心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。10.10.滲碳體：碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物（滲碳體：碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物（Fe3cFe3c）。）。11.11.珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（F+Fe3c F+Fe3c 含碳含碳0.8%0.8%）。）。12.12.萊氏體：滲碳體和奧氏體

5、組成的機(jī)械混合物（含碳萊氏體：滲碳體和奧氏體組成的機(jī)械混合物（含碳4.3%4.3%）。）。13.13.馬氏體：是黑色金屬材料的一種組織名稱。馬氏體馬氏體（馬氏體：是黑色金屬材料的一種組織名稱。馬氏體馬氏體（M M）是碳溶于）是碳溶于-Fe-Fe的過(guò)飽和的固溶體，是奧氏體通過(guò)無(wú)擴(kuò)散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相的過(guò)飽和的固溶體，是奧氏體通過(guò)無(wú)擴(kuò)散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相。其比容大于奧氏體、珠光體等組織，這是產(chǎn)生淬火應(yīng)力，導(dǎo)致變形開裂。其比容大于奧氏體、珠光體等組織，這是產(chǎn)生淬火應(yīng)力，導(dǎo)致變形開裂的主要原因。的主要原因。 一、金屬材料相關(guān)定義一、金屬材料相關(guān)定義 14.Ac1：加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始

6、溫度。：加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度。 15.Ac3：加熱時(shí)先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變成奧氏體的終了溫度。：加熱時(shí)先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變成奧氏體的終了溫度。 16.Ar1：冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度。：冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始溫度。 17.Ar3：鐵碳合金冷卻時(shí)自：鐵碳合金冷卻時(shí)自A（奧氏體）中開始析出（奧氏體）中開始析出F的臨界溫度線。的臨界溫度線。 18. Ms：馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度：馬氏體轉(zhuǎn)變開始溫度 。 19. Mf：馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度。：馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度。 二、金屬材料分類二、金屬材料分類 在機(jī)械、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，采用的金屬材料種類及品種繁多，其分類如下：金屬材料金屬材

7、料黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鐵鐵碳鋼碳鋼合金鋼合金鋼輕有色金屬輕有色金屬重有色金屬重有色金屬稀土金屬稀土金屬二、金屬材料分類二、金屬材料分類 黑色金屬黑色金屬 通常以鐵、錳、鉻為基礎(chǔ)的合金稱黑色金屬。以鐵為基的合金稱為鋼。 有色金屬有色金屬 以其余合金為基的合金稱有色金屬。 有色金屬通常按其元素名稱命名。如鋁及鋁合金，銅及銅合金。 二、金屬材料分類二、金屬材料分類 按化學(xué)成分按化學(xué)成分(黑色金屬）黑色金屬） 碳素鋼分為： 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級(jí)碳素鋼。 合金鋼分為： 低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼。三、金屬材料牌號(hào)三、金屬材料牌號(hào)金屬材料牌號(hào)的表示方法往往是根據(jù)金屬材料牌號(hào)的表示方法

8、往往是根據(jù)其其含碳量、合金元素含量含碳量、合金元素含量 、強(qiáng)度級(jí)別、強(qiáng)度級(jí)別、漢語(yǔ)拼音漢語(yǔ)拼音來(lái)表示。來(lái)表示。漢語(yǔ)拼音一般表示材料的漢語(yǔ)拼音一般表示材料的名稱、用途名稱、用途、特性和工藝方法。、特性和工藝方法。三、金屬材料牌號(hào)三、金屬材料牌號(hào)例：不銹鋼當(dāng)含碳量上限大于0.1時(shí)，以一位數(shù)字表示C含量，其余合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼表示方法表示。如1Cr18Ni9Ti 含碳量上限不超過(guò)0.08時(shí)，前面加0 ，如：0Cr18Ni9Ti 當(dāng)含碳量上限不超過(guò)0.03時(shí)，牌號(hào)前加00，如00Cr17Ni14Mo2（316L）。含碳量上限沒(méi)有規(guī)定時(shí)，采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示含碳量上限，如2Cr13 。四、金屬元素的作用

9、四、金屬元素的作用碳（C）： 鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過(guò)時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。 典型的例子是低碳鋼、高碳鋼、高碳鋼力學(xué)性能變化。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用鉻(Cr) 鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用?？商岣吒咛间摰挠捕群湍湍バ远皇逛撟兇?；含量超過(guò)12%時(shí)。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼的熱強(qiáng)性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。 鉻能提高碳素鋼

10、軋制狀態(tài)的強(qiáng)度和硬度。降低伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。當(dāng)鉻含量超過(guò)15%時(shí)，強(qiáng)度和硬度將下 降，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率則相應(yīng)地有所提高。含鉻鋼的零件經(jīng)研磨容易獲得較高的表面加工質(zhì)量。 鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用鉬(Mo) 鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性。防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性。 在調(diào)質(zhì)鋼中，鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力，提高塑性。 在

11、滲碳鋼中鉬除具有上述作用外，還能在滲碳層中降低碳化物在晶界上形成連續(xù)網(wǎng)狀的傾向，減少滲碳層中殘留奧氏體，相對(duì)地增加了表面層的耐磨性。 在鍛模鋼中，鉬還能保持鋼有比較穩(wěn)定的硬度，增加對(duì)變形、開裂和磨損等的抗力。 在不銹耐酸鋼中，鉬能進(jìn)一步提高對(duì)有抗酸（如蟻酸、醋酸、草酸等）以及過(guò)氧化氫、硫酸，亞硫酸、硫酸鹽、酸性染料、漂白粉液等的抗蝕性。特別是由于鉬的加入，防止了氯離子存在所產(chǎn)生的點(diǎn)腐蝕傾向。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用錳(Mn) 錳是良好的脫氧劑和脫硫劑 。鋼中一般都含有一定量的錳，它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。 錳和鐵形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏

12、體的硬度和強(qiáng)度；同時(shí)又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子。錳在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變溫度。起到細(xì)化珠光體的作用。也間接地起到提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用；錳穩(wěn)定奧氏體組織的能力僅次于鎳，也強(qiáng)烈增加鋼的淬透性。已用含量不超過(guò)2%的錳與其他元素配合制成多種合金鋼。 錳具有資源豐富、效能多樣的特點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用，如含錳較高的碳素結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼。 在高碳高錳耐磨鋼中。錳含量可達(dá)10%一14% ，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時(shí)，表面層將因變形而強(qiáng)化，具有高的耐磨性。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用釩(V) 釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩

13、與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。在熱處理應(yīng)用中有二次硬化功能，抗回火回火能力好，紅硬性好。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用硅(Si) 硅能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度，其作用僅次于磷，較錳、鎳、鉻、鎢、鉬和釩等元素強(qiáng)。但含硅超過(guò)3%時(shí),將顯著降低鋼的塑性和韌性。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈服比(s/b),以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比(-1/b)等,這是硅或硅錳鋼可作為彈簧鋼種的緣故。 硅能降低鋼的密度、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率。能促使鐵素體晶粒粗化。降低矯頑力。有減小晶體的各向異性傾向，使磁化容易，磁阻減小，可用來(lái)生產(chǎn)電工用鋼，所以硅鋼片的磁滯損耗較低，硅能提高鐵素體的磁導(dǎo)

14、率，使硅鋼片在較弱磁場(chǎng)下有較高的磁感強(qiáng)度。含硅的鋼在氧化氣氛中加熱時(shí)，表面將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時(shí)的抗氧化性。 硅能促使鑄鋼中的柱狀晶成長(zhǎng)，降低塑性。硅鋼若加熱或冷卻較快，由于熱導(dǎo)率低，鋼的內(nèi)部和外部溫差較大，因而易裂。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用磷(P) 磷在鋼中固溶強(qiáng)化和冷作硬化作用強(qiáng)，作為合金元素加入低合金結(jié)構(gòu)鋼中，能提高其強(qiáng)度和鋼的耐大氣腐蝕性能，但降低其冷沖壓性能。磷與硫和錳聯(lián)合使用，能增加鋼的被切削性能，增加加工件的表面質(zhì)量，用于易切鋼，所以易切鋼含磷也較高。磷溶于鐵素體，雖然能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，最大的害處是偏析嚴(yán)重，增加回火脆性，顯著降低鋼的塑性和韌性

15、，致使鋼在冷加工時(shí)容易脆裂，也即所謂”冷脆”現(xiàn)象。磷對(duì)焊接性也有不良影響。磷是有害元素，應(yīng)嚴(yán)加控制，一般含量不大于0.030%-0.040%。四、金屬元素的作用四、金屬元素的作用硫(S) 提高硫和錳的含量，可改善鋼的被切削性能，在易切削鋼中硫作為有益元素加入。硫在鋼中偏析嚴(yán)重，惡化鋼的質(zhì)量。在高溫下，降低鋼的塑性，是一種有害元素，它以熔點(diǎn)較低的FeS的形式存在；單獨(dú)存在的FeS的熔點(diǎn)只有1190 ，而在鋼中與鐵形成共晶體的共晶溫度更低，只有988 ，當(dāng)鋼凝固時(shí)，硫化鐵析集在原生晶界處。鋼在1100-1200進(jìn)行軋制時(shí)，晶界上的FeS就將熔化，大大地削弱了晶粒之間的結(jié)合力，導(dǎo)致鋼的熱脆現(xiàn)象。因此

16、對(duì)硫應(yīng)嚴(yán)加控制，一般控制在0.020%-0.050%。為了防止因硫?qū)е碌拇嘈?，?yīng)加入足夠的錳，使其形成熔點(diǎn)較高的MnS。 第二章第二章 金屬熱處理加工金屬熱處理加工-簡(jiǎn)稱熱加工簡(jiǎn)稱熱加工熱處理過(guò)程通俗講就是熱處理過(guò)程通俗講就是加熱、保溫及冷卻過(guò)程加熱、保溫及冷卻過(guò)程一、熱處理相關(guān)定義一、熱處理相關(guān)定義1.淬火：是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。 2.回火：將經(jīng)過(guò)淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間，隨后

17、用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。 3.正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。 一、熱處理相關(guān)定義一、熱處理相關(guān)定義 4. 退火：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上2040度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。 5.球化退火：將鋼加熱到Ac1以上2040，保溫一段時(shí)間，然后緩慢冷卻到略低于Ac1的溫度，并停留一段時(shí)間，使組織轉(zhuǎn)變完成，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。 （主要用于高C鋼） 6.固溶處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相

18、充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝。 一、熱處理相關(guān)定義一、熱處理相關(guān)定義 7.時(shí)效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。 8.調(diào)質(zhì)處理：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、 螺栓、齒輪及軸類等。 淬火的目的淬火的目的獲得金屬材料內(nèi)部馬氏體或貝氏體組織。 回火的目的回火的目的提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。消除內(nèi)應(yīng)力，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。調(diào)整鋼鐵的力學(xué)

19、性能以滿足使用要求。調(diào)整淬火硬度。 回火的種類回火的種類低溫回火 ：工件在250以下進(jìn)行的回火 。中溫回火：工件在250500 之間進(jìn)行的回火。 高溫回火：工件500以上進(jìn)行的回火。 正火的目的正火的目的（1）對(duì)于力學(xué)性能要求不高的碳鋼、低合金鋼結(jié)構(gòu)件，可作最終熱處理。（2）對(duì)于低碳鋼可用來(lái)調(diào)整硬度，避免切削加工中的粘刀現(xiàn)象，改善切削加工性。（3）對(duì)于共析、過(guò)共析鋼，正火可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作準(zhǔn)備。 退火的目的退火的目的（1）降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。（2）細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮牡臒崽幚碜鰷?zhǔn)備。（3）消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防

20、止變形和開裂。 二、金屬熱處理的種類二、金屬熱處理的種類整體熱處理：零件整體硬化。淬火/正火/調(diào)質(zhì)/固溶/時(shí)效/退磁等。表面熱處理：表面強(qiáng)化。高中頻淬火/火焰淬火/高束能淬火/激光淬火等?；瘜W(xué)熱處理：發(fā)黑/滲碳/氮化/碳氮共滲/氧化/電鍍/涂層等。二、金屬熱處理的種類二、金屬熱處理的種類釬焊加工：焊接加工 銅基釬焊/銀基釬焊/鎳基釬焊等真空燒結(jié)：PM/MIM粉末冶金主要應(yīng)用于復(fù)雜精密小零件粉末成型后燒結(jié)加工。三、三、MJ熱處理制程應(yīng)用熱處理制程應(yīng)用機(jī)械零件的淬火淬火零件整體回火消除應(yīng)力回火正火加工退火加工固溶時(shí)效T6退磁處理：磁性材料真空釬焊真空燒結(jié)：鐵基/銅基/鎳基調(diào)質(zhì)處理TD處理氮化處理滲

21、碳/碳氮共滲四、金屬熱處理過(guò)程四、金屬熱處理過(guò)程 熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。 這些過(guò)程互相銜接，不可間斷，連續(xù)作業(yè)。 加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn) 而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，或以至浮動(dòng)流態(tài)粒子進(jìn)行間接對(duì)流加熱。四、金屬熱處理過(guò)程四、金屬熱處理過(guò)程 加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。 加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度

22、以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱（激光；高、中或工頻）和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。四、金屬熱處理過(guò)程四、金屬熱處理過(guò)程 冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同（主要有高壓氮?dú)狻⒂屠?、鹽浴、聚合物水溶液、鹽水、空氣冷卻等），主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢（隨爐或工藝參數(shù)冷），正火的冷卻速度較快（空冷），淬火的冷卻速度更快（介質(zhì)冷卻）。但還因鋼種不同而有不

23、同的要求，例如空硬鋼（空氣中冷卻或普通風(fēng)扇冷卻）就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。五、影響熱處理件質(zhì)量的因素五、影響熱處理件質(zhì)量的因素 熱處理工藝因素1、氧化與脫碳脫碳：鋼在某些介質(zhì)中加熱時(shí)，產(chǎn)品表面產(chǎn)生氧化或介質(zhì)會(huì)使鋼表層的含碳量下降，外觀嚴(yán)重不良甚至于影響尺寸。防止方法：（1）采用脫氧良好的鹽浴爐加熱。（2）可控保護(hù)氣氛（氮?dú)浠旌蠚?、?甲醇、丙烷+空氣等）爐中加熱。（3）真空爐中少無(wú)氧氣進(jìn)行加熱。（4）正確控制加熱溫度與保溫時(shí)間。五、影響熱處理件質(zhì)量的因素五、影響熱處理件質(zhì)量的因素2、變形與開裂工件淬火中變形與開裂是熱應(yīng)力與相變應(yīng)力復(fù)合的結(jié)果。防止方法：（1）合理的材料冶煉、鍛造與必要

24、的預(yù)先熱處理。（2）合理的淬火和冷卻（含介質(zhì)）工藝。（3）淬火工藝操作完成后及時(shí)進(jìn)行回火處理。五、影響熱處理件質(zhì)量的因素五、影響熱處理件質(zhì)量的因素 工件的結(jié)構(gòu)因素1、為了防止淬火時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)避免零件上尖角，棱角設(shè)計(jì)成圓角或倒角。2、避免厚薄懸殊的斷面。3、盡量采用對(duì)稱封閉結(jié)構(gòu)。4、采用組合結(jié)構(gòu)。5、有利于機(jī)械加工修正變形。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題1. 真空加熱有淬火增碳？真空加熱有淬火增碳？在分析真空熱處理工件增碳現(xiàn)象時(shí)，有兩種誤解：第一，認(rèn)為是工件在分析真空熱處理工件增碳現(xiàn)象時(shí)，有兩種誤解：第一，認(rèn)為是工件在淬火油中增碳；第二，認(rèn)為是加熱熱室的石

25、墨件造成增碳。其實(shí)，在淬火油中增碳；第二，認(rèn)為是加熱熱室的石墨件造成增碳。其實(shí)，很多情況下不是這兩個(gè)原因，而是加熱熱室的清潔度不高，有大量淬很多情況下不是這兩個(gè)原因，而是加熱熱室的清潔度不高，有大量淬火油在工件進(jìn)出爐、料筐污染、送料小車進(jìn)出帶入熱室，殘留在熱室火油在工件進(jìn)出爐、料筐污染、送料小車進(jìn)出帶入熱室，殘留在熱室冷壁上，加熱時(shí)形成揮發(fā)性還原氣氛，對(duì)工件增碳。冷壁上，加熱時(shí)形成揮發(fā)性還原氣氛，對(duì)工件增碳。除了在除了在1050高溫以上的溫度直接入油外。高溫以上的溫度直接入油外。 1050以下的加熱工件油以下的加熱工件油淬火時(shí)，稍做預(yù)冷入油不會(huì)形成明顯的增碳現(xiàn)象。淬火時(shí)，稍做預(yù)冷入油不會(huì)形成明

26、顯的增碳現(xiàn)象。 對(duì)加熱室的石墨件等對(duì)工件的增碳情況，也不能排除，但是完全沒(méi)有對(duì)加熱室的石墨件等對(duì)工件的增碳情況，也不能排除，但是完全沒(méi)有殘留淬火的氣氛嚴(yán)重。殘留淬火的氣氛嚴(yán)重。真空加熱淬火的增碳現(xiàn)象更為嚴(yán)重的是來(lái)自淬火油污染爐膛的原因，真空加熱淬火的增碳現(xiàn)象更為嚴(yán)重的是來(lái)自淬火油污染爐膛的原因，并不是人們所說(shuō)的油中淬火或石墨件的原因！并不是人們所說(shuō)的油中淬火或石墨件的原因！六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題2.我的鍛造尺寸合格，熱處理質(zhì)量問(wèn)題與我鍛造無(wú)關(guān)？我的鍛造尺寸合格，熱處理質(zhì)量問(wèn)題與我鍛造無(wú)關(guān)？鍛造工序是為了消除材料缺陷，改善組織形態(tài)，提高材料性能。節(jié)約鍛造

27、工序是為了消除材料缺陷，改善組織形態(tài)，提高材料性能。節(jié)約機(jī)械切削加工量，提高材料利用率。但是當(dāng)今的鍛造者把機(jī)械切削加工量，提高材料利用率。但是當(dāng)今的鍛造者把“消除材料消除材料缺陷，改善組織形態(tài)缺陷，改善組織形態(tài)”忘的一干二凈，僅僅在保證鍛造尺寸上忘的一干二凈，僅僅在保證鍛造尺寸上“下工下工夫夫”，全然不顧提高材料性能方面的要求了。更令人驚嘆的是有些材，全然不顧提高材料性能方面的要求了。更令人驚嘆的是有些材料通過(guò)鍛造工序，不是提高了材料性能，反而把材料的性能搞壞了。料通過(guò)鍛造工序，不是提高了材料性能，反而把材料的性能搞壞了。鍛造者不分青紅皂白地采用鍛造余熱退火的方法，結(jié)果在材料中形成鍛造者不分青

28、紅皂白地采用鍛造余熱退火的方法，結(jié)果在材料中形成嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織。嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織。由于材料鍛造的加熱溫度大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱處理淬火的加熱溫度，那種由于材料鍛造的加熱溫度大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱處理淬火的加熱溫度，那種“嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織”發(fā)生組織遺傳，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重后果發(fā)生組織遺傳，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重后果。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題3.手冊(cè)說(shuō)可以熱處理淬火達(dá)到這個(gè)硬度，你為什么做不到這個(gè)硬度？手冊(cè)說(shuō)可以熱處理淬火達(dá)到這個(gè)硬度，你為什么做不到這個(gè)硬度？有些人認(rèn)為，他設(shè)計(jì)時(shí)的硬度選擇是按照手冊(cè)中的硬度范圍選定的，有些人認(rèn)為，他設(shè)計(jì)時(shí)的硬度

29、選擇是按照手冊(cè)中的硬度范圍選定的，你熱處理怎么就說(shuō)達(dá)不到這個(gè)硬度呢？你熱處理怎么就說(shuō)達(dá)不到這個(gè)硬度呢？例如：用彈簧綱例如：用彈簧綱60Si2Mn來(lái)制作大型件，由于實(shí)際工件厚度很大，厚來(lái)制作大型件，由于實(shí)際工件厚度很大，厚薄顯著，熱處理已經(jīng)沒(méi)有好的辦法達(dá)到要求的硬度標(biāo)準(zhǔn)。手冊(cè)中硬度薄顯著，熱處理已經(jīng)沒(méi)有好的辦法達(dá)到要求的硬度標(biāo)準(zhǔn)。手冊(cè)中硬度是可以達(dá)到：是可以達(dá)到：5860HRC。結(jié)合實(shí)際工件是沒(méi)有辦法達(dá)到的。只能降。結(jié)合實(shí)際工件是沒(méi)有辦法達(dá)到的。只能降低熱處理要求。低熱處理要求。決定熱處理的硬度受下列幾個(gè)因素控制：材料牌號(hào)、模具尺寸大小、決定熱處理的硬度受下列幾個(gè)因素控制：材料牌號(hào)、模具尺寸大小

30、、工件重量、形狀結(jié)構(gòu)，后續(xù)加工方式等因素。模具熱處理之后不是內(nèi)工件重量、形狀結(jié)構(gòu)，后續(xù)加工方式等因素。模具熱處理之后不是內(nèi)外硬度都是一樣的，要根據(jù)模具尺寸大小來(lái)選擇材料和設(shè)計(jì)尺寸，不外硬度都是一樣的，要根據(jù)模具尺寸大小來(lái)選擇材料和設(shè)計(jì)尺寸，不能直接按照設(shè)計(jì)手冊(cè)里的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和硬度要求來(lái)選取，手冊(cè)上的硬度能直接按照設(shè)計(jì)手冊(cè)里的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和硬度要求來(lái)選取，手冊(cè)上的硬度標(biāo)準(zhǔn)是來(lái)自小試樣的熱處理結(jié)果，在運(yùn)用到實(shí)物上時(shí)一定要按實(shí)際情標(biāo)準(zhǔn)是來(lái)自小試樣的熱處理結(jié)果，在運(yùn)用到實(shí)物上時(shí)一定要按實(shí)際情況來(lái)決定合理的硬度指標(biāo)。不合理的硬度指標(biāo)，比如過(guò)高的硬度，就況來(lái)決定合理的硬度指標(biāo)。不合理的硬度指標(biāo)，比如過(guò)高的硬度，

31、就會(huì)損失工件的韌性，造成工件的使用開裂。會(huì)損失工件的韌性，造成工件的使用開裂。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題4.這個(gè)產(chǎn)品是經(jīng)熱處理加工的，出了問(wèn)題全部由熱處理負(fù)責(zé)。這個(gè)產(chǎn)品是經(jīng)熱處理加工的，出了問(wèn)題全部由熱處理負(fù)責(zé)。某企業(yè)在使用產(chǎn)品過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，該企業(yè)立即通知熱處理廠家索賠某企業(yè)在使用產(chǎn)品過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題，該企業(yè)立即通知熱處理廠家索賠產(chǎn)品失效要從設(shè)計(jì)、選材、材料缺陷、工藝缺陷（包括熱處理）、裝產(chǎn)品失效要從設(shè)計(jì)、選材、材料缺陷、工藝缺陷（包括熱處理）、裝配與使用等方面分析，找出真正的原因，而簡(jiǎn)單的認(rèn)定是熱處理的原配與使用等方面分析，找出真正的原因，而簡(jiǎn)單的認(rèn)定是

32、熱處理的原因造成失效是不科學(xué)的。因造成失效是不科學(xué)的。最正確的途徑是在原材料和失效產(chǎn)品上按規(guī)范分別取樣交有資質(zhì)的權(quán)最正確的途徑是在原材料和失效產(chǎn)品上按規(guī)范分別取樣交有資質(zhì)的權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)的定性定量鑒定，檢測(cè)材料化學(xué)成分、原始組織和熱威機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)的定性定量鑒定，檢測(cè)材料化學(xué)成分、原始組織和熱處理技術(shù)要求指標(biāo)以及金相組織。處理技術(shù)要求指標(biāo)以及金相組織。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題5.產(chǎn)品尺寸加工已經(jīng)全部完成，要求熱處理保證不變形？產(chǎn)品尺寸加工已經(jīng)全部完成，要求熱處理保證不變形？為了節(jié)省產(chǎn)品加工費(fèi)用，在熱處理之前，把所有的尺寸加工結(jié)束或預(yù)為了節(jié)省產(chǎn)品加工費(fèi)用，

33、在熱處理之前，把所有的尺寸加工結(jié)束或預(yù)留不合理的余量，然后去熱處理淬火回火。要求熱處理者保證在熱處留不合理的余量，然后去熱處理淬火回火。要求熱處理者保證在熱處理過(guò)程中不變形，或者只允許變形量在最后一道冷加工的公差帶值內(nèi)理過(guò)程中不變形，或者只允許變形量在最后一道冷加工的公差帶值內(nèi)。熱處理加工實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)經(jīng)過(guò)冷。熱處理加工實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)經(jīng)過(guò)冷-熱熱-冷的組織變形的過(guò)程，微觀冷的組織變形的過(guò)程，微觀組織中的變形積累必在宏觀上表現(xiàn)出來(lái)成為尺寸變形。組織中的變形積累必在宏觀上表現(xiàn)出來(lái)成為尺寸變形。塑料、澆鑄模具或部分表面要求耐磨和防腐蝕的產(chǎn)品，未經(jīng)預(yù)先調(diào)質(zhì)塑料、澆鑄模具或部分表面要求耐磨和防腐蝕的產(chǎn)品

34、，未經(jīng)預(yù)先調(diào)質(zhì)熱處理（或調(diào)質(zhì)熱處理工藝不當(dāng)）就將尺寸加工到位，此時(shí)交付進(jìn)行熱處理（或調(diào)質(zhì)熱處理工藝不當(dāng)）就將尺寸加工到位，此時(shí)交付進(jìn)行滲氮處理后極易發(fā)生變形。滲氮處理后極易發(fā)生變形。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題6.熱處理工學(xué)好鐵碳平衡相圖就可以了？熱處理工學(xué)好鐵碳平衡相圖就可以了？在很多資料中說(shuō)明鐵碳平衡相圖在熱處理中是十分重要的知識(shí)，是制在很多資料中說(shuō)明鐵碳平衡相圖在熱處理中是十分重要的知識(shí)，是制定鋼鐵材料加熱工藝的依據(jù)，而且指出：尤其是熱處理工必須熟練掌定鋼鐵材料加熱工藝的依據(jù)，而且指出：尤其是熱處理工必須熟練掌握鐵碳平衡相圖。握鐵碳平衡相圖。鐵碳相圖是

35、鐵碳合金在平衡狀態(tài)時(shí)的組織組成圖，而不是獲得非平衡鐵碳相圖是鐵碳合金在平衡狀態(tài)時(shí)的組織組成圖，而不是獲得非平衡的馬氏體、貝氏體等組織的轉(zhuǎn)變圖。鐵碳相圖的臨界溫度參數(shù)僅僅局的馬氏體、貝氏體等組織的轉(zhuǎn)變圖。鐵碳相圖的臨界溫度參數(shù)僅僅局限在碳鋼和鑄鐵，非合金鋼和合金鑄鐵。合金鋼和合金鑄鐵的平衡狀限在碳鋼和鑄鐵，非合金鋼和合金鑄鐵。合金鋼和合金鑄鐵的平衡狀態(tài)圖由于添加了其它合金元素，與鐵碳平衡狀態(tài)圖相差還是很大的。態(tài)圖由于添加了其它合金元素，與鐵碳平衡狀態(tài)圖相差還是很大的。鐵碳平衡相圖是加熱和冷卻過(guò)程中的速度是及其緩慢的結(jié)果，而且又鐵碳平衡相圖是加熱和冷卻過(guò)程中的速度是及其緩慢的結(jié)果，而且又局限于鐵碳

36、合金鋼種，這個(gè)理論狀態(tài)，是不可能在實(shí)際生產(chǎn)中大量運(yùn)局限于鐵碳合金鋼種，這個(gè)理論狀態(tài)，是不可能在實(shí)際生產(chǎn)中大量運(yùn)用，實(shí)際淬火等熱處理加熱冷卻過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變都是在一定加熱速度用，實(shí)際淬火等熱處理加熱冷卻過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變都是在一定加熱速度和冷卻速度下進(jìn)行的，不是完全達(dá)到平衡狀態(tài)。所以，鐵碳平衡相圖和冷卻速度下進(jìn)行的，不是完全達(dá)到平衡狀態(tài)。所以，鐵碳平衡相圖僅僅是研究熱處理、學(xué)習(xí)熱處理的必備基礎(chǔ)知識(shí)和出發(fā)點(diǎn)，而不是直僅僅是研究熱處理、學(xué)習(xí)熱處理的必備基礎(chǔ)知識(shí)和出發(fā)點(diǎn)，而不是直接在熱處理工藝過(guò)程中運(yùn)用的相圖。接在熱處理工藝過(guò)程中運(yùn)用的相圖。熱處理工熟練掌握了鐵碳平衡相圖知識(shí)只是熱處理學(xué)習(xí)的開端，不能熱處理

37、工熟練掌握了鐵碳平衡相圖知識(shí)只是熱處理學(xué)習(xí)的開端，不能達(dá)到使用鐵碳平衡相圖來(lái)處理工藝實(shí)際問(wèn)題的境界。達(dá)到使用鐵碳平衡相圖來(lái)處理工藝實(shí)際問(wèn)題的境界。熱處理工學(xué)好鐵碳相圖僅僅是具備熱處理入門知識(shí)之一。熱處理工學(xué)好鐵碳相圖僅僅是具備熱處理入門知識(shí)之一。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題7.為什么熱處理是高含量低價(jià)值？為什么熱處理是高含量低價(jià)值？對(duì)待熱處理這個(gè)行業(yè)為什么一直是高技術(shù)含量低加工價(jià)值呢？多年來(lái)機(jī)械行對(duì)待熱處理這個(gè)行業(yè)為什么一直是高技術(shù)含量低加工價(jià)值呢？多年來(lái)機(jī)械行業(yè)重業(yè)重“冷冷”輕輕“熱熱”，對(duì)于冷加工的設(shè)計(jì)、精度、設(shè)備要求很高，但對(duì)于熱，對(duì)于冷加工的設(shè)計(jì)、精

38、度、設(shè)備要求很高，但對(duì)于熱處理加工在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中使產(chǎn)品的綜合機(jī)械性能大幅度提高的事實(shí)卻往往視處理加工在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中使產(chǎn)品的綜合機(jī)械性能大幅度提高的事實(shí)卻往往視而不見，甚至于簡(jiǎn)單的理解為熱處理就是把工件加熱燒紅，往水里一放就好而不見，甚至于簡(jiǎn)單的理解為熱處理就是把工件加熱燒紅，往水里一放就好了。熱處理既然成為一個(gè)學(xué)科，需要設(shè)備、工藝、操作、檢驗(yàn)、系統(tǒng)等各方了。熱處理既然成為一個(gè)學(xué)科，需要設(shè)備、工藝、操作、檢驗(yàn)、系統(tǒng)等各方面的綜合管控，才能夠滿足客戶各種功能、外觀產(chǎn)品件的技術(shù)要求。面的綜合管控，才能夠滿足客戶各種功能、外觀產(chǎn)品件的技術(shù)要求。六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處理問(wèn)題六、嚴(yán)重誤導(dǎo)人們的幾個(gè)熱處

39、理問(wèn)題8.熱處理是熱處理是“萬(wàn)能萬(wàn)能”?現(xiàn)在一旦有質(zhì)量問(wèn)題，首先受到檢測(cè)和分析的是熱處理質(zhì)量是否合格現(xiàn)在一旦有質(zhì)量問(wèn)題，首先受到檢測(cè)和分析的是熱處理質(zhì)量是否合格，其實(shí)很多是設(shè)計(jì)、制造過(guò)程或使用不當(dāng)問(wèn)題而不是熱處理問(wèn)題。這，其實(shí)很多是設(shè)計(jì)、制造過(guò)程或使用不當(dāng)問(wèn)題而不是熱處理問(wèn)題。這個(gè)原因的出現(xiàn)一方面是由于失效分析人員知識(shí)是偏重于金屬材料的組個(gè)原因的出現(xiàn)一方面是由于失效分析人員知識(shí)是偏重于金屬材料的組織分析，對(duì)設(shè)計(jì)分析方面的知識(shí)不夠，另一方面就是對(duì)熱處理的職責(zé)織分析，對(duì)設(shè)計(jì)分析方面的知識(shí)不夠，另一方面就是對(duì)熱處理的職責(zé)的夸大，其實(shí)熱處理不是萬(wàn)能的，它的潛力的挖掘是建立在正確的設(shè)的夸大，其實(shí)熱處理不

40、是萬(wàn)能的，它的潛力的挖掘是建立在正確的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的，與所有制造過(guò)程的控制都有關(guān)系，單單最終熱處理一計(jì)基礎(chǔ)之上的，與所有制造過(guò)程的控制都有關(guān)系，單單最終熱處理一個(gè)工序是沒(méi)有這么大的功能的，忽視預(yù)先熱處理也是不行的，但是往個(gè)工序是沒(méi)有這么大的功能的，忽視預(yù)先熱處理也是不行的，但是往往預(yù)先熱處理和最終熱處理可能不是在一個(gè)工廠實(shí)施。往預(yù)先熱處理和最終熱處理可能不是在一個(gè)工廠實(shí)施。第三章第三章鋼的缺陷金相組織鋼的缺陷金相組織 一、概述一、概述 由于鋼錠或鑄坯在凝固時(shí)選擇結(jié)晶的結(jié)果，使得鋼由于鋼錠或鑄坯在凝固時(shí)選擇結(jié)晶的結(jié)果，使得鋼材在冶煉、軋制、熱加工過(guò)程中，易形成各種組織缺材在冶煉、軋制、熱加工過(guò)程

41、中，易形成各種組織缺陷。陷。 鋼的組織缺陷是指需利用金相顯微鏡析驗(yàn)才能判別鋼的組織缺陷是指需利用金相顯微鏡析驗(yàn)才能判別的顯微組織缺陷，它和宏觀分析的不同之處在于放大的顯微組織缺陷，它和宏觀分析的不同之處在于放大倍數(shù)（宏觀，肉眼或倍數(shù)（宏觀，肉眼或20倍以下；微觀，倍以下；微觀，501000倍），倍），首先簡(jiǎn)介一下金相試樣的制備過(guò)程，然后簡(jiǎn)略的介紹首先簡(jiǎn)介一下金相試樣的制備過(guò)程，然后簡(jiǎn)略的介紹一下鋼中常見的幾種組織缺陷，如：帶狀組織，帶狀一下鋼中常見的幾種組織缺陷，如：帶狀組織，帶狀碳化物，網(wǎng)狀碳化物，碳化物液析，鋼中的非金屬夾碳化物，網(wǎng)狀碳化物，碳化物液析，鋼中的非金屬夾雜物，過(guò)熱，過(guò)燒組織等

42、。正確判斷鋼中的各種組織雜物，過(guò)熱，過(guò)燒組織等。正確判斷鋼中的各種組織缺陷，以及形成原因，和為防止或消除這些組織缺陷缺陷，以及形成原因，和為防止或消除這些組織缺陷應(yīng)采取的措施是十分重要的工作。應(yīng)采取的措施是十分重要的工作。二、金相試樣的制備二、金相試樣的制備 由于金屬對(duì)一般的光線是不透明的，所以顯微分析要用經(jīng)過(guò)特殊制備的試樣，利用反射光線在顯微鏡下觀察。 1、取樣、取樣 取樣的部位及磨面要根據(jù)被檢驗(yàn)鋼材的特點(diǎn)，加工工藝及研究的目的而進(jìn)行選擇。所取的試樣必須有代表性，能充分代表被檢驗(yàn)金屬材料的組織特點(diǎn)。如：鋼中非金屬夾雜物含量，不僅各爐之間不同，同一爐的不同鋼錠之間也不同，而且相同鋼錠不同部位也

43、不相同。所以在一批鋼中應(yīng)適當(dāng)選擇足夠數(shù)量有代表性的試樣。如：GB10561-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取樣方法： 直徑或邊長(zhǎng)大于40mm的鋼棒或鋼坯，檢驗(yàn)面為鋼材外表面到中心的中間位置的部分徑向界面。（圖1） 直徑或邊長(zhǎng)大于25mm，小于或等于400mm的鋼棒或鋼坯，檢驗(yàn)面為通過(guò)直徑的界面的一半（由試樣中心到邊緣）（圖2） 直徑或邊長(zhǎng)小于或等于25mm的圓棒，檢驗(yàn)面通過(guò)直徑的整個(gè)界面，其長(zhǎng)度應(yīng)保證得到約200mm2的檢驗(yàn)面積（圖3） 如果觀察材料的變形程度，晶粒拉長(zhǎng)的程度和帶狀組織等，應(yīng)平行于軋制方向上截取縱向試樣。而觀察氧化脫碳和表面滲碳處理的組織，則磨面應(yīng)該在橫截面上。 2、磨樣、磨樣 試樣截取之后

44、先粗磨，一般用砂輪磨平，注意用水冷卻，防止溫度過(guò)高組織發(fā)生變化。 細(xì)磨是為了消除粗磨時(shí)留下的磨痕，為拋光工序作準(zhǔn)備。 拋光的目的是為了消除試樣細(xì)磨留下的細(xì)磨痕，獲得光亮無(wú)痕的鏡面。 3、試樣磨面的侵蝕、試樣磨面的侵蝕 除觀察試樣中的缺面（裂紋、氣孔等）和非金屬夾雜物的數(shù)量、大小、形狀和分布外，一般都要用化學(xué)、物理等方法進(jìn)行組織顯示才能觀察。一般利用化學(xué)侵蝕，它是通過(guò)化學(xué)或化學(xué)作用顯示金屬的組織。 純金屬及單相金屬的侵蝕是一個(gè)化學(xué)溶解過(guò)程，由于晶界上原子排列的規(guī)律性差，具有較高的自由能，所以晶界處較易侵蝕呈凹陷。若侵蝕較淺，由于垂直光線在晶界上的反射作用，在顯微鏡下可顯示出純金屬或固溶體的多面體

45、晶粒。若侵蝕較深，則在顯微鏡下可顯示出明暗不一的晶粒，這是由于晶粒的位向不同，溶解度亦有差異，侵蝕后的顯微平面和原子平面的角度不同，在垂直光線作用下，反射光線方向各異，顯示明暗不一。三、顯微組織缺陷觀察三、顯微組織缺陷觀察 1、帶狀組織、帶狀組織 在經(jīng)熱加工的亞共析鋼顯微組織中，鐵素體與珠光體沿壓延變形方向交替成層狀分布的組織稱為帶狀組織。 帶狀組織使鋼的機(jī)械性能產(chǎn)生各向異性，即沿著帶狀縱向的強(qiáng)度高，韌性好，橫向的強(qiáng)度低，韌性低。此外， 帶狀組織的工件熱處理時(shí)易產(chǎn)生變形，且使得硬度不均勻。 歸納形成帶狀組織的原因，其外因?yàn)閴貉?，其?nèi)因?yàn)殇撳V的磷、硫的偏析和夾雜物（見圖4，MnS夾雜形成的帶狀）

46、 帶狀組織不能用退火的方法來(lái)消除，應(yīng)用正火的方法來(lái)減輕或消除。 2、帶狀碳化物、帶狀碳化物 在鋼的凝固過(guò)程中，由于成分偏析，使含有較高碳和合金元素的鋼內(nèi)出現(xiàn)共晶碳化物，它在熱加工過(guò)程中隨著變形、延伸呈帶狀分布，稱為帶狀碳化物，或稱碳化物不均勻性。 碳化物不均勻性除受化學(xué)成分影響外，還與鋼的冶煉方法，澆注溫度，鋼錠的幾何形狀，鋼錠的大小，鋼錠的冷卻速度以及成材時(shí)的變形程度有關(guān)。 高速鋼、鉻軸承鋼、高鉻鋼等鋼種，出現(xiàn)帶狀碳化物的幾率比較多。（如圖5，GCr15鋼的帶狀組織；圖6，Cr12MoV鋼的帶狀碳化物） 帶狀碳化物使工件脆性增大，加工成模具易產(chǎn)生崩刃、斷裂，在熱處理過(guò)程中，帶狀碳化物外的貧碳

47、區(qū)域，容易造成加熱時(shí)的過(guò)熱。此外帶狀碳化物使工件在淬火時(shí)產(chǎn)生較大的變形，還可能導(dǎo)致淬火裂紋。 反復(fù)鍛造，可以改變碳化物不均勻性的程度。 3、網(wǎng)狀碳化物、網(wǎng)狀碳化物 網(wǎng)狀碳化物實(shí)際上亦是碳化物不均勻的另一種形式。 在含碳量不大于0.77%的碳工具鋼，合金工具鋼，鉻軸承鋼等鋼種，在熱加工冷卻過(guò)程中，碳化物沿晶界呈網(wǎng)狀析出，故稱為網(wǎng)狀碳化物。 形成網(wǎng)狀碳化物的原因是由于鋼材在熱軋或退火過(guò)程中，因加熱溫度過(guò)高，保溫時(shí)間太長(zhǎng)，造成奧氏體晶粒的粗大，并在緩慢冷卻過(guò)程中，碳化物沿晶界析出，形成網(wǎng)狀分布的碳化物。同樣，在熱加工的終止溫度較高，在隨后的緩冷過(guò)程中亦形成網(wǎng)狀碳化物。 網(wǎng)狀碳化物的存在，將使鋼的機(jī)械

48、性能顯著降低，尤其是沖擊韌性下降，脆性增大，做成的工模具易在使用過(guò)程中崩刃或開裂。 析驗(yàn)網(wǎng)狀碳化物時(shí)，試樣應(yīng)經(jīng)淬火、回火處理并深侵蝕，腐蝕過(guò)輕、過(guò)重均不能正確反應(yīng)網(wǎng)狀組織。 4、碳化物的液析、碳化物的液析 某些高合金工具鋼，在凝固過(guò)程中，由于碳和合金元素的偏析，從液態(tài)中析出碳化物，這種碳化物在往后一般加工過(guò)程中不被消除，它的鏈狀，塊狀，或條狀沿鋼的軋制方向存在。 形成碳化物液析原因是由于熔煉時(shí)鋼液過(guò)熱，澆注溫度偏高，鋼錠冷卻緩慢等因素造成。 在GCr15、CrWMn、CrMn鋼中，容易產(chǎn)生碳化物液析。碳化物液析存在，切割了金屬基體，使鋼的脆性增大。在熱處理時(shí)容易產(chǎn)生淬火裂紋，并使工件在使用過(guò)程

49、中由于碳化物的剝落而成為磨粒磨損或形成疲勞破壞的發(fā)源地，故其存在有較大的危險(xiǎn)性。 防止及減輕方法：采用合理的定型設(shè)計(jì)，適當(dāng)降低澆注溫度并加快冷卻速度，對(duì)已產(chǎn)生的碳化物液析，可進(jìn)行高溫均熱或擴(kuò)散退火的辦法進(jìn)行補(bǔ)救。如GCr15細(xì)鋼錠可先于1230加熱，然后再進(jìn)行開坯軋制。 5. 非金屬夾雜物非金屬夾雜物 非金屬夾雜物就是指存在于鋼中的金屬或非金屬化合物，在鋼鐵材料中一般都含有非金屬夾雜物。 鋼中非金屬夾雜物的來(lái)源通?？梢苑譃閮深悾活愂峭鈦?lái)的非金屬夾雜物，指在冶煉、澆注過(guò)程中的爐渣及耐火材料浸入剝落后進(jìn)入鋼液中形成的。另一類是內(nèi)在的非金屬夾雜物，即在冶煉及澆注過(guò)程中物理化學(xué)反應(yīng)的生成物，如氧化物

50、、硅酸鹽、硫化物等。 通常存在于鋼中的非金屬夾雜物大致有這樣幾種： 1、氧化物：常見的有Al2O3、Cr2O3等。用Al脫氧時(shí)易產(chǎn)生高硬度的Al2O3脆性?shī)A雜，在熱加工時(shí)它不易變形，總是沿著加工壓延方向呈多角形顆粒排列成條狀分布。 2、硫化物：硫化物夾雜具有塑性，在鋼材中呈條狀形態(tài)。 3、硅酸鹽：鋼中的硅酸鹽夾雜的成分比較復(fù)雜。硅酸鹽夾雜物經(jīng)過(guò)熱加工后一般沿著變形方向延伸，外形粗糙，不光滑。4、氮化物：常見的有TiN、Ti（NC）等，它在鋼中多呈一定規(guī)則的幾何形狀，如方形、矩形、六角形、條形。在明場(chǎng)下具有粉紅的色澤。5、點(diǎn)狀不變形。 近代隨著精煉技術(shù)的開發(fā)，鋼的“潔凈度”大大提高，然而還無(wú)法完

51、全避免鋼中內(nèi)生夾雜物的產(chǎn)生。非金屬夾雜物降低鋼的塑性、韌性和疲勞性能，使鋼的冷熱加工性能乃至某些物理性能變壞。但是，夾雜物的相并不總是損害鋼的性能，有時(shí)甚至還能改善鋼的性能。如含S鋼，可改善切削加工性能。 6. 過(guò)熱過(guò)燒組織過(guò)熱過(guò)燒組織 鋼材過(guò)熱一般是指加熱時(shí)由于超過(guò)正常加熱溫度引起韌性下降的一種現(xiàn)象。碳素鋼過(guò)熱的金相特征是出現(xiàn)魏氏組織。魏氏組織的出現(xiàn)往往伴隨有粗大的奧氏體晶粒，因此，魏氏組織將造成鋼的機(jī)械性能尤其是沖擊韌性下降，嚴(yán)重的將造成零件在使用過(guò)程中的脆性斷裂。一般鋼的魏氏組織可以通過(guò)熱處理（正火處理）手段來(lái)加以矯正。但是有這樣一種情況不可逆轉(zhuǎn)，即鍛件由于爐溫過(guò)高，除了出現(xiàn)上述的過(guò)熱的

52、組織特征外，還會(huì)產(chǎn)生硫化物向A體的固溶以及在冷卻時(shí)沿境界的再析出。 這種過(guò)熱區(qū)別于一般過(guò)熱，可稱之為穩(wěn)定過(guò)熱或鍛造過(guò)熱。這是因?yàn)橐呀?jīng)過(guò)熱的成形鍛件，不可能也不允許再次加熱到鍛造溫度并通過(guò)再度變形來(lái)改善硫化物的分布形態(tài)了，同時(shí)由于硫化物沿晶界的析出是十分細(xì)小的，容易被忽視，但是由于它的存在破壞了晶粒間的緊密結(jié)合，使斷面脆性增加，常會(huì)導(dǎo)致零件的突然斷裂。 過(guò)燒，一般是由于加熱溫度過(guò)高，或在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，除出現(xiàn)魏氏組織外，同時(shí)發(fā)現(xiàn)粗大的晶粒邊界被燒熔而氧化，破壞了金屬基體的連續(xù)性，這種現(xiàn)象稱為過(guò)燒。 表面過(guò)燒在條件許可（足夠的加工余量）的情況下可以用機(jī)械加工除去，一般無(wú)法改正。因此，過(guò)燒是不允

53、許的缺陷，一般只能做廢品處理。圖圖 1 圖圖 2圖圖 3 汽車行業(yè)金屬熱處理常見問(wèn)題的探討隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車作為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)也在日新月異的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制作水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的差距逐漸縮小，在技術(shù)引進(jìn)和零部件生產(chǎn)的消化吸收上進(jìn)展很大。汽車組成有成千上萬(wàn)個(gè)零部件，其中金屬零部件占據(jù)近70%，這些構(gòu)成了汽車的框架和主要功能結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)和熟悉汽車所使用的金屬材料特性和零部件的制程，掌握和了解這些零部件其中需要熱處理的類別、方法、性能和零部件的品質(zhì)、失效以及有效地預(yù)防措施，這對(duì)于從事汽車制造業(yè)的工程技術(shù)、制造工人、管理人員都是非常必要的。金屬熱處理加工在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、傳動(dòng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、配氣

54、系統(tǒng)、底盤件與行駛系統(tǒng)、安全防護(hù)件、緊固件以及其他功能件的制程中廣泛應(yīng)用，以達(dá)到提高機(jī)械性能、耐磨、耐蝕等多項(xiàng)嚴(yán)格的技術(shù)要求，成為汽車制造行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺少的重要部分。汽車零部件熱處理主要種類是表面滲碳和碳氮共滲、表面滲氮和氮碳共滲、調(diào)質(zhì)或淬回火、感應(yīng)（高、中、工頻）加熱表面淬火、固溶時(shí)效、正火和退火。汽車產(chǎn)品熱處理部分技術(shù)瓶頸1、汽車零部件細(xì)長(zhǎng)件的變形較直問(wèn)題；2、滲碳、滲氮零部件滲層和硬度均勻性；3、不同的汽車零部件熱處理過(guò)程中裝爐或擺放的問(wèn)題；4、汽車?yán)渥髂＞呓?jīng)真空熱處理+TD強(qiáng)化熱處理后變形組合的問(wèn)題；5、因材料、設(shè)計(jì)、冷加工、熱處理、電鍍、實(shí)際使用等某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行失效分析；6、淬火冷卻介質(zhì)的穩(wěn)定性、持久性較差，造成產(chǎn)品、模具熱處理品質(zhì)的不穩(wěn)定；7、熱處理設(shè)備的爐溫均勻性，制造廠家都是以空爐九點(diǎn)測(cè)試合格，但實(shí)際生產(chǎn)中往往超標(biāo)。汽車產(chǎn)品熱處理發(fā)展趨勢(shì)新材料、新技術(shù)對(duì)熱處理技術(shù)的升級(jí)改造，熱處理技術(shù)發(fā)生了很多實(shí)質(zhì)性的變革，熱