熱處理常見的缺陷分析及如何預防—詳細分析了各種問題的原因

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氧化和脫碳

當加熱介質是空氣或熔鹽時，鋼表層的鐵和碳與加熱介質中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣等將在高溫下產生化學作用，形成鐵和碳的氧化物，這種現象稱為氧化。與此同時，工件表面層的碳由於被氧化自鋼內逸出，因而降低了工件表層含碳量，這種現象稱為脫碳。

氧化會降低零件尺寸精度和表而光澤度,影響淬火質量;脫碳會使表面硬度、耐磨性降低,同時使疲勞強度大大降低。過分氧化脫碳,會造成零件報廢。

為防止氧化和脫碳,可採用以下方法處理:

隔絕被加熱的工件，不與爐氣接觸。

為了控制爐氣中氧化性氣體的含量，使爐內為中性氣氛，通人保護性氣體（氨、氮、焦爐煤氣等）。

在工件表面敷防氧化塗料，如硼砂、石墨粉、玻璃粉、耐火粘土等。

高階合金鋼及精密零件在真空中採用無氧化加熱。

過熱和過燒

由於加熱溫度過高或保溫時間過長，導致晶粒顯著粗化的現象，稱為過熱。過熱的結果使淬火後得到粗針馬氏體，脆性增加，疲勞強度降低。

對於過熱不嚴重的工件,碳素結構鋼及合金結構鋼一般應經一次正火或退火後再次加熱重新淬火。對於高碳鋼和合金工具鋼,則應透過退火、正火多次處理,然後按正確的淬火工藝重新淬火。

如果鋼的加熱溫度遠遠超過了正常的加熱溫度，以致沿晶界出現熔化和氧化的現象，稱為過燒。

鋼的過燒組織,晶粒極為粗大,在晶界上有氧化物網路,力學效能急劇惡化,此種缺陷巳無法挽救,應絕對避免。

硬度不足及軟點

當淬火溫度過低，保溫時間過短，淬火冷卻速度不夠或回火溫度過高，以及加熱後表面脫碳時都會造成零件硬度不足。淬火區域性地區氧化皮未爆開，零件淬火冷卻劑的方式不對，區域性脫碳以及淬火後在冷卻劑內相對運動不夠等，都會在零件表面產生許多未被淬硬的小區域，這些小區域叫軟點。

為了防止硬度不足和軟點,必須制定的熱處理規範和正確地選擇淬火劑。如已產生硬度不足,對於一般碳素鋼及合金結構鋼,可經正火後,再次加熱重新淬火。對合金工具鋼最好退火後重新淬火。

變形和開裂

變形和開製是熱處理中常見的缺陷，導致變形或開裂的根本原因是熱處理時工件內部產生的內應力。工件在加熱和冷卻時，其表層與心部或各部溫度變化是不一致的。由於工件各部分熱脹冷縮的不一致，引起工件內部一部分金屬對另一部分金屬的作用力，因而產生了內應力，稱為熱應力。加熱和冷卻的速度越大，熱應力也就越大。

此外，在熱處理過程中，由於工件內各部分組織轉變的不一致性或不同時性，引起體積的膨脹或收縮也不一致，從面也會產生內應力，稱為組織應力特別是奧氏體向馬氏體轉變時產生的體積膨脹，由於受到尚未轉變部分的阻礙，組織應力最顯著。

在熱應力與組織應力的作用下,工件在熱處理時會產生變形或裂紋。

對於變形工件可在未冷透前趁熱進行矯正,或在正火後矯止再進行淬火。但若變形太大或產生裂紋,則無法補救而報廢。為了預防變形或裂紋,除淬火時在馬氏體轉變區採取減緩冷卻外,在設計時還要注意工件的截面積不宜過於懸殊,截面形狀儘量對稱,避免尖稜和直角,預留較大的磨削餘量等。