淬火零件的非马控制
热处理非马
1.问：为什么我厂的台车炉子中淬火炉没有风扇而回火炉有风扇呢这和传热是否有关系呢？我之前看到有人说淬火炉温度高,主要靠辐射传热,可以不装风扇,但装了炉温更均匀.回火炉温度低,主要靠对流传热,一定要装风扇才能保证炉温均匀.不知道对不对所以才发出这个疑问到底和温度有无关系？传热方式与炉型有关，和温度没关系？这个不应该是这样的吧，传热方式都希望是强对流的，那样传热速度快，炉温也均匀，但出于叶轮材质高温热强性考虑，对于空气电炉，淬火加热时候叶轮在此温度时负载很大，寿命很短，所以一般像台车炉这样的空气加热炉是不能装风机的，而采用保护气氛加热的就可以了，那是因为保护气氛一般都是氮气或是氢气或渗碳气氛，在高温时气流密度较低，风机运转负载相对较小，所以可以安装风机。
所以，对流方式的选择是根据工艺要求，保护气氛类型及相对的温度来确定的。
2.经常看到热处理人员为保护气氛、渗碳质量（碳势不稳定、内氧化、黑色组织、非马组织、表面硬度低）而发忧！工艺参数、原料气源、碳势控制系统（探头等）、设备好坏、材料化学成分等那些影响因素比较大？一般出现非马，往往是空气流量给的太大。
黑色组织的话建议去查查甲醇含水量是否超标。
PS：“非马”即非马组织。
简而言之，非马组织是指马氏体以外的其它组织，如铁素体、珠光体、贝氏体、残余奥氏体、魏氏组织等。
平常所说的非马组织是指渗碳淬火工艺过程的一种缺陷组织。
这种组织是由于渗碳介质中氧向钢中扩散，在晶界上形成Cr、Mn等元素的氧化物，致使该处合金元素贫化，淬透性降低，淬火后出现黑色网状组织（托氏体）。
所谓黑色组织系指气体碳氮共渗工艺过程易出现的一种缺陷组织，根据其形状和分布状态，有黑点、黑网和黑带之分。
黑点又成为黑色斑点状组织，因在抛光而未经腐蚀的试样上呈斑点状而得名，位于表层0.10mm以内。
在氮势很高的气氛中进行碳氮共渗时易出现。
黑色斑点状组织主要有大小不等的孔洞所组成，某些空洞中可能存在石墨与氧化物夹杂。
影响淬火热处理变形的原因
影响淬火热处理变形的淬火是将钢件加热到临界温度以上,保温适当的时间,然后以大于临界冷却速度冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺,它是强化钢材的最重要的热处理方法。
大量重要的机器零件及各类刀具、刃具、量具等都离不开淬火处理。
需要淬火的工件,经过加热后,便放到一定的淬火介质中快速冷却。
但冷却过快，工件的体积收缩及组织转变都很剧烈，从而不可避免地引起很大的内应力，容易造成工件变形及开裂。
由于淬火变形影响因素非常复杂，导致变形控制十分棘手。
而采用校直办法纠正变形或通过加大磨削加工余量，都会增加成本，因此研究钢件淬火热处理变形的影响因素，提出防止变形的措施是提高产品质量、延长零部件使用寿命、提高经济效益的重要课题。
零件热处理变形原因分析1 热应力引起的变形钢件在加热和冷却过程中,将发生热胀冷缩的体积变化以及因组织转变时新旧相比容差而产生的体积改变。
零件加热到淬火温度时,屈服强度明显降低,塑性则大大提高。
当应力超过屈服强度时,就会产生塑性变形,如果造成应力集中，并超过了材料的强度极限,就会使零件淬裂。
导热性很差的高碳合金钢,如合金模具钢Cr12MoV、高速钢W18Cr4V之类的工具钢，淬火加热温度很高，如不采用多次预热和缓慢加热,不但会造成零件变形,而且会导致零件开裂而报废。
此外,铸钢件和锻件毛坯,如果表层存在着一层脱碳层,由于表层和心部导热性能不同,在淬火加热较快时,也会产生热应力而引起变形。
冷却时由于温差大,热应力是造成零件变形的主要原因。
2 组织应力引起的变形体积的变化往往与加热和冷却有关,因为它和钢的膨胀系数相关。
比容的变化导致零件尺寸和形状的变化。
组织应力的产生起源于体积的收缩和膨胀，没有体积的膨胀,就没有组织转变的不等时性,也就没有组织应力引起的变形，导致热处理变形的内应力是热应力和组织应力共同作用形成的复合应力，热应力和组织应力综合作用的结果是不定的,可能因冷却条件及淬火温度的不同而产生不同情况，淬火应力是由急冷急热应力及由组织转变不同时所引起的应力综合构成的。
淬火工艺规程
淬火工艺规程一、淬火前得准备1、检查工件表面,不允许有碰伤、裂纹、锈斑、油垢及其她脏物存在,油垢可用碱煮洗,锈斑可用喷砂或冷酸清洗。
2、准备淬火所用得工具，检查设备就是否完好。
3、检查控温仪表指示就是否正确。
4、工件形状复杂得，其中有不需要淬硬得孔眼、尖角或厚度变化大得地方，为了防止变形与淬裂得危险均应采用堵塞或缠绕石棉得方法,使工件各部分加热及冷却温度均匀。
5、要求工件表面不允许有氧化脱碳现象，要用硼砂酒精溶液涂覆。
二、淬火规范1、加热温度（1）亚共析钢淬火加热温度为Ac3+30～５0℃，一般在空气炉中加热比在盐浴中加热高10~3０℃，采用油、硝盐淬火介质时,淬火加热温度应比水淬提高20℃左右。
（2）共析钢、过共析钢淬火加热温度为Ac1＋30~50℃,一般合金钢淬火加热温度为Ａc１或Ａc3+30～５0℃.（3）高速钢、高铬钢及不锈钢应根据要求合金碳化物溶入奥氏体得程度选择。
过热敏感性强及脱碳敏感性强得钢，不易取上限温度.（4）低碳马氏体钢淬透性较低，应提高淬火温度以增大淬硬性；中碳钢及中碳合金钢应适当提高淬火温度来减少淬火后片状马氏体得相对量，以提高钢得韧性；高碳钢采用低温淬火或快速加热可限制奥氏体固溶碳量，而增加淬火后板条马氏体得含量,减少淬火钢得脆性.另外，提高淬火温度还会增加淬火后得残余奥氏体量。
2、加热方法（1）模具：室温进炉或300—４00℃进炉,并在５50—6０0℃时等温一段时间。
（2）弹簧或原材料（调质处理）,可在淬火温度时进炉.3、保温时间加热与保温时间由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间(ι1)，透热时间（ι２）及组织转变所需时间（ι3)组成。
ι1+ι2由设备功率、加热介质及工件尺寸、装炉数量等因素决定,ι3则与钢材得成分、组织及热处理技术要求有关。
普通碳钢及低合金钢在透热后保温5~15miｎ即可满足组织转变得要求，合金结构钢透热后应保温1５～25min。
高合金工具钢、不锈钢等为了溶解原始组织中得碳化物，应在不使奥氏体晶粒过于粗化得前提下，适当提高奥氏体化温度,以缩短保温时间。
减小和控制热处理变形的有效措施(1)
热处理变形产生的原因及控制方法学院：化学化工学院班级：09材料化学姓名：张怡群学号：090908050摘要：热处理变形是热处理过程中的主要缺陷之一，对于一些精密零件和工具、模具，常常会因为热处理变形超差而报废。
为此，本文对热处理变形产生的原因进行了阐述，并总结了减少和控制热处理变形的几种方法。
关键词：热处理变形、产生原因、控制方法前言：金属热处理是将金属工件在适当的温度下通过加热、保温和冷却等过程，使金属工件内部组织结构发生改变，从而改善材料力学、物理、化学性能的工艺。
热处理是改善金属工件性能的一种重要手段。
在工件制造中选取合适的材料后，为了达到工艺要求而经常采用热处理工艺，但是热处理除了具有积极作用外，在处理过程中也不可避免地会产生形变。
在实际生产中，热处理产生的变形，对后续工序的影响是至关重要的，有些贵重材料和一些机器中的重要零部件，因变形过大而导致报废。
钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比容变化所造成的体积膨胀，以及热处理所引起的塑性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变。
变形是热处理较难解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。
正文：1热处理变形的原因在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、歪扭、翘曲等变形，就其产生的根源来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。
(1) 内应力塑性变形热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性, 都会产生内应力, 在一定塑性条件的配合下, 就会产生内应力塑性变形。
在加热和冷却过程中, 零件的内外层加热和冷却速度不同造成各处温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同, 这样产生的应力变形叫热应力塑性变形。
在加热和冷却过程中, 零件的内部组织转变而发生的时间不同, 这样产生的应力变形叫组织应力变形塑性变形。
(2) 比容变形在热处理过程中, 各种相结构的组织比容不同,在相变时发生的体积和尺寸变化为比容变形。
非马和IGO控制案例
2019年 第5期热加工F失效分析law Failure25“非马”和IGO 控制案例■ 王文斌摘要：成功攻克了齿轮非马氏体（简称“非马”）长度和连片的问题，针对气氛炉控制IGO 、“非马”连片，提出了改善办法。
关键词：非马；IGO ；改善；齿轮“非马”及IGO 代名词是从西方引进过来的，因此究根穷源了解英语本意，会更容易让我们认识其本质，掌握规律，提高产品的质量。
“非马”查找文献A x l e Te c h 公司S AT 02-400标准中从英语“Non Martensitic Transformation ”简称“NMTP ”其中有涉及非马连片的等级要求。
上汽通用“非马”是从其美国通用标准“Soft Skin ”翻译而来，也有涉及不能有连片的要求。
“I G O ”查找文献由“intergranular oxidation ”缩写而来，翻译过来就是我们通常说的“内氧化”、“晶界氧化”。
当然也有国内标准称其“表面氧化”，有其意但是抽象不够具体。
个人更倾向于“晶界氧化”的解释。
1. “非马”与IGO 的区别从英文翻译来看“非马”是一种组织，事实上也的确是如此，需要腐蚀才能看出来，且浅腐蚀足矣。
I G O 是种氧化物，原则上不需要腐蚀，不过制样很关键，精抛后的长度（在500×）与仅粗抛后的长度差距很大，一般国内制样应用最多的是颗粒度为5μm 的抛光剂（粗抛），有些外企（ZF ）是用粗抛（5μm ）+精抛（0.05μm ），也有些企业使用了粗抛+浅腐蚀。
图1所示为同一样块采用的不同方法制样。
当IGO 使用浅腐蚀后，控制其IGO 长度与外企接轨是没有问题的，不过新的问题是会把“非马”组织腐蚀出来，所以使用浅腐蚀后，在金相显微镜下“非马”组织是将IGO 完全覆盖，二者无法分清，但是唯一可以确定的是，IGO 的长度≤“非马”长度。
这也是很多时候，我们在谈论“非马”和IGO 长度概念时很容易混淆的原因之一。
淬火零件的非马控制
渗碳淬火零件非马组织的控制目前广泛使用的吸热式保护气氛渗碳，淬火后零件表面不同程度的出现黑色组织、黑色网或黑带，轴类零件和齿轮类零件的齿根部位较为严重。
黑色组织又称内氧化或非马组织，它实际上是沿晶界分布的合金化合物。
在利用吸热式保护气生产的过程中，内氧化是不可避免的。
因此，不管是在工业发达的美国、日本还是在我国，在制定的有关检查标准中，都规定允许渗碳层表面有一定深度的内氧化层存在。
在实际生产控制中，应采取措施尽量把内氧化深度控制在最低限度。
一、内氧化形成机理表面黑色组织、黑网或黑带，经对其金相观察和物理分析，证明它是奥氏体的分解产物，还有少量的氧、氮和铁、锰、铬的合金化合物。
由于这些合金化合物的产生，造成了奥氏体晶界以至内部合金元素的贫化，其稳定性下降。
由于晶界的特殊条件，原子排列杂乱，晶界边缘的奥氏体合金元素在渗碳过程中易于贫化严重，加上合金元素非自发形核的作用，晶界易于产生黑网。
二、控制方法1、为减少内氧化，设计一种不易产生内氧化的钢种是非常必要的。
然而，目前在国内普遍使用的渗碳钢钢种中还没有能完全防止内氧化形成的钢种。
2、为减少内氧化，从工艺方面主要途径是控制氧、二氧化碳和水的含量，保持炉压稳定，尽早恢复炉气碳势并保持控制稳定，防止炉气泄漏。
在加热前保持零件表面洁净，毛坯零件应进行良好的预备热处理，消除锻造缺陷，选用冷速较快的冷却介质。
适当提高淬火温度，对抑制和改善非马组织均有一定作用。
炉气中的水蒸气和二氧化碳是促使内氧化形成的主要成份。
它们对溶于奥氏体中那些合金元素，会表现出不同的亲和力。
Ti、Si、Mn、Cr易于被氧化，W、Mo、Ni、Cu则不易被氧化。
在通常900℃至950℃渗碳温度下，为防止内氧化，对含1%Cr的渗碳钢，CO2含量不宜超过0.2%，对含1% Mn的渗碳钢，CO2含量不宜超过0.01%。
（20Cr Mn Ti钢中的Cr和Mn的含量均接近或超过1%，SAE8620钢中的Cr和Mn含量均低于1%，在同等情况下，后者比前者防内氧化效果好。
淬火设备调试方法
淬火设备调试方法以淬火设备调试方法为标题，写一篇文章。
淬火设备是工业生产中常用的一种热处理设备，用于提高金属材料的硬度和耐磨性。
在使用淬火设备之前，需要对其进行调试，确保其正常运行和达到预期效果。
下面将介绍淬火设备调试的方法和步骤。
一、设备检查对淬火设备进行全面的检查，包括外观、电气设备、管道、传动装置等各个方面。
确保设备没有损坏或漏水现象，并检查电气设备的接线是否正确，传动装置是否灵活运转。
二、温度调节淬火设备的温度调节是非常关键的一步。
首先，根据所需淬火温度，将温度计安装在设备内部，并调节仪表的刻度。
然后，打开加热设备，逐渐升高温度，直到达到所需的温度。
在升温过程中，要注意观察温度计的变化，并及时调整加热设备的功率，以保持温度的稳定。
三、介质准备淬火介质对淬火效果有着重要影响。
根据金属材料的种类和要求，选择合适的淬火介质，如水、油、盐等。
在使用介质之前，要进行准备工作。
首先，确保介质的纯净度，排除杂质和气泡。
其次，根据所需淬火温度，将介质加热至适当温度。
最后，将介质注入淬火槽中，并保持介质的稳定性。
四、淬火试样准备进行淬火试样准备前，需要根据金属材料的种类和要求，选择合适的试样形状和尺寸。
将试样置于淬火槽中，并确保试样完全浸没在淬火介质中。
同时，要注意试样与介质之间的接触面积，以保证淬火效果的均匀性。
五、淬火过程控制开始淬火过程后，需要控制淬火时间和速度。
淬火时间应根据金属材料的厚度和硬度要求进行合理的设定，以避免过淬或欠淬。
淬火速度也需要控制在合适范围内，过快或过慢都会影响淬火效果。
在整个淬火过程中，要密切观察试样的变化，确保淬火效果的达到预期。
六、淬火后处理淬火后需要对试样进行处理，以达到所需的硬度和耐磨性。
通常包括回火、冷却等步骤。
回火是通过加热试样至一定温度后，进行保温和冷却，以缓解淬火应力和提高材料的韧性。
冷却是通过将试样置于冷却介质中，快速冷却至室温，使其达到所需硬度。
淬火设备的调试是确保其正常运行和达到预期效果的重要环节。
齿轮表面非马分析
表面层非马氏体组织形成的原因和防止措施0引言文献[1]对渗碳淬火件表面层非马氏体组织形成的原因和防止措施作了阐述。
文献[2]对非马氏体组织的组成顺序作了补充，并再次强调必需浅腐蚀，其腐蚀时间为金相标准GB /T9450-2005《钢铁渗碳淬火硬化层深度的测定和校核》中的1/2~1/3为准。
同时，对各种措施下所形成非马氏体组织的厚薄进行了评述。
经过近年来的探索和研究，有必要再次叙述。
并对采用喷丸和磨齿等被动措施后的加工工序来减少非马氏体组织层深提出了值得制造厂家考虑的问题。
1关于渗碳淬火件表面层非马氏体组织己被公认的非马体组织是由内氧化的贫合金化元素导致而形成。
一旦形成此类组织，其后果是降低表面硬度和耐磨性以及疲劳极限，并由晶粒边界或氧化物的应力集中区域，萌生细微裂纹，并向更深的地方延伸……。
渗碳淬火件的非马氏体组织包括：表面脱碳形成的铁素体、表层沿晶界形成的屈氏体，有些钢种还有贝氏体。
以及在不腐蚀条件所见到晶界氧化.对非马氏体组织的组成顺序最严重态排序[2]为：铁素体、铁素体+屈氏体（第一条黑网）、屈氏体（黑带）、屈氏体+马氏体（第二条黑网）、贝氏体+马氏体、马氏体。
一般讲不腐蚀条件下所见到的晶界氧化深度小于浅腐蚀状态下的非马氏体组织的深度。
2影响形成非马氏体组织的因素2.1渗碳气氛中气源的选择[4、5]由于内氧化是氧的参与：古老的渗碳机理CO→Cad+CO2，这种渗碳机理必然是在一边渗碳的同时，一边内氧化，并且使渗碳速度减缓。
而无氧参与下的渗碳气源，其渗碳机理如下：目前能产生的无氧下渗碳的气源，这些气源在一定条件下才能优化。
（务必注意优化措施）甲烷 CH4 * Cad+H2苏联学者于1966年最早发现，70年代德国、美国学者持同样观点丙烷C3H 8C+2CH4 *3Cad+H2C3H8C2H4+ H4Cad+CH4* 3Cad+H2C3H8C2H2+ H2+ CH42Cad+CH4+2H2 3Cad+H2乙烯C2H4 Cad+CH4* 2Cad+H2乙炔C2H2 2Cad+H2 德国易普森和法国汤姆森在低压真空炉内使用。
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渗碳淬火零件非马组织的控制
目前广泛使用的吸热式保护气氛渗碳，淬火后零件表面不同程度的出现黑色组织、黑色网或黑带，轴类零件和齿轮类零件的齿根部位较为严重。
黑色组织又称内氧化或非马组织，它实际上是沿晶界分布的合金化合物。
在利用吸热式保护气生产的过程中，内氧化是不可避免的。
因此，不管是在工业发达的美国、日本还是在我国，在制定的有关检查标准中，都规定允许渗碳层表面有一定深度的内氧化层存在。
在实际生产控制中，应采取措施尽量把内氧化深度控制在最低限度。
一、内氧化形成机理
表面黑色组织、黑网或黑带，经对其金相观察和物理分析，证明它是奥氏体的分解产物，还有少量的氧、氮和铁、锰、铬的合金化合物。
由于这些合金化合物的产生，造成了奥氏体晶界以至内部合金元素的贫化，其稳定性下降。
由于晶界的特殊条件，原子排列杂乱，晶界边缘的奥氏体合金元素在渗碳过程中易于贫化严重，加上合金元素非自发形核的作用，晶界易于产生黑网。
二、控制方法
1、为减少内氧化，设计一种不易产生内氧化的钢种是非常必要的。
然而，
目前在国内普遍使用的渗碳钢钢种中还没有能完全防止内氧化形成的钢种。
2、为减少内氧化，从工艺方面主要途径是控制氧、二氧化碳和水的含量，
保持炉压稳定，尽早恢复炉气碳势并保持控制稳定，防止炉气泄漏。
在加热前保持零件表面洁净，毛坯零件应进行良好的预备热处理，消除锻造缺陷，选用冷速较快的冷却介质。
适当提高淬火温度，对抑制和改善非马组
织均有一定作用。
炉气中的水蒸气和二氧化碳是促使内氧化形成的主要成份。
它们对溶于奥氏体中那些合金元素，会表现出不同的亲和力。
Ti、Si、Mn、Cr易于被氧化，W、Mo、Ni、Cu则不易被氧化。
在通常900℃至950℃渗碳温度下，为防止内氧化，对含1%Cr的渗碳钢，CO2含量不宜超过0.2%，对含1% Mn的渗碳钢，CO2含量不宜超过0.01%。
（20Cr Mn Ti钢中的Cr和Mn的含量均接近或超过1%，SAE8620钢中的Cr和Mn含量均低于1%，在同等情况下，后者比前者防内氧化效果好。
）然而，在渗碳过程中，炉内气氛处于类似水煤气反应的过程，不断有氧化和还原反应，炉内气氛始终处于非平衡状态，因此要保证二氧化碳和水蒸气的最低含量，目前控制中还难以满足。
由于内氧化导致合金元素的迁移和碳浓度的下降，结果使渗层的淬透性下降，于是在常规淬火时就会导致非马组织的形成。
3、为减少内氧化，在渗碳后期适当加入一定量的氨，有助于改善内氧化
程度。
加入氨气后会使气氛中的氮和氢分压升高，促进氮原子在晶界处聚集，以弥补合金元素的贫化，让氮原子代替合金元素来起到稳定晶界奥氏体作用。
由于通入量少，温度处于较低温区，这种“补渗”时间短，其它合金元素也难于扩散。
所以，不会形成新的大量的化合物相。
但随着氨量的增加，黑网出现的几率与深度又会增加，这与随零件表面氮含量增加，黑网出现的几率和深度也会增加的规律是一致的。
如何掌握通入量，一般认为，不超过总通气量的5%为宜。
在通氨的过程中，如果伴随着碳势降低，则会出现严重的黑网和黑带。
4、提高淬火温度有利于减少非马出现的深度。
5、正确的选择冷却介质是抑制和减少非马组织的重要措施。
采用正交法做出的抑制非马出现的主次关系是：
冷却介质——碳势控制——氨加入量——温度控制
渗碳后的零件采用碱水淬火的话，黑网几乎根本不会出现。
在大批量生产中发现，薄壁零件、齿环内零件淬火后一般内氧化程度轻微，而轴内零件则容易出现黑网，说明冷速有较强的抑制产生黑网的作用，淬透性较高的材料对于抑制黑网有明显的作用。
综上所述，淬火后非马组织的出现是不可避免的，有效控制非马组织的途径和手段应从多方面入手，在生产实践中除稳定控制炉气成份外，最有效的方法是提高零件淬火时的冷却速度，以便有效的抑制非马组织出现的几率和深度。
其次，在渗碳后期适当的加入氨气，改善晶界处合金元素的贫化现象有利于抑制非马组织的出现。
贵公司使用的2565豪富顿淬火油，属等温分级淬火油，特性温度高，无明显的汽膜爆裂区段，冷却速度较慢，适用于薄壁零件和齿环内零件，主要目的是减少淬火变形。
对于变速箱传动齿轮，建议使用豪富顿快速淬火油（G油或K油），以提高零件的心部硬度和减少非马组织的深度，有利于零件综合性能的提高。
若使用2565豪富顿等温淬火油，将难以保证渗碳淬火零件表层非马组织控制在较小的范围内。