金属热处理缺陷分析及案例.
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理产生的组织缺陷
金属热处理缺陷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补助，以及使热处理以后的后续工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。
最危险的缺陷为裂纹，其中最主要的是淬火裂纹，其次是加热裂纹、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。
导致淬火裂纹的原因：（1）原材料已有缺陷（冶金缺陷扩展成淬火裂纹）；（2）原始组织不良（如钢中粗大组织或魏氏组织倾向大）；（3）夹杂物；（4）淬火温度不当；（5）淬火时冷却不当；（6）机械加工缺陷；（7）不及时回火。
最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数，产生的原因是相变和热应力。
残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他缺陷发生的频率和严重性较低。
内应力来源有两个方面：（1）冷却过程中零件表面与中心冷却速率不同、其体积收缩在表面与中心也不一样。
这种由于温度差而产生的体积收缩量不同所引起的内用力叫做“热应力”；（2）钢件在组织转变时比体积发生变化，如奥氏体转变为马氏体时比体积增大。
由于零件断面上各处转变的先后不同，其体积变化各处不同，由此引起额内应力称作“组织应力”。
热处理常见缺陷分析与对策-学习总结
热处理常见缺陷分析与对策时 间：2020.10.28 学习人：吴俊 部 门：试验检测中心基本知识点：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火裂纹。
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： +（30-50）度。
6、高速钢应采用调质处理即淬火+高温回火。
7、回火工艺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变形和退火联合作用才能消除。
9、渗氮零件基本组织为回火索氏体。
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250-380。
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、防止淬裂的工艺措施：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：T+M 。
20、氢脆条件：氢的存在、三项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。
铸造铝合金缺陷及分析
铸造铝合金缺陷及分析一氧化夹渣缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在铸型不通气的转角部位;断口多呈灰白色或黄色,经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现产生原因：1．炉料不清洁,回炉料使用量过多2.浇注系统设计不良3．合金液中的熔渣未清除干净4．浇注操作不当,带入夹渣5.精炼变质处理后静置时间不够防止方法：1．炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低2．改进浇注系统设计,提高其挡渣能力3.采用适当的熔剂去渣4．浇注时应当平稳并应注意挡渣5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间二气孔气泡缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色;表面气孔、气泡可通过喷砂发现,内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色产生原因：1．浇注合金不平稳,卷入气体2．型芯砂中混入有机杂质如煤屑、草根马粪等3．铸型和砂芯通气不良4．冷铁表面有缩孔5．浇注系统设计不良防止方法：1．正确掌握浇注速度,避免卷入气体;2．型芯砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量3．改善芯砂的排气能力4．正确选用及处理冷铁5．改进浇注系统设计三缩松缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处;在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现<br>产生原因：1．冒口补缩作用差2．炉料含气量太多3．内浇道附近过热4．砂型水分过多,砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．铸件在铸型中的位置不当7．浇注温度过高,浇注速度太快防止方法：1．从冒口补浇金属液,改进冒口设计2．炉料应清洁无腐蚀3．铸件缩松处设置冒口,安放冷铁或冷铁与冒口联用4．控制型砂水分,和砂芯干燥5．采取细化品粒的措施6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度四裂纹缺陷特征:1．铸造裂纹;沿晶界发展,常伴有偏析,是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的铸件容易出现2．热处理裂纹：由于热处理过烧或过热引起,常呈穿晶裂纹;常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧;或存在其他冶金缺陷时产生产生原因：1．铸件结构设计不合理,有尖角,壁的厚薄变化过于悬殊2．砂型芯退让性不良3．铸型局部过热4．浇注温度过高5．自铸型中取出铸件过早6．热处理过热或过烧,冷却速度过激防止方法:1．改进铸件结构设计,避免尖角,壁厚力求均匀,圆滑过渡2．采取增大砂型芯退让性的措施3．保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固,改进浇注系统设计4．适当降低浇注温度5．控制铸型冷却出型时间6．铸件变形时采用热校正法7．正确控制热处理温度,降低淬火冷却速度气孔分析压铸件缺陷中,出现最多的是气孔;气孔特征;有光滑的表面,形状是圆形或椭圆形;表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部;1气体来源1 合金液析出气体—a与原材料有关b与熔炼工艺有关2 压铸过程中卷入气体¬—a与压铸工艺参数有关b与模具结构有关3 脱模剂分解产生气体¬—a与涂料本身特性有关b与喷涂工艺有关2原材料及熔炼过程产生气体分析铝液中的气体主要是氢,约占了气体总量的85%;熔炼温度越高,氢在铝液中溶解度越高,但在固态铝中溶解度非常低,因此在凝固过程中,氢析出形成气孔;氢的来源：1 大气中水蒸气,金属液从潮湿空气中吸氢;2 原材料本身含氢量,合金锭表面潮湿,回炉料脏,油污;3 工具、熔剂潮湿;3压铸过程产生气体分析由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通,而金属液是以高压、高速充填,如果不能实现有序、平稳的流动状态,金属液产生涡流,会把气体卷进去;压铸工艺制定需考虑以下问题：1 金属液在浇注系统内能否干净、平稳地流动,不会产生分离和涡流;2 有没有尖角区或死亡区存在3 浇注系统是否有截面积的变化4 排气槽、溢流槽位置是否正确是否够大是否会被堵住气体能否有效、顺畅排出应用计算机模拟充填过程,就是为了分析以上现象,以作判断来选择合理的工艺参数;4涂料产生气体分析涂料性能：如发气量大对铸件气孔率有直接影响;喷涂工艺：使用量过多,造成气体挥发量大,冲头润滑剂太多,或被烧焦,都是气体的来源;5解决压铸件气孔的办法先分析出是什么原因导致的气孔,再来取相应的措施;1 干燥、干净的合金料;2 控制熔炼温度,避免过热,进行除气处理;3 合理选择压铸工艺参数,特别是压射速度;调整高速切换起点;4 顺序填充有利于型腔气体排出,直浇道和横浇道有足够的长度>50mm,以利于合金液平稳流动和气体有机会排出;可改变浇口厚度、浇口方向、在形成气孔的位置设置溢流槽、排气槽;溢流品截面积总和不能小于内浇口截面积总和的60%,否则排渣效果差;5 选择性能好的涂料及控制喷涂量;解决缺陷的思路由于每一种缺陷的产生原因来自多个不同的影响因素,因此在实际生产中要解决问题,面对众多原因到底是非功过先调机还是先换料或先修改模具建议按难易程度,先简后复杂去处理,其次序：1 清理分型面,清理型腔,清理顶杆；改善涂料、改善喷涂工艺；增大锁模力,增加浇注金属量;这些靠简单操作即可实施的措施;2 调整工艺参数、压射力、压射速度、充型时间、开模时间,浇注温度、模具温度等;3 换料,选择质优的铝合金锭,改变新料与回炉料的比例,改进熔炼工艺;4 修改模具,修改浇注系统,增加内浇口,增设溢流槽、排气槽等;例如压铸件产生飞边的原因有：1 压铸机问题：锁模力调整不对;2 工艺问题：压射速度过高,形成压力冲击峰过高;。
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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。
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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
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（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。
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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（断口灰亮色）
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（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）
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（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1－1 所示）。
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2、按照危害程度分类：
金属材料热处理变形及开裂问题的解决措施
金属材料热处理变形及开裂问题的解决措施发布时间：2023-02-07T04:21:30.919Z 来源：《福光技术》2023年1期作者：张茹[导读] 虽然工件强度会持续下降，但塑性却处于相反的状态，针对金属工件强度来讲，当内部应力大的时候，就会引发塑性变形隐患。
中航西安飞机工业集团股份有限公司摘要：热处理工艺可以以多重方式淬炼金属材料，减少网状碳化物等杂质含量，消除内应力缺陷，促进金属材料自身强度以及韧性水平的提升，因而被广泛应用于深加工环节中。
但目前技术条件支持下，热处理环节中金属材料仍然存在变形甚至开裂的可能性，必然对其使用以及相关功能的拓展产生不良影响。
如何解决变形、开裂问题，提高热处理工艺的安全性与稳定性，这一问题备受业内重视。
关键词：金属材料；热处理；变形；开裂一、热处理变形开裂的原因1.1热处理原因通常情况下，当前企业所进行的金属材料热处理工作，会选择冷却与加热两种模式，伴随着热处理工作的持续进行，因为热胀冷缩表现，会直接决定金属材料体积出现调整。
将重心放在金属材料工件视角下，如果处理过程达到了淬火温度条件，虽然工件强度会持续下降，但塑性却处于相反的状态，针对金属工件强度来讲，当内部应力大的时候，就会引发塑性变形隐患。
1.2组织应力原因站在金属材料工件组织应力结构下，相比较轴向应力来讲，切向应力相对较大，而且对比金属工件表层，两者有着大致相同的应力，如果外界存在较大拉应力，此时金属材料工件表面会受到相应影响。
在进行淬火操作中，组织应力会有变形以及开裂等现象，这主要就是工作人员所开展的热处理，导致金属材料工件组织应力以及热应力受到影响产生的。
二、金属材料热处理技术使用过程中需要遵守的原则2.1规范操作原则金属材料在热处理的过程中出现变形及开裂问题会大大降低其使用效率，给企业带来额外的经济损失。
目前来说，人工操作失误是金属材料热处理过程中出现变形及开裂问题的主要原因。
因此，企业应提高金属材料热处理人员的专业知识水平，普及金属材料热处理的操作规范流程，并要求工人在对金属材料进行热处理之前充分了解不同金属的特性，制定科学合理的热处理计划，并且建立健全的热处理监督机制，确保热处理人员能够按照操作规范进行操作。
热镀锌带钢表面点状缺陷的分析和改进
11Metallurgical smelting冶金冶炼热镀锌带钢表面点状缺陷的分析和改进佟小磊（唐山钢铁集团责任有限公司，河北 唐山 063000）摘 要：随着社会经济的不断发展，越来越多的新技术和新工艺逐渐应用到热镀锌带钢生产活动当中。
而在热镀锌带制造过程中，由于受到点状缺陷的影响，难以提升整体的制作效果，同时还严重阻碍了相关生产活动的顺利进行，难以有效提升整体的工作质量和水平。
基于此，在本次研究中就结合热镀锌带钢表面点状缺陷形成的原因进行研究讨论，并提出相应的工作建议，加强改进，有效提升整体的生产质量。
通过加强热镀锌带钢表面点状缺陷的改进工作，有效提升其整体的工艺质量和水平。
关键词：热镀锌带钢；表面；点状缺陷；分析；改进中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）04-0011-2 收稿日期：2021-02作者简介：佟小磊，男，生于1993年，汉族，河北承德人，本科，助理工程师，研究方向：镀锌。
通过加强对冷轧厂镀锌产线，热镀锌带钢出现点状缺陷的分析，加强亮点缺陷和麻点缺陷的形貌观测和成分分析。
在整个分析活动开展过程中，结合相应的生产工艺，能够充分了解到出现亮点缺陷的原因，主要是因为锌层表面出现了凹坑。
而麻点缺陷则是因为板面出现了轻微的硌伤，最终导致其表面的完整性被破坏，严重影响了其整体的使用性能，同时也对整个生产活动带来了许多负面影响。
在热镀锌带钢生产活动开展过程中，常常会因为锌锅表面的锌渣或杂质飞溅，而导致钢表面不完整现象出现，存在许多不可控因素的影响。
随着社会经济的不断发展，热浸镀锌钢板凭借耐蚀性，加工性，涂装性被广泛地应用到家电，汽车，建筑等多个行业当中，具有非常广阔的应用前景。
而在其实际的生产过程中，会受到诸多不可控因素的影响，从而降低其整体的生产质量，严重降低了其整体的经济效益。
对此，本文就着重分析热镀锌带钢表面点状缺陷形成的原因，通过表面显微观察和元素分析，加强缺陷形成机理的推导工作，并提出相应的控制措施。
浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题
172管理及其他M anagement and other浅析金属材料热处理过程变形及开裂问题张均红（武汉市汉阳区武汉船舶职业技术学院，湖北 武汉 430050）摘 要：社会经济的迅速发展为机械设备制造行业的发展注入了充足的动力，随着各个行业对金属材料需求量的不断增加，相关企业必须加大金属材料的生产，才能从根本上满足我国工业化发展的需求。
热处理技术作为当前金属材料深加工过程中最常用的改变金属材料结构特点与使用性能的技术，该技术的应用虽然有助于金属材料稳定性能的增强。
但是由于金属材料在热处理的过程中经常出现变形或者开裂的问题，导致金属元件的性能、强度以及硬度等都受到了不同程度的影响。
因此，操作人员必须准确的把握金属材料热处理工艺的温度，才能在提升金属材料整体质量的前提下，降低金属材料的变形量。
文章主要是就金属材料热处理过程中的变形与开裂问题进行了分析与探讨。
关键词：金属材料；热处理；变形；开裂中图分类号：TG156 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）17-0172-2收稿日期：2020-09作者简介：张均红，男，生于1973年，汉族，湖北红安人，本科，工程师，研究方向：金属材料与热处理。
金属材料热处理实际上采用特定工艺对金属材料进行加热，保温或者冷却，改变固态金属的形态，然后在机械或化学的作用下，优化和改善金属材料内部结构与性能，从而达到提高金属产品制造质量的目的[1]。
1 金属材料热处理工艺的优点为了达到提升金属材料性能的目的，工作人员必须通过对金属材料进行热处理加工的方式，在多种方式的淬炼下，降低金属材料中可能出现的网状碳化物等杂质，然后通过对金属材料颗粒的细化，消除金属材料的内应力，促进金属材料强度与韧性的全面提升，才能发挥出金属材料在工业生产中应用的效果。
通过对金属材料进行热处理，帮助金属材料塑形，然后在热应力与重力势能的双重作业下，破坏原子结构，从而达到降低金属材料塑型难度的目的。
《金属材料热处理》案例
案例一：材料的性能并不单纯取决于材料的种类和成分，通过热处理改变材料内部的组织，将大幅度改变材料的性能。
这不，今天我参与了整个淬火的工艺操作，将直径是ϕ100的40Cr钢加工的销轴装炉加热，加热到850℃±10℃，保温180～200分钟，然后出炉。
先放在空气中冷却大约2～3分钟，眼见工件开始由红变黑，然后迅速放入二硝水溶液中快速冷却，直到冷却均匀为止。
改变了以前水淬油冷的方式，这样才能满足工件经过淬火回火后具有高的弹性极限、屈服点、和适当的韧性及抗疲劳能力，特别是硬度要求达到42～47HRC。
案例分析：1、为了提高硬度采取的方法，主要形式是通过加热、保温、冷却。
而冷却起着决定性的作用；2、淬火最理想的冷却曲线应该是：3、最常用的淬火冷却介质是水和油、盐水。
工人师傅没有按照教材中所述用水和油作淬火介质，虽然水是应用最为广泛的淬火介质，它不仅廉价易得，而且具有较强的冷却能力。
但它的冷却特性并不理想。
在需要快冷的650～500℃范围内，它的冷却速度较小；而在Ms点附近要慢冷时，它的冷速又太快，易使零件产生变形，甚至开裂。
因此只能用做尺寸较小、形状简单的碳钢零件的淬火介质。
油只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
对于40Cr制造的销轴水淬，硬度达不到要求。
4、而工厂用自己配制的盐水（亚硝酸钠、硝酸钠和水按2：3：5的比例配成的二硝水溶液）淬火，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但快冷势必要造成很大的内应力，易使工件变形严重，甚至发生开裂。
为了防止工件开裂，工人师傅采取了慢—快—慢的冷却方式，就是案例中的空气—盐水—水。
这是根据上图中钢的理想淬火冷却曲线自我设计的方案。
只能说此法比以前改进了很多，能够满足该钢的使用要求。
5、存在的问题是：（1）操作中时间的严格控制是很难做到的，只是凭经验；（2）盐水的使用也只是处于摸索和经验阶段，在实际中，直到目前为止，还没有找到一种淬火冷却介质能符合这一理想淬火冷却速度。
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防
铸造铝合金热处理质量缺陷及其消除与预防铝合金铸件热处理后常见的质量问题有：力学性能不合格、变形、裂纹、过烧等缺陷，对其产生原因和消除与预防方法分述如下。
〔1〕力学性能不合格通常表现为退火状态伸长率〔6 5〕偏低，淬火或时效处理后强度和伸长率不合格。
其形成的原因有多种：如退火温度偏低、保温时间缺乏，或冷却速度太快;淬火温度偏低、保温时间不够，或冷却速度太慢〔淬火介质温度过高〕；不完全人工时效和完全人工时效温度偏高，或保温时间偏长；合金的化学成分出现偏差等。
消除这种缺陷，可采取以下方法：再次退火，提高加热温度或延长保温时间;提高淬火温度或延长保温时间，降低淬火介质温度；如再次淬火，则要调整其后的时效温度和时间；如成分出现偏差，则要根据具体的偏差元素、偏差量，改变或调整重复热处理的工艺参数等。
〔2〕变形与翘曲通常在热处理后或随后的机械加工过程中，反映出铸件尺寸、形状的变化。
产生这种缺陷的原因是：加热升温速度或淬火冷却速度太快〔太剧烈〕；淬火温度太高；铸件的设计构造不合理〔如两连接壁的壁厚相差太大，框形构造中加强筋太薄或太细小〕；淬火时工件下水方向不当及装料方法不当等。
消除与预防的方法是：降低升温速度，提高淬火介质温度，或换成冷却速度稍慢的淬火介质，以防止合金产生剩余应力；在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位；根据铸件构造、形状选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具；变形量不大的部位，则可在淬火后立即予以矫正。
〔3〕裂纹表现为淬火后的铸件外表用肉眼可以看到明显的裂纹，或通过荧光检查肉眼看不见的微细裂纹。
裂纹多曲折不直并呈暗灰色。
产生裂纹的原因是：加热速度太快，淬火时冷却太快〔淬火温度过高或淬火介质温度过低，或淬火介质冷却速度太快〕；铸件构造设计不合理〔两连接壁壁厚差太大，框形件中间的加强筋太薄或太细小〕；装炉方法不当或下水方向不对;炉温不均匀，使铸件温度不均匀等。
消除与预防的方法是：减慢升温速度或采取等温淬火工艺；提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质；在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包覆石棉等隔热材料；采用专用防开裂的淬火夹具，并选择正确的下水方向。
金属材料组织缺陷形成机理分析
金属材料组织缺陷形成机理分析金属材料的组织缺陷常常是导致其力学性能下降的主要原因之一。
对于金属材料组织缺陷形成机理的深入研究，有助于我们理解金属材料的性能变化规律，并进一步提高金属材料的性能。
金属材料的组织缺陷主要包括晶界、孔隙、位错和析出相等。
晶界是金属晶粒之间的界面，是金属材料中不可避免的一种缺陷形态。
晶界的存在对金属材料的塑性变形和热稳定性都会产生显著影响。
孔隙是金属材料中的空隙，常常由于金属材料的制备过程中留下的气体或液体引起。
孔隙的存在会导致金属材料的强度降低以及疲劳寿命缩短。
位错是金属晶体内部的线性缺陷，通常由于金属材料的加工过程或外力作用引起。
位错的存在会导致金属材料的变形行为和力学性能发生变化。
析出相是金属材料中存在的非基底相，常常由于固溶体中的固溶度限制或金相转变引起。
析出相的存在会引起金属材料的显微硬化和晶界强化效应。
金属材料组织缺陷的形成机理具有复杂性和多样性。
首先，金属材料的制备过程中存在的化学反应、相变行为和成分偏析等都会导致组织缺陷的形成。
例如，金属材料的合金化过程中，不同元素之间的化学反应会导致相变和析出相的形成。
其次，金属材料的加工过程中的机械变形会引起位错的形成和运动。
金属材料在加工过程中所经历的塑性变形会导致晶界的运动和分布的变化，从而形成晶界缺陷。
此外，金属材料在高温条件下的热处理也会影响组织缺陷的形成。
热处理过程中的相变行为和固溶体的析出相会改变金属材料的晶界、孔隙和位错等缺陷的分布和性质。
为了深入理解金属材料组织缺陷的形成机理，研究人员通常采用多种先进的材料表征技术和数值模拟方法。
例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）可以观察到金属材料中的晶界和位错等缺陷形态。
X射线衍射（XRD）和能谱分析技术可以分析金属材料中的析出相和化学成分。
此外，通过应用分子动力学模拟、有限元分析和相场模型等数值模拟方法，可以模拟金属材料的相变行为、位错运动以及晶界演化等过程。
铝合金材料缺陷分析及对策
１铸造铝合金缺陷分析 ．
常见铸造铝合金缺 陷主要有 ：
１１ 纹 ．裂
工时效 。 ２１ ． 提高强度的热处理 检验发现 ２１１ ．．固溶和淬火 处理 形成原 因： １加热速度过快；２ 淬火冷却太激烈 ；３ 壁厚差大 ； （） （） （） 形成 固溶体 的工艺过程称 固溶热处理 目的是把合 金最大量实 其 （） ４装料方法不对 ：５化学成分不正确 。 （） 际可溶解 的硬化元素溶于固溶体 中 这一工艺过程包括把合金加热到 消除方法 ： １降低升温速度 ； ） （） （ 更换冷却介质 ， ２ 或提高介质温度 足够高温度下保温足够长时间然后水 中快冷 。概括 的说 ． 提高铝合金 或采用 等温淬火 ；３ 壁厚或壁薄部位涂涂料 ；４ 采用适 当夹具 。 （） （） 选择 强度、 硬度 的热处理 ， 包括三个步骤的工艺过程 ：１ 固溶热处理一 （） 可溶 正确的下水方 向；５ 选择最合适的化学成分 。 （） 相的溶解 。２ 淬火一 （） 过饱和 固溶体的形成。 ３ 时效一 （） 在室温下 （ 然时 自 １ ． ２浇不足 效） 或高温下 （ 人工时效或沉淀热处理 ） 溶质原子的沉淀析出。 因浇 注温度低 、 铸件凝固速度快、 铸件未浇注便凝 固成形 ， 形成浇 ２１ ．， ２时效和析出处理 不足 ， 造成铸件产品不完整 ； 因浇 注系统通道狭 隘， 铝液流量小 ， 形成 已固溶处理 的材料从过饱 和固溶体状态发生析 出． 在此过程 中材 瓶颈 ． 当浇注流量小于铝液填充速度时 ， 便形成浇不足 。 成为废品。 料的强度增高 。在实用合金中 ， 当在低温 ， 即在室温时效时 ． 低温 时效 消除方法 ： 重新设计和改进浇 注系统 ， 加大铝液 流量 ； 预热模具 ． 注 作为第一段时效 ． 浇 再继续进 行高温时效 ． 把高温 时效阶段作为第二 阶 时避免铝液冷速过快 ： 涂料在型腔分布应合理 。 厚度适 中均匀 ． 不 段时效 。 ｌｚ — ｇ 涂料 Ａ — ｎ Ｍ 系合金固溶处理温度低 ， 而且淬火时的冷却速度对 强度的影响小 ． 室温 下的时效硬化效果好 ． 以作 为焊接结构材料被 所 宜太薄 ； 确保模具排气顺畅等。 广泛使用。 可是 ， 对高于室温时效 的材料来说 ， 先在室温放置 ３ ７ 天后 １３缩松 ． 铝合金也温度和浇注温度偏高 、 冷却速度缓慢 、 收缩量大 。 晶 进行高温时效 比固溶淬火后立即进行 高温时效 的材料强度更高 导致 表现在经热处理后 的铸件上 出现裂纹 ． 或者 肉眼可见 ． 或者荧光 粒粗大 、 组织缩松 、 力学性能低劣 ， 形成废品。
热处理缺陷裂纹产生原因的分析
如钒、 铌、 钛等有细化奥氏体晶粒的作用， 减少钢的过热倾向， 因而减少了淬裂倾向。 １． ２ 原始组织的影响 淬火前钢件的原始组织状态和原始组织对淬裂的影响很 大。 片状珠光体， 在加热温度偏高时易引起奥氏体晶粒长大， 容 易过热， 所以对原始组织为片状珠光体的钢件， 必须严格控制 淬火加热温度和保温时间。 否则， 将因钢件过热导致淬火开裂。 具有球状珠光体原始组织的钢件， 在淬火加热时， 因为球状碳 化物比较稳定， 在向奥氏体转变的过程中， 碳化物的溶解， 往往 残留少量的碳化物，这些残留碳化物阻碍了奥氏体晶粒长大， 与片状珠光体相比， 淬火可以获得较细的马氏体， 因此原始组 织为均匀球状珠光体的钢对减少裂纹来说， 是淬火前较理想的 组织状态。 在生产中， 常常产生重复淬火开裂现象， 这是由于二次淬 火前未进行中间正火或中间退火所致， 未经退火而直接二次淬 火， 组织中没有阻碍奥氏体晶粒长大的碳化物存在， 奥氏体晶 粒极易显著长大， 引起过热。因此在二次淬火中进行一次中间 退火， 同时也可通过退火来达到完全消除内应力的目的。 １． ３ 零件尺寸和结构的影响 零件的截面尺寸过小和过大都不易淬裂。 截面尺寸小的工 件淬火时， 心部很易淬硬， 而且心部和表面的马氏体形成在时 间上几乎是同时进行的， 组织应力小， 不容易淬裂。 截面尺寸过 大的零件， 特别是用淬透性较低的钢制造时， 淬火时不仅心部 不能硬化， 甚至连表层也得不到马氏体， 其内应力主要是热应 力， 不易出现淬火裂纹。因此， 对于每一种钢制的零件， 在一定 的淬火介质下， 存在着一个临界淬裂直径， 也就是说在临界直 径的零件具有较大的淬裂倾向性。 出现淬裂的危险尺寸可能因 钢的化学成分而波动、 加热温度和方法不同而发生变化， 不可 千篇一律。零件的尖角、 棱角、 等几何形状因素， 使工件局部冷 却速度的急剧变化， 增大了淬火的残余应力， 从而增大了淬火 的开裂倾向。 零件截面不均匀性的增加， 淬裂倾向也加大， 零件 薄的部位在淬火时先发生马氏体转变， 随后， 当厚的部位发生 马氏体转变时， 体积膨胀， 使薄的部位承受拉应力， 同时在薄厚 交界处产生应力集中， 因而常出现淬火裂纹。 １． ４ 工艺因素的影响 工艺因素 （ 主要是淬火加热温度， 保温时间， 冷却方式等因 素） 对淬火裂纹倾向影响较大。热处理包括加热、 保温、 冷却等
金属材料热处理问题及开裂问题的解决措施研究
M etallurgical smelting冶金冶炼金属材料热处理问题及开裂问题的解决措施研究张 桐摘要：随着科技的发展，我国的能源需求不断增强，这一定程度上促进了工业水平的进步，同时针对金属材料的科学开发和应用研究也愈发深入。
金属材料是各类机械设备的原材料，是制造业的基石。
随着工业制造规模的不断扩大，提高金属材料利用效率，解决金属材料变形开裂问题已是现阶段的重点研究课题。
本文简要阐述了金属材料热处理工艺的优势，对金属材料热处理变形及开裂出现的主要原因进行分析，提出行之有效的金属热处理变形与开裂的解决措施。
关键词：金属材料；热处理变形；开裂问题；解决措施金属材料具有优秀的延展性，同时能够导电传热，结合科学技术针对金属材料的理化性能和工艺性能进行开发利用，是多样化工业结构提高资源利用效率的重点方向。
金属材料在工业生产中占据重要地位，其中钢铁更被誉为“工业的骨骼”，因此，解决金属材料在生产运用中的变形开裂问题对于提高工艺水平具有重要意义。
通常情况下，金属材料在经过热处理之后各方面的性能都会大幅度提高，通过改变金属材料表面或内部的组织结构能够达到提升材料内在质量，控制生产成本和节约材料资源的目的。
在机械设备制造业中，金属材料的热处理工艺带来的经济价值和使用价值不可估量。
由于我国重工业的发展历程较短，在技术、设备方面虽然已经取得了一定的成果，但是金属材料热处理工艺中仍存在大量生产利用难题，其中变形、开裂是困扰行业领域的主要问题。
1 金属材料热处理工艺的优势热处理工艺会将金属材料的物理性能、机械性能、化学性能和工艺性能在一定程度上放大实际效果，并不会从本质上改变金属材料的化学性质，这更有利于科学家从金属材料的化学物理性质出发开展课题研究。
组成机械设备的工艺零件由于工况不同，需要材料有一定的耐热性和热强性。
而在日常生活中，离不开电运用，需要不同的设备连接实现电能和化学能的转换与储存，这与金属材料的导电性相对应。
热处理对金属材料的沉淀行为和析出相的影响分析
热处理对金属材料的沉淀行为和析出相的影响分析热处理是一种常用的金属加工方法，通过加热和冷却过程来改变金属的结构和性能。
在热处理过程中，金属材料中的沉淀行为和析出相的形成对材料的性能产生了重要影响。
本文将分析热处理过程中沉淀行为和析出相的形成对金属材料的影响。
一、热处理对沉淀行为的影响沉淀行为指的是溶固体中溶解度超过饱和浓度而形成的固相颗粒。
热处理过程中，材料的组织和成分在加热和冷却过程中发生了变化，导致沉淀行为的发生。
以下是热处理对沉淀行为的影响分析。
1. 時間和溫度热处理的时间和温度是影响沉淀行为的关键因素。
随着时间的延长和温度的增加，固溶体中的溶解度增加，导致更多的溶质离子聚集形成沉淀。
此时，金属材料的物理和化学性能会发生变化，例如硬度、强度和耐腐蚀性。
2. 合金元素合金元素对沉淀行为有着重要的影响。
某些合金元素可以促进沉淀相的形成，增强材料的硬度和强度。
例如，添加铜元素可以促使铜基固溶体中的铜原子析出沉淀形成纤维状或颗粒状的沉淀相，提高材料的硬度。
3. 晶格缺陷晶格缺陷也会对沉淀行为产生影响。
当材料中存在晶格缺陷时，缺陷位置会成为沉淀相的形核点，促进沉淀相的形成。
晶格缺陷还可以改变沉淀相的晶体结构和形貌，影响材料的力学性能。
二、热处理对析出相的影响析出相是在固溶体中析出的第二相颗粒，对于金属材料的力学性能、导电性能和耐腐蚀性能等都具有重要的影响。
下面是热处理对析出相的影响分析。
1. 爆发析出在热处理过程中，当材料的温度快速升高或冷却过程不均匀时，易出现爆发析出现象。
爆发析出是指快速析出相的形成，这会导致材料内部产生内应力和晶体变形，对材料的韧性和强度产生负面影响。
2. 析出时效硬化析出时效硬化是指材料在热处理过程中，析出相的形成会对材料的硬度和强度产生显著提高。
在合适的时间和温度条件下，析出相的形成会导致材料的结构再排列，形成强化机制，提高材料的力学性能。
3. 析出相颗粒尺寸和分布热处理过程中的温度和时间对析出相颗粒的尺寸和分布具有重要影响。
超(超)临界电站锅炉金属监督典型缺陷分析和探讨
超（超）临界电站锅炉金属监督典型缺陷分析和探讨随着压力、温度参数的大幅度提高，对超（超）临界电站锅炉安装过程中锅炉的管道焊接、承压部件安全性和可靠性提出了更高的要求，必须对焊接过程，焊材管理，预热和热处理工艺等因素严加控制，本文通过金属监督过程中发现的一些典型的缺陷进行分析和探讨来总结一下超（超）临界电站锅炉安装过程中金属监督应重点关注的一些问题。
标签：超（超）临界电站锅炉；金属监督；典型缺陷1 引言本公司承接某2×350MW超（超）临界电站锅炉安装金属监督工作，本工程锅炉焊口总数60970道，射线检测31239道，一次返修焊口92道，超声检测24539道，一次返修焊口79道，光谱检测696915点，发现不符项12点，硬度检测38160点，发现不合格37点。
2 典型缺陷进行分析总结由于安装过程中焊接、预热及焊后热处理、焊材等环节管理不规范，而导致安装存在重大的质量问题，为了在以后的工作中避免这些情况再次发生，我们就本工程中发现的几个典型缺陷进行分析总结：（1）焊口根部氧化及成形不良。
屏过出口至末过入口连接管，规格φ457×70，材质SA-335P91，我检测人员在对此焊口超声波检测时，发现根部有不良回波，本公司利用内窥镜对焊缝根部做进一步检查发现根部过度氧化，有内凹缺陷，并有挂渣现象（见图1）。
经过和焊接公司共同讨论分析一致认为是焊接过程中充氩保护不到位，导致过度氧化。
（2）焊材错用。
顶棚管材质为SA213T12，按照工艺要求，应使用TIG-R30或相近化学成分和力学性能的焊丝，在对顶棚管焊缝光谱抽查时，发现3道焊缝焊材主要合金元素Cr：0.21%，Mo：0.2%，明显低于DL/T819-2012中对T12材料主要元素的标准要求。
经调查发现焊工间互相借用焊丝导致焊材错用。
（3）硬度值超标，焊后热处理工艺不规范。
高温过热器管排材质SA-213T91，焊缝在地面组合，热处理后对焊口进行硬度抽查，发现个别焊口硬度超出母材硬度值100HB。
焊后热处理常见缺陷及防止措施
焊后热处理常见缺陷及防止措施
过热和过烧
应热处理温度过高或保温时间过长而引起晶粒显著粗化的现象称为过热。
在实际焊接热处理中，过热可能是热电偶固定不当或测温不准确而造成的。
过热可使金属材料的强度降低，塑性变差。
过热可用正火来消除。
因热处理温度过高，不仅造成晶粒粗大、而且引起晶界局部融化的现象称为过烧。
过烧可使金属材料的强度显著降低，塑性级差。
过烧是无法消除的，因而只能是材料报废。
变形和开裂
变形和开裂是热处理中很难避免的一种缺陷。
当焊接残余应力、焊后热处理引起的附加热应力以及工件结构因素造成的应力集中等的合应力超过材料的屈服强度时，蒋银企工件变形，超过材料的抗拉强度时，蒋
银企工件的断裂。
因此，工件内部严重的组织缺陷、截面设计不合理、冷却过快或冷却方式不合理、淬火后未及时回火等，都会增加变形及开裂的可能性。
防止焊件变形和开裂正是焊接热处理的主要任务。
回火缺陷回火缺陷主要包括硬度偏高、硬度不足、回火脆性以及去应力效果不佳等，它是有与焊后热处理过低、过高或在回火脆性区加热造成的。
可以按照正确的工艺重新回火进行返修。
非马氏体钢中出现马氏体组织
非马氏体钢出现马氏体组织是有与焊后热处理冷却速度过快造成的，它的存在围堰赤裂纹的产生提供了条件。
可通过预热、焊后保温冷却等措施该组织的出现，对已出现马氏体组织的焊件，可通过焊后热处理来改善。
钢热处理十种组织缺陷分析及对策
钢热处理十种组织缺陷分析及对策钢的力学性能、物理性能和化学性能决定钢的热处理组织。
正常组织赋予钢优异性能；组织缺陷恶化钢的性能，降低产品质量和使用寿命，甚至发生事故。
钢热处理主要有十种组织缺陷．分析原因，采取对第，有显著技术经济效益。
一、奥氏体晶粒粗大钢奥氏体晶粒定为13级，一级最粗，13 级最细。
晶粒愈细，强韧性愈佳，淬火得到隐晶马氏体；晶粒禽粗，强韧性愈差、脆性大，淬火得到粗马氏体。
实践证明．奥氏体形成后，随着温度升高和长时间保温，奥氏体晶粒急剧长大当加热温度一定时，快速加热奥氏体晶粒细小；慢速加热，奥氏体晶粒粗大奥氏体晶粒随钢中含C、Mn元素增加而增大，随钢中含W、Mo、V元素增加而细化。
钢最终淬火前未经预处理，奥氏体晶粒易粗化，淬火得到粗马氏体，强韧性低，脆性大。
晶粒粗化，降低晶粒之闻结合力，力学性能恶化。
对策——合理选择加热温度和保温时间。
加热温度过低，起始晶粒大，相转变缓慢；加热温度过高，起始晶粒细，长大倾向大，得到粗大奥氏体晶粒。
加热温度应按钢的临界温度确定，保温时间接加热设备确定。
合理选择加热速度，根据过热度对奥氏体形核率和长大速率影响规律，采用快速加热和瞬时加热方法细化奥氏体晶粒，如铅浴加热、盐浴加热、高频加热、循环加热、激光加热等。
淬火前预处理细化奥氏体晶粒，如正火、退火、调质处理等。
选用细晶粒钢和严格控温等措施。
二、残余奥氏体量过多钢件淬火后过冷奥氏体已转变成淬火马氏体．未完全转变者为残余奥氏体。
残余奥氏体在回火过程可部分转变成马氏体，但因材料与工艺不同，残余奥氏体可多可少保留在使用状态中。
保留少量残余奥氏体有利增加强韧性、松驰残余应力、延缓裂纹扩展、减少变形等。
但过量残余奥氏体将降低钢的硬度、耐磨性、疲劳强度、屈服强度、弹性极限和引起组织不稳定，导致使用时发生尺寸变化等不利因素。
园此，残余奥氏体含量不宜过多。
高合金钢中有大量降低Ms点的台金元素，会增加淬火钢残余奥氏体量，如高速钢淬火后残余奥氏体量高达50％以上；过高的淬火加热温度会使钢中C和合金元素大量溶入高温奥氏体中，提高了台金化奥氏体稳定性，不易发生马氏体相变，保留在淬火组织中，增加残余奥氏体量；等温淬火较普通淬火残余奥氏体量多；淬火冷却速度慢，残余奥氏体量多等。
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（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：
• • • • • • 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 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
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：
（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。
• （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、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50－100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。
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）
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金属热处理缺陷 分析及案例
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
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。 • 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。
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5－9所示。
（三）、过烧：
• 过烧使零件性能严重恶化，易产生热处理 裂纹，因而过烧是不允许的热处理缺陷。
• 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： • ①、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。 • ②、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。
(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：
• • • •
（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。
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。
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50－200℃，保温后空冷 或炉冷至200－300 ℃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 度降低也越厉害。
• A、冶金因素： • （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 • （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。②、 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。
2、按照危害程度分类：
• （1）、第一类热处理缺陷： 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。 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。
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、F－ A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：
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。
• （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，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）。
• (3)、第三类热处理缺陷：
•
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。
（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。
• A、正确设计产品。 • （1）、技术性和经济性。 • （2）、结构设计：
①、截面尺寸均匀；
• ②、圆角过渡； • ③、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。