热处理淬火工艺规范

热处理车间淬火工艺规范
一、调质
1.1 调质定义
为了达到产品的工艺硬度要求，得到回火索氏体，得到良好的强韧性，提高使用性能和寿命，因此曲轴和连杆产品需进行调质处理。

调质，即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能。

1.1.1 淬火的定义
淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。

通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺也称为淬火。

1.1.2 淬火的目的
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。

也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

1.1.3 回火的定义
回火是工件淬硬后加热到Ac1（加热时珠光体向奥氏体转变的开
始温度）以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。

按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

4.1.1低温回火：工件在150~250℃进行的回火。

目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性，回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。

应用范围：主要应用于各类高碳钢的工具、刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。

4.1.2中温回火：工件在350～500 ℃之间进行的回火。

目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。

回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。

应用范围：主要用于弹簧、发条、锻模、冲击工具等。

4.1.3高温回火：工件在500~650℃以上进行的回火。

目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。

应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。

1.1.4 回火的目的
回火一般紧接着淬火进行，其目的是：
（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；
（b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；
（c）稳定组织与尺寸，保证精度；
（d）改善和提高加工性能。

因此，回火是工件获得所需性能的
最后一道重要工序。

通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。

二、淬火前的准备
2.1查看正火后产品数量、规格、钢号、图号及检查结果是否符合技术要求，并按要求检查产品表面，不允许有碰伤、裂纹、锈斑、油污等。

2.2为了使炉温准确，工作前应由仪表工用标准热电偶进行炉温校正，并将温差写在测温牌上。

2.3 检查淬火所用的工具是否齐全，设备是否完好，仪器仪表是否都正常。

2.4工件形状复杂的，其中有不需要淬硬的孔眼、尖角或厚度变化大的地方，为了防止变形和淬裂的危险均应采用堵塞或缠绕石棉的方法，使工件各部分加热及冷却温度均匀。

三、淬火工艺
3.1淬火温度
本公司采购的材料大多属于亚共析钢（含碳量在0.0218—0.77%），亚共析钢淬火加热温度为Ac3+30~50℃。

常见材料淬火温度如表1。

3.2 加热方法
曲轴与连杆调质处理需先升温到640~660℃保温一段时间在升温
到奥氏体化温度范围，保温一段时间。

3.3 保温时间
炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，以保证必要的组织转变和扩散。

加热与保温时间一共有三部分组成：由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（τ1）、透热时间（τ2）以及组织转变所需时间（τ3）组成。

Τ1+τ2由设备功率、加热介质以及工件尺寸、装炉数量等决定，τ3则与钢材的成分、组织以及热处理技术要求等有关。

常用的经验公式为：τ=α·K·D
式中：τ——加热时间，min；
α——加热时间系数，min/mm；
K——装炉量修正系数；
Ｄ——工件有效厚度，mm。

对于圆柱形工件的有效厚度，但高度大于直径时，可按直径为有效厚度进行计算。

具体加热时间系数见表2；装炉量修正系数见表3。

根据经验公式可计算出曲轴的保温时间为120-150分钟。

3.4 加热速度
对于形状复杂，要求畸变形小，或用合金钢制造的大型铸锻件，必须控制加热速度以保证减少淬火畸变及开裂倾向，一般以30~70℃/h限速升温到600~700℃，在均温一段时间后再以50~100℃/h速度升温，形状简单的中、低碳钢、直径小于400mm的中碳合金结构钢可直接到温入炉加热。

3.5 冷却
产品应快速出炉油冷至油温，入油池前必须开动油池搅拌机，淬火时油温保持在50-80℃之间，为了保证产品充分淬火，淬火时产品需在油池中上下、前后左右摇动，保证冷却均匀性。

四、回火工艺
4.1 回火温度
钢的回火定量关系式很早就有人研究，其经验公式为：T=200+k(60-x) 式中：T——回火温度（℃）
x——回火硬度值（HRC）
k——待定系数
常见材料回火温度与硬度表格如表1。

4.2 回火时间
对于中温和高温回火的工件，回火时间是指均匀透烧所用的时间，可按下列经验公式计算：t=aD+b
式中：t——回火保温时间（min）
D——工件有效尺寸（mm）
a——加热系数（min/mm）
b——附加时间，一般为10-20分钟
井式回火电炉（RJJ系列回火电炉）加热系数为1.0-1.5min/mm。

4.3 回火后的冷却
工件回火后即可出炉空冷至室温。

五、热处理后产品质量检查
5.1外观
在工件表面不能有裂纹及伤痕等缺陷，按热处理工件数量100%自检。

5.2表面硬度
表面硬度应在回火后进行，按热处理工件数量大小进行抽检，检测方法按《金属洛氏硬度试验法》的规定进行，未抽检的工件，用锉刀100%检查。

抽检的样需选择适当位置铣削2处，铣削深度在1-1.5mm 之间，粗糙度小于Ra1.6，铣削位置由技术员确定。

5.3 变形检查
淬火、回火工件的变形应不影响以后的机械加工和使用，检查变形量采用平尺、塞尺组合测量。

5.4 对有特殊要求的工件应进行金相检测、探伤检测。

5.5 检查人员检查过程发现不符合图纸及工艺要求，应及时通知相关技术员做出处理意见，不允许在检查不合格情况下流入下序。

六、热处理缺陷分析
6.1调质过程中可能产生的缺陷
1．硬度过高，其产生的可能原因：①冷却速度快，组织中珠光体片间距变细，可以通过调整冷却方式或冷却介质来预防；②保温时间短，组织均匀化为完成，可以适当延长保温时间；③装炉量大，炉温不均匀，可以适当减小装炉量。

对策：重新退火，严格控制工艺参数，可消除硬度过高缺陷。

2．过热及过烧，其产生的原因如下：加热温度过高，使晶界氧化或局部熔化。

防止措施：（1）防止零件在加热过程中产生过热现象，根据选用的设备制定正确合理的热处理工艺参数；（2）在操作过程中严格控制加热温度、保温时间，或采取预热等降低加热速度的措施，尽可能消除晶粒长大的因素。

3.氧化、脱碳，产生原因：加热时炉温较高，过剩空气量大，炉内气氛呈氧化性。

对策：①避免加热温度过高，避免保温时间过长②控制炉气为中性或还原性气氛③铸件表面涂防氧化涂料或石灰④采用防护罩或铁屑、木炭，将铸件与炉气隔离
4.裂纹，产生原因：①铸件入退火炉前有较大内应力；②铸件入炉时炉温过低，或低温时加热速度过快，产生的热应力较大。

对策：严格控制入炉温度，低温阶段加热速度应缓慢
5．变形，产生原因：①支垫不良（支点少，未垫实）；②加热温度不均匀，冷速过快，热应力过大；③摆放不正，或工件与工件互相挤压；
对策：①合理增加支点，仔细垫实；薄壁箱体类件上部避免压工件；②铸件成垛装炉，支垫面不得有飞边、毛刺、凸起物；③入炉前，先划线检查；装炉时，针对变形情况支压④刚出炉件不得吊放在风中冷却
6.2 回火过程可能产生的缺陷
1.硬度偏高：由于回火不足，即回火温度低、回火时间不够。

可以提高回火温度、延长回火时间来解决。

2.硬度偏低：由于温度过高或淬火组织中有非马氏体。

可以降低回火温度和淬火工艺来解决。

3.硬度不均匀：回火炉温不均、装炉量过多造成。

4.网状裂纹：回火加热速度过快，表层产生多项拉应力。

可以采用较慢的回火加热速度。

5.回火开裂：淬火后未及时回火形成显微裂纹。

可以减少淬火应力，并在淬火后及时回火。

七、注意事项
7.1 淬火温度相同，有效厚度不同的零件，装同一炉时，必须按保温时间分批出炉。

7.2 断面变化大，有尖棱尖角的零件，淬火加热时应采用下限温度，以防止淬裂。

7.3 淬火时不能成堆放入冷却槽内，防止冷却不均匀和产生过大变形。

7.4 零件淬火后应及时回火，高温回火前停留时间不超8h，易开裂件应立即回火。

7.5 高温回火时装炉温度不应超过规定的回火温度，保温时间内经常查看炉温，确保炉温准确性。

7.6 工件高温回火出炉后，应置于干燥地面上冷却
7.7 调质件弯曲，校正后应进行去除应力处理。

7.8 需多次回火的工件，在每次回火出炉后，应冷却到室温才能进行下一次回火。