熱處理質量控制及應用

中國工程物理研究院電子工程研究所（四川綿陽 621900）劉 杰

熱處理質量的質量控制是多方面組合成的系統(tǒng)，包括熱處理的計劃、采購、設計、原材料、冷加工等方面的質量控制。

1.原材料質量控制

優(yōu)質的材料是熱處理質量控制的最初保證，如果鋼材本身存在各種缺陷和問題，就可能在熱處理時被擴大或引發(fā)熱處理缺陷和問題，從而影響熱處理質量，應做好以下幾方面：

（1）加強原材料檢驗，控制好材料成分波動的影響。如鋼的純度，雜物質的影響，鋼中偏析的影響，裂紋、氣泡、縮孔等。做到各種工藝材料應有相應的國際、國內相關標準或專業(yè)技術要求。

（2）工藝材料不應對熱處理零件產生有害影響，對環(huán)境的污染最小。

（3）重要的工藝材料指定廠家提供，并有相關的質量要求。

（4）工藝材料投產前應進行復驗。

2.熱處理零件設計過程質量控制

它是全面質量控制的先鋒，直接影響產品的質量特性、制造難易和產品的使用壽命。

對熱處理零件來講，在設計過程中考慮的是，必須保證零件滿足服役條件所要求的使用性能，并在熱處理過程中不出廢品。熱處理零件結構形狀設計的基本原則是：

（1）避免應力集中、厚薄突變、銳角換成圓弧。

（2）零件質量盡可能均衡，使零件在加熱和冷卻時每個表面以同樣速率吸放相同熱量，從而不會由于應力不均勻引起變形過大和開裂等質量問題，并優(yōu)先考慮下述原則：球形優(yōu)于立方體，立方體優(yōu)于長方體，環(huán)形優(yōu)于錐形，帶孔的模腔不應使零件產生薄弱環(huán)節(jié)，正確選擇用鋼的原則。

3.機械加工質量的控制

機械加工零件表面質量對該零件熱處理和性能有影響，表面不良會降低零件的性能，并有可能成為熱處理失敗的原因，這一點常被人們所忽略。

機械零件的疲勞損壞大多從表面開始，因此，機械加工后的表面狀態(tài)對鋼的疲勞強度影響很大。表面越粗糙，疲勞強度降低越明顯。粗糙的表面相當存在缺口、劃痕等缺陷，會導致在交變應力下形成疲勞裂紋。加工零件的進給量大，影響加工應力存在的大小，進而影響零件熱處理變形量。有時在零件表面打小鑒別等類的標記，打得太深或打得部位不恰當或劃線太深，將產生應力集中，淬火時合成應力超過材料強度就會引起開裂。

4.熱處理中的質量控制

熱處理工藝是由熱處理爐實現的。零件的加熱質量主要取決于熱處理爐的質量和加熱工藝。

（1）嚴格控制爐溫的均勻度 在爐子中爐膛內部各處的溫度是有差別的，這就要求感溫元件在爐中的位置應固定，不要隨意變動。新爐子、大修后或加熱部件更換后，應進行爐溫均勻度檢驗。一般使用的爐子要按規(guī)定周期進行檢定，并對爐子的控溫系統(tǒng)定期檢定。溫度控制儀表的精確度為±0.3%。控制熱電偶，按周期校準，其準確度應符合有關精密的要求。

（2）合理選擇熱處理爐氣控制 對于不同要求、不同材料應選擇相應的爐子，這對零件的質量有很大的影響。如磁性材料的退火就必須在鉬鎢加熱真空爐中進行，同時也對磁性具有保證性。

（3）合理選擇加熱參數 合理選擇加熱溫度和加熱時間，并合理選擇加熱速度，是保證熱處理質量必不可少的條件。

（4）冷卻質量的控制。嚴格控制淬火冷卻質量是提高零件熱處理質量的關鍵問題。其依據是零件冷卻后是否獲得了能最大限度滿足使用要求的組織結構狀態(tài)。另一種方法是零件在冷卻過程中不產生氧化表面腐蝕和組元成分變化。①選用原則之一，必須滿足工藝要求的冷卻能力，不易老化，能長期使用，操作安全、綠色環(huán)保產品。②熱處理變形控制和開裂預防。③零件熱處理變形時的形變，是熱處理過程中主要質量問題之一，如何減少熱處理變形至今仍是熱處理工作者的一項重要研究課題。熱處理形變是不可避免的現象，造成形變的原因主要是熱處理過程中產生的熱應力、組織應力以及附加應力（如殘留應力）并釋放，自重作用，碰撞就可能產生形狀變形，同樣回火時也會產生熱應力和殘留應力釋放，從而導致變形。影響變形的因素是錯綜復雜的，這就給控制和減少熱處理零件的變形帶來很大難度。解決變形問題必須因零件而異，搞清變形規(guī)律，是控制變形的首要工作，具體分析零件特點、對稱性、尺寸大小及化學成分，分析零件本身具有的這些因素對熱處理后變形有何影響，全面了解零件加工過程，有助于了解變形產生的原因。

5.熱處理質量檢驗工作

零件在生產過程中，大體上要依據通過熱處理前、熱處理中和熱處理后三類檢驗。檢驗的方式通常由專職的檢驗人員負責，并輔以現場操作人員自檢和互檢，通過外觀檢查、硬度檢查、尺寸檢查、組織分析和無損檢測等。具體檢驗項目依零件要求而定，一般都在操作卡式工藝單之類的技術文件中有規(guī)定。另外，應對整個熱處理控制活動進行監(jiān)督和檢驗。從質量控制的發(fā)展到質量缺陷的預防，對產品質量的全面提高，實行一系列技術方面的改進，為獲得高的熱處理質量，就必須全面推行熱處理質量過程的控制。