淺析鋼的熱處理常見缺陷及其防止措施

摘要：在如今高速發展的社會生活中，鋼是我們不可缺少的材料，為了讓其達到人們預期的性能和要求，對其進行熱處理，同時也產生一些缺陷，如果不采取防止措施，會造成鋼制零件的報廢。因此我們有必要淺析其中原因，及其采取的措施。

關鍵詞：熱處理；缺陷；措施

鋼在高溫下的化學作用或加熱溫度及加熱速度選擇不當，以及裝爐不當等，都是可以使工件在加熱時產生各種缺陷甚至導致報廢。下面根據筆者多年的工作經驗，淺析一下常見的幾種缺陷及應對措施。

一、氧化和脫碳

氧化是指鋼表面的鐵被氧化成氧化鐵，鋼被氧化的結果，不僅是金屬材料被燒損，使工件不光潔，而且影響了工件的機械性能、切削性能、腐蝕性能。

脫碳是指鋼表面的碳被氧化成CO、CH4等氣體，使鋼的表面的含碳量降低。

氧化使鋼制工件表面燒損，影響工件尺寸和光沽度。脫碳使工件表面碳貧化從而導致工件淬火硬度或耐磨性降低，嚴重的氧化脫碳會造成工件報廢。

對需要控制氧化和脫碳的工件，可采用下列措施。

1控制加熱溫度和加熱時間。在保證工件淬火硬度和組織的前提下，盡量采用較低的加熱溫度，并采用最短的加熱時間。

2采用鹽爐加熱。

3采用保護氣氛或可控氣氛加熱。

此外，加熱時將工件裝入有保護劑的鐵箱中或涂上保護涂料，也有一定的防氧化脫碳的效果。

二、過熱和過燒

加熱溫度過高，或在高溫下加熱時間過長，引起奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗針狀馬氏體的現象，稱過熱。過熱會增加鋼的脆性，容易造成淬火開裂。過熱可以返修，返修前需進行一次細化組織的正火或退火，再按正確的方法重新淬火。

如果加熱溫度太高，以致奧氏體晶界出現了熔化和氧化現象，稱過燒。過燒組織晶粒極為粗大，晶界有氧化物網絡，鋼的性能急劇下降，這種缺陷無法挽救，工件只能報廢。

三、淬火硬度不夠

硬度不夠是指整個工件或較大區域內硬度達不到技術要求。其原因如下：

1欠熱 造成的原因是加熱溫度過低或保溫時間不足，工藝錯誤，控溫系統失靈，裝爐量太多使各層工件溫度不均。

2過熱 過共析鋼因過熱奧氏體溶有過量的碳和合金元素，使Ms點大為降低，以致淬火后殘留大量的奧氏體而降低硬度。

3冷卻卻速度不夠 在淬火過程中，因速度不夠而發生奧氏體珠光體的轉變。造成的原因有冷卻介質選擇不當，冷卻介質溫度過高或工件尺寸太大等。

四、軟點

工件上硬度不足的小區域稱為軟點。軟點往往是工件磨損或疲勞損壞的中心，重要工件上不允許存在軟點。造成軟點的原因：

1 原材料的缺陷 鋼中存在大塊鐵素體或帶狀組織。

2 欠熱 因加熱溫度不夠或保溫時間不足，使奧氏體成分不均勻，或者亞共析鋼中鐵素體未全部溶入奧氏體。

3 冷卻不均 工件在介質中冷卻移動不充分，冷卻不均勻，使局部小區域發生高溫轉變而形成軟點。

五、變形與開裂

變形與開裂是淬火中常見的一種疵病。因此最大限度地減小工件的變形和防止開裂是一個必須注意的問題。

導致淬火變形或開裂的原因是淬火過程中產生的內應力。變形和開裂不僅與淬火的工藝有關，而且還和工件的設計與選材、預先熱處理、冷熱加工的配合等相關，只有綜合考慮這幾方面的因素，采取相應的措施，才能取得良好的效果。生產中主要從以下幾個方面來考慮：

1 合理的設計零件

2 正確制定預先熱處理工藝

3 冷熱加工配合要協調

六、回火缺陷

1 硬度不合夠 回火后硬度過高一般是回火不充分所造成的。補救的辦法是按正常回火規范重新回火。回火后硬度不足，主要原因是回火溫度過高造成的，補救措施是重新淬火并按規范回火。

2 韌性過低 在第一類回火脆性區回火或具有第二類回火脆性敏感的鋼材，回火后未進行快冷，都會使工件回火后的脆性增加。補救措施是：對第一類回火脆性區進行回火的工件，按返修規范重新淬火并避免該脆性區進行回火；對應在第二類回火脆性區回火而未快泠的工件，可采用稍高的溫度進行短時的回火并快冷。

結語：

以上是鋼制零件在熱處理過程中，經常出現的缺陷情況，只要我們采用合理的熱處理工藝，規范地操作，以上缺陷大為降低，使產品質量得到更好的提高。

參考文獻：

[1]《熱處理手冊》中國機械工程學會熱處理學會編，機械工業出版社，2008

[2]《熱處理工藝學》 顧應安，機械工業出版社，2002

作者簡介：桂德祥（1969.08一）江西南昌，工作單位：江西有色地質測試研究院，從事熱處理工藝工作。