論熱處理工藝設計質量控制的幾個環節

趙建發，孫朝霞，付明慧

（河北省特種設備監督檢驗研究院滄州分院，河北 滄州 061000）

1 引言

近年來，隨著我國機械工業化水平的不斷提高，不管是生產企業還是產品用戶都對機械產品的性能提出了越來越高的要求。這一因素就致使在機械產品生產過程中，加工工藝必須要提升到一定水平，才能滿足企業和用戶的要求。熱處理工藝作為機械產品加工的一門重要加工技術，只有掌握好熱處理工藝過程中的質量控制，才能使機械材料的性能得到最大程度地發揮，從而提高生產企業的經濟效益。

2 熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用

金屬零件制造是現代工業生產的一個重要環節，在金屬零件的制造過程中，熱處理工作是提高其制造水平的重要措施。在設計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。

2.1 提高金屬材料的切削性能和加工精度

在工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產生不同程度的光潔度。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態，這就要用到預先熱處理。通過預先熱處理可以消除或減少冶金及熱加工過程產生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形[1]。

2.2 提高金屬材料的斷裂韌性

在金屬進行工藝處理過程中，容易出現金屬斷裂情況。因此，提高金屬的斷裂韌性可以延長工件的使用壽命。金屬材料的斷裂韌性指斷裂韌性表征材料阻止裂紋擴展的能力，是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。日常操作中，在對金屬進行裂紋韌性的測試時發現，對金屬進行熱處理可以讓金屬的組織發生變化，從而提高金屬材料的斷裂韌性。對于不同的金屬材料，我們可以通過控制不同的熱處理的溫度來提高金屬材料的斷裂韌性。

3 影響熱處理工藝的因素

熱處理過程的質量控制涉及處理過程中的各個環節的控制，比如操作人員的技術控制、零件材料控制、設備控制等。在操作過程中，只有把控好各個環節的控制，才能保證熱處理工藝的完美性。

3.1 工件表面的氧化脫碳傾向控制

工件表面的質量直接影響著工件的使用壽命，工件表面質量降低后使得工件受疲勞程度下降，因此就縮短了工件的使用壽命。熱處理工藝加熱過程中，工件表面會出現氧化脫碳的傾向。工件表面氧化是指工件表面與氧氣發生化學反應，致使工件表面附著一層氧化物。若氧化反應情況比較嚴重，可能導致工件表面淬硬程度下降。工件表面脫碳是指工件表層的含碳量降低。若工件表面脫碳傾向嚴重，就會影響工件的耐磨性。所以，熱工藝處理過程中，工件表面氧化脫碳傾向嚴重，直接影響工件質量，導致工件使用壽命降低[2]。

影響工件表面氧化脫碳傾向的因素有以下幾點：第一，熱處理過程中的加熱溫度和時長，加熱過程中溫度越高，時間越久，工件表面的氧化脫碳傾向就越嚴重；第二，熱處理過程中的加熱設備和介質，熱處理工藝設備按照有效加熱區域的溫度均勻性分為不同的等級，運用不同的設備進行熱處理加工，則氧化程度也是不一樣的，在有氧化性介質的情況下加熱，則更容易發生氧化反應。

3.2 工件變形傾向控制

工件在進行熱處理加工時，要進行加熱和冷卻兩個環節。在這兩個環節中，工件受溫度的變化會發生熱脹冷縮，使得工件內部組織發生變化，從而導致工件發生形狀的改變和體積大小的改變。因此，工件在熱處理過程中，工件變形的程度與淬火過程中溫度的急速變化有很大的關聯。

3.3 工件原材料質量控制

工件加工所采用的原材料對最后的成品質量也有很大的影響。因此，對工件原材料要進行嚴格的質量把關，按照相關程序，工件原材料質量把關應該具備兩道程序，即初驗和復驗。工件加工原材料要在復驗程序過關后才能真正進入加工環節，尤其在進行原材料更換或者被替代的情況下，更應加強對原材料的復驗工作，以便生產出的產品滿足設計和質量要求[3]。

3.4 檢測過程控制

熱處理工藝檢測過程包括對儀器儀表的檢測、爐溫均勻性的檢測、施工環境的檢測以及對零件設備的檢測。在熱處理工藝施工過程中，一方面，所使用的儀器儀表和爐具等應該定期進行質量和安全檢測，以保證在熱處理過程中能夠正常使用；另一方面，要加強對儀器儀表和爐具的維護，延長使用壽命，降低生產企業購買設備成本，從而提高生產企業的經濟效益。對于熱處理施工環境來說，一方面要保證熱處理工藝所需要的特殊環境，例如，若想減弱工件表面的氧化反應，則需要在較少的氧化介質環境中進行；另一方面要做好施工現場的清理工作，保證良好的工作環境。

3.5 操作人員素質控制

工件在進行熱處理加工后，工件的質量與操作人員的素質有極大的關系。因此，進行熱處理操作的工作人員應具備專業的熱處理理論知識和豐富的操作實踐經驗。首先，對于熱處理操作人員要嚴格執行持證上崗的工作制度，相關的合格證件是證明該操作人員各項工作能力的基礎。其次，要對熱處理操作人員進行周期性地實踐操作考核，以便操作人員在工作中能夠不斷鉆研新的技術，促進熱處理工藝水平的提升。

3.6 轉變最終質量把關觀念

熱處理是通過改變材料組織使機械零件或產品獲得所需性能并保證使用安全可靠的工藝過程，是機械制造工程的重要組成部分。熱處理一旦出現質量問題所造成的負面影響和經濟損失都很大。因此，需要采取特殊措施，實施全員、全面、全過程的質量控制。

在熱處理加工過程中，其實每一個操作環節都可能對工件質量造成影響。但是，在機械生產企業，質量管理人員對工件質量的把關，則完全放在熱處理工藝所有程序完成之后，對成品進行質量檢測。成品完成后若檢測質量不過關，則意味著熱處理工藝所有的操作環節全部作廢，這種情況導致操作人員的工作效率降低，重新返工的可能性加大，造成了極大的人員成本和原材料成本的浪費。因此，質量管理人員應轉變只把質量把關放在最后的成品檢驗中，要對熱處理工藝的每個環節進行質量把關。通過學習熱處理標準的相關內容和借鑒熱處理管理成功企業經驗，將過去傳統的單純靠最終檢驗被動把關轉變為以預防為主，規范操作，嚴格操作流程，運用科學生產技術。在產品質量把關中，實現全員參與和全過程監督，及時發現每個操作環節中存在的操作問題并及時進行調整，以保證最終產品的質量。因此，這樣的質量把關模式將大大提高產品的質量，為企業降低人員耗時成本和耗材成本，從而提高企業的經濟效益。

4 結語

綜上所述，機械金屬工件在進行熱處理加工后，可以提高工件的使用性能、延長工件的使用壽命，控制好熱處理工藝中的各個環節，從對工件原材料質量的把控到轉變最終質量把關的觀念，其間要不斷提高技術操作人員的技能水平，嚴格控制熱處理工藝的操作環境，做好儀器儀表和其他設備的維護工作，這樣才能保證工件生產的質量和精度，降低人員耗時和耗材成本，從而保證企業的經濟效益能夠提高。