金属热处理缺陷分析及案例

兵装集团 2010 年大规模专业培训

授课内容：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

第一部分第一部分

热处理缺陷特征、原因热处理缺陷特征、原因及防止措施及防止措施

第一章、热处理缺陷概述： 　　（一）、含义： 　　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不足，以及使热处理以后的后序工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。

（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）。

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：相变和热应火变形占多数。产生原因是：相变和热应力。力。

(3)(3) 、第三类热处理缺陷：、第三类热处理缺陷： 发生频率和严重性较低，如残余应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、脆性力、组织不合格、性能不合格、脆性及其它缺陷。及其它缺陷。

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。

( 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 ) 。

第二章、热处理裂纹：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：（三）、加热不当形成的裂纹： 升温速度过快（多出现于灰铸铁、升温速度过快（多出现于灰铸铁、

合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）、表面增碳或脱碳件）、表面增碳或脱碳 [[合金钢、合金钢、低碳马氏体钢低碳马氏体钢 20SiMn2MoV20SiMn2MoV，高，高锰钢锰钢 (Mn13)](Mn13)]、过热或过烧（高速、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、氢致裂纹（条件：钢、不锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、对氢敏感的金相组织和三足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施：脱氢、低温回火、向应力。措施：脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火）自然时效、低氢淬火）

（四）、淬火裂纹：（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： 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。

C 、工艺因素： （ 1 ）、加热：加热温度升高，淬裂倾

向大；保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电炉）。

（ 2 ）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬裂）。

防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水 -油淬火、水－空气双液淬火。

5 、预防淬火裂纹的方法 AA、正确设计产品。、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；①、截面尺寸均匀； 　　②、圆角过渡；　　②、圆角过渡； 　　③、形状：球形冷却快于板料。　　③、形状：球形冷却快于板料。 （（ 33）、热处理条件）、热处理条件

BB、合理安排工艺路线、合理安排工艺路线 （（ 11 ）、形状复杂精度高的零件，粗精）、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。加工之间的淬火前应安排去应力退火。 （（ 22 ）、大截面零件（直径或厚度＞）、大截面零件（直径或厚度＞ 55

00 ）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。钢件淬火前应球化退火。

（（ 33）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。组织。

（（ 44）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，严重时应降低淬火温度。免偏析，严重时应降低淬火温度。

C 、加热参数合理： （ 1 ）、介质：真空、保护气氛、电阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。

（ 2 ）、加热速度：对碳素钢、低合金钢和中合金钢可较快速度加热；对高碳高合金钢要合适；对大、复杂的高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金钢采用限制加热速度或预热法。

（（ 33）、淬火加热温度：一般合金钢）、淬火加热温度：一般合金钢为为 Ac1Ac1 或或 Ac3+(30-50) ℃Ac3+(30-50) ℃，亚共析，亚共析钢为钢为 Ac3+(30-50) ℃Ac3+(30-50) ℃，过共析钢为，过共析钢为 AAc1+(30-50) ℃c1+(30-50) ℃。（亚温或高温）。（亚温或高温）

　　加热时间按：　　加热时间按： t=a*dt=a*d（加热系数（加热系数＊有效厚度）计算＊有效厚度）计算

（ 4 ）、保温时间：经验公式为 　　　 t=t=αα＊＊ KK＊＊ DD （（有效厚度）有效厚度） 　　　　对于高合金钢等加热保温时间要对于高合金钢等加热保温时间要

延长。延长。

DD 、淬火方法合适：、淬火方法合适： 　　应选择增加热应力、减少相变应力　　应选择增加热应力、减少相变应力

的淬火方式。的淬火方式。 （（ 11 ）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬

火）。火）。 （（ 22 ）、多介质淬火：）、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。

（ 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。①②③④

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。

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： （ 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）。

（（ 55 ）、时效与冷处理：）、时效与冷处理： 冷处理目的：保持精度和尺寸稳定。冷处理目的：保持精度和尺寸稳定。 冷处理使体积膨胀；冷处理使体积膨胀； 低温回火和时效一方面使体积缩小，另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。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：五、热处理变形的矫正： （一）、机械矫正法：冷压校正、热压（一）、机械矫正法：冷压校正、热压校正、加压回火校正、锤击校正。校正、加压回火校正、锤击校正。

（二）、热处理校正：（二）、热处理校正： 11 、在、在 Ac1Ac1 温度以下加热急冷：对胀大温度以下加热急冷：对胀大

变形的工件进行收缩处理；变形的工件进行收缩处理； 22 、淬火胀大法：对收缩变形的工件进、淬火胀大法：对收缩变形的工件进行胀大处理。行胀大处理。

第四章　残余应力第四章　残余应力 一、概述：一、概述： 　　由于温度差和相变引起的工件内部　　由于温度差和相变引起的工件内部

残余应力。残余应力。 　　形成原因：温度差、体积变化　　形成原因：温度差、体积变化 　　种类：热应力和组织应力　　种类：热应力和组织应力

二、热处理内应力：二、热处理内应力： （一）、热应力：（一）、热应力： 11 、加热：表层为压应力、心部为拉应、加热：表层为压应力、心部为拉应

力。力。 22 、冷却：表层为拉应力，心部为压应、冷却：表层为拉应力，心部为压应

力。力。 33 、残余热应力：、残余热应力：表层为压应力表层为压应力、、心部心部

为拉应力为拉应力。。

（二）、组织应力（相变应力）：（二）、组织应力（相变应力）：

表层表层为为拉拉应力，应力，心部心部为为压压应力。应力。

（三）、残余应力分布及影响因素：（三）、残余应力分布及影响因素： 取决于成分、淬透性、工件形状、尺寸和取决于成分、淬透性、工件形状、尺寸和

热处理工艺等。热处理工艺等。 　　　　

规　　律：规　　律： 11 、尺寸及形状：尺寸增大，向热应力、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。变部位残余应力增大。

22 、淬透时：冷却越快，热应力越大；、淬透时：冷却越快，热应力越大； 33 、未淬透时：由组织应力和热应力综、未淬透时：由组织应力和热应力综

合作用。合作用。

（四）、表面淬火件的残余应力：（四）、表面淬火件的残余应力： 表层为压应力，心部为拉应力。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：（五）、化学热处理引起的残余应力： 经渗碳、碳氮共渗的零件，经渗碳、碳氮共渗的零件，表层表层产生产生很大的很大的压应力压应力、、心部心部产生很大的产生很大的拉应拉应力力。。

三、残余应力对力学性能的影响：三、残余应力对力学性能的影响： 11 、残余拉应力导致硬度降低，压应力则、残余拉应力导致硬度降低，压应力则

提高硬度值。提高硬度值。 22 、残余应力增大，磨损增大。、残余应力增大，磨损增大。 33 、疲劳失效：、疲劳失效： （（ 11 ）、失效过程：裂纹萌生）、失效过程：裂纹萌生→裂纹扩展。→裂纹扩展。 （（ 22 ）、残余压应力提高工件的疲劳强度。）、残余压应力提高工件的疲劳强度。 44、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏、残余拉应力增大了应力腐蚀开裂的敏感性。感性。

四、残余应力的调整与消除四、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）。化）和机械作用法（部分消除）。 11 、去应力退火：、去应力退火： 对铸件、锻件、焊接件和机加件退火。对铸件、锻件、焊接件和机加件退火。 　　加热至　　加热至 Ac1Ac1 以下以下 5050 －－ 200200℃℃，，保温保温

后空冷或炉冷至后空冷或炉冷至 200200 －－ 300 300 ℃℃后再空冷。后再空冷。 22 、回火：回火对应力的消除与回火温度、回火：回火对应力的消除与回火温度

的高低有关系，温度超高的高低有关系，温度超高→应力消除越彻→应力消除越彻底，但硬度降低也越厉害。底，但硬度降低也越厉害。

第五章　组织不合格第五章　组织不合格 一、氧化与脱碳：一、氧化与脱碳： 11 、氧化：、氧化： 　　使表面粗糙度增加、精度降低，使　　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钢件强度降低。往往也是淬火软点和淬火开裂的根源。火开裂的根源。

22 、脱碳：、脱碳： 　　即表面碳量降低。导致钢淬火硬度、　　即表面碳量降低。导致钢淬火硬度、耐磨性及疲劳强度降低，对高速钢舍去耐磨性及疲劳强度降低，对高速钢舍去降低热硬性。降低热硬性。

33、防止和减轻氧化脱碳的措施：、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。加热，或采用感应加热、激光加热等。（如表（如表 55 －－ 44 ））

二、过热与过烧：二、过热与过烧： （一）、区别（一）、区别 :: 过热：温度高导致晶粒粗大，性能降低。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。过烧：温度高导致晶界氧化并部分熔化。 （二）、过热：（二）、过热： 特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组织等。预防措施如表织等。预防措施如表 55 －－ 99 所示。所示。

（三）、过烧：（三）、过烧： 　　过烧使零件性能严重恶化，易产生　　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热处理裂纹，因而过烧是不允许的热处理缺陷。理缺陷。

三、低、中碳钢预备热处理球化体级别三、低、中碳钢预备热处理球化体级别不合格：不合格：

补救措施：补救措施： 11 、等温球化退火；、等温球化退火； 22 、缓冷球化退火；、缓冷球化退火； 33 、再结晶球化退火。、再结晶球化退火。

四、感应加热淬火组织缺陷：四、感应加热淬火组织缺陷： 11 、常见缺陷、常见缺陷 :: 过热和加热不足。过热和加热不足。 22 、措施：、措施： 　　合理选择电流频率、优选比功率和　　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。加热时间、调整感应器与工件的间隙。

五、渗碳组织缺陷：五、渗碳组织缺陷： 主要形式：主要形式： （（ 11 ）表层碳化物过多、大块或网状分）表层碳化物过多、大块或网状分布；布；

（（ 22 ）残留）残留 AA 过多；过多； （（ 33 ）马氏体粗大；）马氏体粗大； （（ 44 ）内氧化；）内氧化； （（ 55 ）黑色组织。）黑色组织。

六、渗氮组织缺陷：六、渗氮组织缺陷： 主要表现：主要表现： 11 、渗前原始、渗前原始 FF 过多、回火过多、回火 SS 组织粗大；组织粗大； 22 、化合物层疏松；、化合物层疏松； 33 、针状组织；、针状组织； 44 、网状和脉状氮化物；、网状和脉状氮化物；

第六章　力学性能不合格第六章　力学性能不合格　 原因：选材不当、固有缺陷、热处理工原因：选材不当、固有缺陷、热处理工

艺参数不合理、加热及冷却方式不当、艺参数不合理、加热及冷却方式不当、热处理工艺执行不严等。热处理工艺执行不严等。

一、硬度缺陷：一、硬度缺陷： 11 、表现、表现：硬度不足、软点、高频感应：硬度不足、软点、高频感应

加热淬火和渗碳工件的硬化层不足。加热淬火和渗碳工件的硬化层不足。 22 、原因：、原因：淬火加热不足、冷却速度不淬火加热不足、冷却速度不够、表面脱碳、淬透性不够、残留够、表面脱碳、淬透性不够、残留 AA 过过多、回火不足等。多、回火不足等。

二、拉伸性能和疲劳强度不合格：二、拉伸性能和疲劳强度不合格：

三、耐腐蚀性能不足：三、耐腐蚀性能不足：　　　　 11 、常用材料：、常用材料：马氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、 FF－－ AA 不锈钢和沉淀硬化不锈钢不锈钢和沉淀硬化不锈钢。。

　　　　 22 、耐蚀性降低原因：、耐蚀性降低原因：贫铬理论贫铬理论（即回火温度不当，使碳化铬（即回火温度不当，使碳化铬 CrCr2323

CC66沿晶界析出）沿晶界析出）

33 、奥氏体不锈钢的热处理：、奥氏体不锈钢的热处理：

（（ 11 ）、固溶处理：使含铬的碳化物充分溶）、固溶处理：使含铬的碳化物充分溶入入 AA 中，快冷抑制碳化物析出，形成单一中，快冷抑制碳化物析出，形成单一 AA ，，保证良好的耐蚀性。保证良好的耐蚀性。

（（ 22 ）、稳定化退火处理：）、稳定化退火处理： 850850 －－ 930930 的退的退火，使火，使 AA 中成分均匀，消除晶界贫铬区，使中成分均匀，消除晶界贫铬区，使钢中钢中 CC 固定于固定于 TiCTiC 或或 NbCNbC 中。中。

（（ 33 ）、低温退火去机加应力：）、低温退火去机加应力： 300300 －－ 350350度、度、

44、热处理对晶间腐蚀和点蚀影响：、热处理对晶间腐蚀和点蚀影响： （（ 11 ）、）、 AA 型不锈钢在型不锈钢在 400400 －－ 850850 度、度、

FF 型不锈钢从高于型不锈钢从高于 900900 度冷却时易析出度冷却时易析出碳化铬，导致晶界腐蚀。碳化铬，导致晶界腐蚀。

（（ 22 ）、）、 AA 型不锈钢在型不锈钢在 800800 度度 X2X2小时小时的敏化处理后易点蚀。的敏化处理后易点蚀。

55、热处理对应力腐蚀开裂的影响：、热处理对应力腐蚀开裂的影响：

（（ 11 ）金属应力腐蚀开裂的原因是：冶金、）金属应力腐蚀开裂的原因是：冶金、力学和环境三方面影响。力学和环境三方面影响。

（（ 22 ）、拉应力是应力腐蚀开裂的必要条）、拉应力是应力腐蚀开裂的必要条件。件。

（（ 33）、对）、对 AA型不锈钢进行型不锈钢进行 650650 度敏化处度敏化处理，其应力腐蚀开裂倾向大。理，其应力腐蚀开裂倾向大。

66、高温合金热处理性能：、高温合金热处理性能： （（ 11 ）、工作温度高的合金如镍基、铁）、工作温度高的合金如镍基、铁基和钴基高温合金（少用）。基和钴基高温合金（少用）。

（（ 22 ）、强化手段：固溶强化、第二相）、强化手段：固溶强化、第二相强化、晶界强化、综合强化等。强化、晶界强化、综合强化等。

（（ 33）、高温合金的热处理手段：固溶）、高温合金的热处理手段：固溶处理和时效。常采用中温固溶处理。处理和时效。常采用中温固溶处理。

77、非铁金属（有色金属）常用的热处、非铁金属（有色金属）常用的热处理：均匀化退火、再结晶退火、去应力理：均匀化退火、再结晶退火、去应力退火、固溶处理和时效处理。退火、固溶处理和时效处理。

第七章　脆性第七章　脆性 一、概述：一、概述： 金属材料断裂形式：塑性断裂和脆性断金属材料断裂形式：塑性断裂和脆性断

裂。裂。 特点：断裂前发生明显塑性变形为塑断；特点：断裂前发生明显塑性变形为塑断；

断裂前不发生或少量塑性变形的为脆断。断裂前不发生或少量塑性变形的为脆断。 二、脆性断裂原因：热处理不当、显微二、脆性断裂原因：热处理不当、显微

组织不良等。组织不良等。 三、与热处理有关的脆性断裂：回火脆三、与热处理有关的脆性断裂：回火脆

性、低温脆性、氢致脆性、性、低温脆性、氢致脆性、 σσ 脆性和电脆性和电镀脆性。镀脆性。

二、回火脆性：二、回火脆性： 回火发生两种脆性：回火发生两种脆性： 11 、第一类回火脆性：淬火马氏体在、第一类回火脆性：淬火马氏体在 200200

－－ 400400 度区间的回火脆性，在碳钢和合金度区间的回火脆性，在碳钢和合金钢中都会出现，也叫低温回火脆性（不可逆钢中都会出现，也叫低温回火脆性（不可逆回火脆性、回火马氏体脆性）。回火脆性、回火马氏体脆性）。

22 、第二类回火脆性：在某些合金钢中，在、第二类回火脆性：在某些合金钢中，在高于高于 600600 度回火，在度回火，在 450450 －－ 550550 度间缓冷；度间缓冷；或直接在或直接在 450450 －－ 550550间回火发生的脆性，间回火发生的脆性，可采取重新加热至可采取重新加热至 600600 度以上，随后快冷度以上，随后快冷予以消除。此即为第二类回火脆性（可逆回予以消除。此即为第二类回火脆性（可逆回火脆性、高温回火脆性或回火脆性）。火脆性、高温回火脆性或回火脆性）。

33、第一类回火脆性的抑制和防止：、第一类回火脆性的抑制和防止： （（ 11 ）、合理选材：低杂质含量钢种。）、合理选材：低杂质含量钢种。 （（ 22 ）、热处理，如形变热处理、亚临）、热处理，如形变热处理、亚临

界淬火、循环热处理等，细化晶粒。界淬火、循环热处理等，细化晶粒。

44、第二类回火脆性的抑制和防止：、第二类回火脆性的抑制和防止：（（ 11 ）、提高钢水纯净度，尽是减少钢中）、提高钢水纯净度，尽是减少钢中PP 、、 SbSb 、、 SnSn 、、 AsAs等杂质元素含量；等杂质元素含量；

（（ 22 ）、钢中添加）、钢中添加 MoMo 或或 WW，延缓，延缓 PP 等等杂质元素向晶界聚集。杂质元素向晶界聚集。

（（ 33）、高温回火后快冷。）、高温回火后快冷。（（ 44）、两相区淬火。）、两相区淬火。（（ 55）、细化奥氏体晶粒。）、细化奥氏体晶粒。（（ 66）、采用高温形变热处理。）、采用高温形变热处理。（（ 77）、选用含钼的渗氮钢。）、选用含钼的渗氮钢。

55、低温脆性：、低温脆性：

（（ 11 ）、低温脆性断裂形式：穿晶脆断和）、低温脆性断裂形式：穿晶脆断和沿晶的晶间脆断。沿晶的晶间脆断。

（（ 22 ）、穿晶表现：解理断裂。）、穿晶表现：解理断裂。 （（ 33）、晶间脆断：通常发生在应力腐蚀）、晶间脆断：通常发生在应力腐蚀

或回火脆性下。或回火脆性下。

66、氢脆性：、氢脆性： （（ 11 ）、含义：金属中由于含氢或在含）、含义：金属中由于含氢或在含氢的环境中工作，其塑性和韧度下降的氢的环境中工作，其塑性和韧度下降的现象。现象。

（（ 22 ）、氢脆原因：氢的存在、三向应）、氢脆原因：氢的存在、三向应力和对氢敏感的金相组织如力和对氢敏感的金相组织如 σσ 相。相。

第　二　部　分第　二　部　分　　

热处理缺陷预防与热处理缺陷预防与全面质量控制全面质量控制　　

一、概念：一、概念： 　　热处理全面质量控制：对热处理零件　热处理全面质量控制：对热处理零件

在整个热处理过程中，对一切影响热处理在整个热处理过程中，对一切影响热处理的因素实施全面控制。的因素实施全面控制。

　　实行热处理全面质量控制，要改变最　　实行热处理全面质量控制，要改变最终检验的观念和制度，应实行预防为主、终检验的观念和制度，应实行预防为主、预防与检验相结合的质量保证模式，把质预防与检验相结合的质量保证模式，把质量保证的重点转移到生产过程质量控制上，量保证的重点转移到生产过程质量控制上，把热处理缺陷消灭在质量形成过程中，避把热处理缺陷消灭在质量形成过程中，避免造成更大浪费，以篮球提高热处理质量，免造成更大浪费，以篮球提高热处理质量，确保产品使用安全可靠和寿命。确保产品使用安全可靠和寿命。

二、全面质量控制的各环节： （一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员（一）、基础条件控制：环境条件、设备与仪表控制、人员素质控制、质量管理体系等。素质控制、质量管理体系等。

　　热处理质量保证体系内容：　　热处理质量保证体系内容：（（ 11 ）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；）要明确与热处理工艺有关的各部门、各单位的职责分工；（（ 22 ）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、）要有保证实现热处理质量目标的各类标准（如技术标准、管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；管理制度、质量责任制、岗位责任制及经济责任制等）；

（（ 33）要有完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档）要有完善质量记录和信息反馈系统，建立热处理质量档案；案；

（（ 44）、要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，）、要有对体系的素质和效能的评价，通过对活动评价，检查各个环节的预期效果，监督检查质量保证体系本身效率。检查各个环节的预期效果，监督检查质量保证体系本身效率。

（（ 55）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。）要有一个保证热处理质量体系的业务流程。（（ 66）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活）、建立必要的会议制度，开展有关培训、宣传和咨询活动。动。

（（ 77）、要有热处理质量保证体系图。）、要有热处理质量保证体系图。

（二）热处理前质量控制：（二）热处理前质量控制：

包括设计质量控制、原材料和工艺材料控包括设计质量控制、原材料和工艺材料控制、热处理前道工序控制等。制、热处理前道工序控制等。

（三）、热处理中质量控制：（三）、热处理中质量控制：

关键是控制加热质量和冷却质量。通过正关键是控制加热质量和冷却质量。通过正确制定工艺、合理选择设备、准确操作及确制定工艺、合理选择设备、准确操作及严格检验进行控制，并对进入热处理车间严格检验进行控制，并对进入热处理车间的待处理件的核查等。的待处理件的核查等。

（四）、热处理后质量控制：

主要是热处理后的质量控制、完善质量主要是热处理后的质量控制、完善质量服务工作和重视技安环保工作等。服务工作和重视技安环保工作等。

第　三　部　分第　三　部　分

典型热处理缺陷分析典型热处理缺陷分析

案例分析

第四部分第四部分

总结与复习总结与复习

一、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向裂纹。

　 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：亚共析钢淬火加热温度： AACC33＋（＋（ 3030 －－ 5500 ）度；过共析钢淬火：）度；过共析钢淬火： AACC11＋（＋（ 3030 －－ 5050 ））度 。度 。　　　　 66、高速钢应采用、高速钢应采用调质处理调质处理即即淬火淬火 ++高温回高温回火。火。

77、回火工艺若控制不当则会产生、回火工艺若控制不当则会产生回火裂纹回火裂纹。。 88、热处理过热组织可通过多次、热处理过热组织可通过多次正火正火或或退火退火消除，消除，

严重过热组织则应采用严重过热组织则应采用高温形变高温形变和退火联合作用和退火联合作用才能消除。才能消除。

99、渗氮零件基体组织为、渗氮零件基体组织为回火索氏体。回火索氏体。其原始组其原始组织中若有大块织中若有大块 FF或表面严重脱碳，则易出现或表面严重脱碳，则易出现针状针状组织组织。。

1010 、有色金属最有效的强化手段是、有色金属最有效的强化手段是固溶处理固溶处理和和固溶处理＋时效处理固溶处理＋时效处理。。

1111 、疲劳破坏有、疲劳破坏有疲劳源区、裂纹疲劳扩疲劳源区、裂纹疲劳扩展和瞬时断裂展和瞬时断裂三个阶段。三个阶段。

1212 、高速钢的过热组织为：、高速钢的过热组织为：共晶莱氏体，共晶莱氏体，也有可能也有可能晶界会熔化。晶界会熔化。

1313、应力腐蚀开裂的必要条件之一是：、应力腐蚀开裂的必要条件之一是：存在拉应力存在拉应力。。

1414、、 65Mn65Mn 钢第二类回火脆性温度区间钢第二类回火脆性温度区间为为 250250 －－ 380380 。。钼钼能有效抑制第二类回能有效抑制第二类回火脆性。火脆性。

1515 、热处理时发生的组织变化中，体积比容、热处理时发生的组织变化中，体积比容变化最大的是变化最大的是马氏体。马氏体。

1616 、防止淬裂的工艺措施有：、防止淬裂的工艺措施有：等温淬火、分等温淬火、分级淬火、水－油淬火和水－空气双液淬火级淬火、水－油淬火和水－空气双液淬火。。

1717 、高温合金热处理产生的特殊热处理缺陷、高温合金热处理产生的特殊热处理缺陷有：有：晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点、晶晶间氧化、表面成分变化、腐蚀点、晶粒粗大及混合晶粒等粒粗大及混合晶粒等。。

1818 、感应加热淬火缺陷有：、感应加热淬火缺陷有：表层硬度低、硬表层硬度低、硬化层深度不合格、变形大、残留应力大、尖化层深度不合格、变形大、残留应力大、尖角过热及软点与软带角过热及软点与软带。。

1919 、弹簧钢的组织状态一般为：、弹簧钢的组织状态一般为： TT ＋＋ MM 2020 、氢脆条件：、氢脆条件：氢的存在、三向应力和对氢氢的存在、三向应力和对氢敏感的组织敏感的组织。。

2121 、断裂有、断裂有脆性脆性断裂和断裂和韧性韧性断裂。断裂。绝大绝大多数热处理裂纹属脆性断裂。多数热处理裂纹属脆性断裂。

2222 、高碳钢淬火前应进行、高碳钢淬火前应进行球化退火球化退火。。 2323、时效变形的主要影响因素有：、时效变形的主要影响因素有：化学化学

成分、回火温度和时效温度成分、回火温度和时效温度。。 2424、热处理应力有、热处理应力有热应力和组织应力热应力和组织应力。。 2525、化学热处理表层产生、化学热处理表层产生压应力压应力，心部，心部

产生产生拉应力拉应力。。

2626、感应加热淬火的组织缺陷主要是、感应加热淬火的组织缺陷主要是过热和过热和加热不足加热不足。。

2727 、不锈钢有、不锈钢有 MM 、、 FF 、、 AA 、、 FF －－ AA 和和沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢。。

2828 、、热处理质量保证体系热处理质量保证体系是处理全面质是处理全面质量管理水平的重要标志。量管理水平的重要标志。

2929 、由于晶界、由于晶界贫铬贫铬，导致晶间腐蚀。，导致晶间腐蚀。 3030 、第二类回火脆性温度区间是：、第二类回火脆性温度区间是： 450450

－－ 550550 度。度。 3131 、引起金属塑性变形的应力是、引起金属塑性变形的应力是切应力切应力。。

3232 、热处理脆性有：、热处理脆性有：回火脆性、低温回火脆性、低温脆性、氢脆性和脆性、氢脆性和 σσ 脆性脆性。。

3333 、真空热处理缺陷：表面合金元素、真空热处理缺陷：表面合金元素贫化、表面晶粒长大、淬火硬度不足、贫化、表面晶粒长大、淬火硬度不足、粘连、表面不光亮。粘连、表面不光亮。

3434 、退火和正火产生的主要缺陷有：、退火和正火产生的主要缺陷有：过热、过烧、氧化和脱碳过热、过烧、氧化和脱碳。。

二、基本概念：二、基本概念： 11 、双介质淬火：、双介质淬火： 22 、第一类回火脆性：、第一类回火脆性： 33 、第二类回火脆性：、第二类回火脆性： 44 、分级淬火：、分级淬火： 55 、过热、过烧：、过热、过烧：

三、基本措施：三、基本措施： 11 、消除渗碳、渗氮件氢脆的措施。、消除渗碳、渗氮件氢脆的措施。 22 、盐水淬火有什么优点？、盐水淬火有什么优点？ 33、淬火裂纹的防止措施。、淬火裂纹的防止措施。 44、如何防止第二类回火脆性？、如何防止第二类回火脆性？ 55、渗碳组织的缺陷是什么？、渗碳组织的缺陷是什么？ 热处理变形的影响因素有哪些？热处理变形的影响因素有哪些？ 66、热处理质量保证体系的内容。、热处理质量保证体系的内容。 77、内氧化的实质是什么？、内氧化的实质是什么？ 88、、 MM 显微裂纹敏感度的影响因素。显微裂纹敏感度的影响因素。