熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容和方法

熱處理是機(jī)械制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，熱處理的質(zhì)量好壞，直接關(guān)系著產(chǎn)品或零件的內(nèi)在質(zhì)量及性能。在生產(chǎn)中影響熱處理質(zhì)量的因素很多，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，所有的熱處理零件從原材料進(jìn)廠開始，每一道熱處理工序后都必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題不能直接轉(zhuǎn)入下道工序，這樣才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。另外在熱處理生產(chǎn)中一個(gè)稱職的檢驗(yàn)員，只是按照技術(shù)要求對(duì)熱處理后的工件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和把關(guān)是不夠的。更重要的任務(wù)是當(dāng)好參謀。在熱處理的生產(chǎn)過程中首先要看操作者是不是嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程，工藝參數(shù)是否正確。在質(zhì)量檢驗(yàn)過程中如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題要幫助操作者分析產(chǎn)生質(zhì)量問題的原因，找出解決問題的方法。把可能影響熱處理質(zhì)量的各種因素都控制起來以保證生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良、性能可靠、用戶滿意的合格品。

一、熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容

（一）預(yù)先熱處理

預(yù)先熱處理的目的是改善原材料的組織、軟化，以便于機(jī)械加工，消除應(yīng)力，獲得理想的熱處理原始組織等。對(duì)有些大件預(yù)先熱處理也是最終熱處理，預(yù)先熱處理一般采用正火及退火。

1）鑄鋼件的擴(kuò)散退火 由于在高溫長時(shí)間加熱晶粒易粗大，在退火后還應(yīng)再進(jìn)行一次完全退火或正火來細(xì)化晶粒。

2）結(jié)構(gòu)鋼的完全退火 一般用于中低碳鋼鑄件、焊接件、熱軋及熱鍛件的改善組織、細(xì)化晶粒、降低硬度、消除應(yīng)力等。

3）合金結(jié)構(gòu)鋼的等溫退火 主要用于42CrMo等鋼的退火。

4）工具鋼的球化退火 球化退火的目的是改善切削加工性能及冷變形性能。

5）去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火的目的是消除鑄鋼件、焊接件、機(jī)加工件的內(nèi)應(yīng)力，減少后工序的變形與開裂。

6）再結(jié)晶退火 再結(jié)晶退火的目的是消除工件的冷作硬化。

7）正火 正火的目的是改善組織、細(xì)化晶粒，可作為預(yù)先熱處理，也可作為最終熱處理。

上述退火與正火獲得的組織都是珠光體。在質(zhì)量檢驗(yàn)中，重點(diǎn)是做工藝參數(shù)的檢查，即在退火及正火進(jìn)行過程中，做流動(dòng)檢查工藝參數(shù)的執(zhí)行情況，這是首要的，在過程結(jié)束后主要檢驗(yàn)硬度，金相組織，脫碳深度，及退火正火目的項(xiàng)，帶狀，網(wǎng)狀碳化物等。

（二）退火與正火缺陷的判斷

1）硬度過高 中碳鋼硬度過高，往往是退火時(shí)加熱溫度過高，冷速太快。高碳鋼則多是等溫溫度偏低，保溫時(shí)間不足等等。出現(xiàn)上述問題可按正確的工藝參數(shù)重新退火降低硬度。

2）網(wǎng)狀組織 這種組織多出現(xiàn)于亞共析及過共析鋼中，亞共析鋼中出現(xiàn)網(wǎng)狀鐵素體，過共析鋼中出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物，原因是加熱溫度過高，冷卻速度過慢造成，可用正火消除。檢驗(yàn)時(shí)按規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)。

3）脫碳 當(dāng)退火或正火時(shí)，在空氣爐中進(jìn)行，工件沒有氣體保護(hù)加熱時(shí)，因金屬表面產(chǎn)生氧化而脫碳。

4）石墨碳 石墨碳是由碳化物分解而得，主要是加熱溫度過高、保溫時(shí)間過長造成的。鋼中出現(xiàn)是石墨碳后會(huì)發(fā)現(xiàn)淬火硬度低、軟點(diǎn)、強(qiáng)度低、脆性大、斷口呈灰黑色等問題，出現(xiàn)這種石墨碳時(shí)工件只能報(bào)廢。

（三）最后熱處理

在生產(chǎn)中最后熱處理的質(zhì)量檢驗(yàn)通常包括淬火，表面淬火，回火后的檢驗(yàn)。

1）變形。淬火變形按要求進(jìn)行檢查，如變形超過規(guī)定，應(yīng)再經(jīng)校直處理，如因某種原因無法校直，而變形量又超過加工余量時(shí)，可做返修處理，方法是將工件在軟態(tài)校直后再淬火回火重新達(dá)到要求，一般工件淬火回火后的變形量，不大于2/3到1/2余量。

2）開裂。任何工件表面不許有裂紋，因此熱處理件都必須100%檢查，應(yīng)該重點(diǎn)檢查應(yīng)力集中部位、尖角、鍵槽、薄壁孔、厚薄交界處和突出與凹陷處等等。

3）過熱與過燒。過熱與過燒用金相顯微鏡檢測，工件淬火后，不許有粗針狀馬氏體過熱組織及晶界氧化的過燒組織，因?yàn)檫^熱與過燒會(huì)引起強(qiáng)度降低、脆性增大極易開裂。

4）氧化與脫碳。加工余量小的工件，氧化與脫碳要控制的嚴(yán)一些，對(duì)切削刀具與磨具來說，不允許有脫碳現(xiàn)象，在淬火件發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重氧化與脫碳時(shí)，加熱溫度一定過高或保溫時(shí)間過長，因此必須同時(shí)作過熱檢驗(yàn)。

5）軟點(diǎn)。軟點(diǎn)將造成工件磨損及疲勞損壞，故不許有軟點(diǎn)，其形成原因多為加熱與冷卻不當(dāng)或原材料的組織不均勻，存在帶狀組織及殘留脫碳層等等，出現(xiàn)軟點(diǎn)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行返修處理。

6）硬度不足。通常工件淬火時(shí)加熱溫度太高，殘余奧氏體太多會(huì)引起硬度的降低，加熱溫度偏低或保溫時(shí)間不足，以及淬火冷卻速度不夠、操作不當(dāng)?shù)榷紩?huì)造成淬火硬度不足。對(duì)上述情況只有進(jìn)行返修處理。

7）鹽浴爐。高中頻及火焰淬火的工件，不許有燒傷現(xiàn)象。

經(jīng)過最后熱處理的零件表面不許有腐蝕，磕碰、縮徑、損傷等缺陷。

二、熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的項(xiàng)目和方法。

熱處理零件的技術(shù)要求不同，采用的熱處理工藝也不同，進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的項(xiàng)目和方法也不一樣。在熱處理生產(chǎn)中常用的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法有以下幾種。

（一）化學(xué)成分的檢驗(yàn)。

1）火花鑒別法。在熱處理生產(chǎn)中有經(jīng)驗(yàn)的檢驗(yàn)人員和熱處理工，都能靠觀察材料被砂輪磨削時(shí)產(chǎn)生的火花特征來鑒別零件材料的化學(xué)成分。

2）光譜分析法。用光譜儀可以測量和記錄出不同元素的譜線的波長和強(qiáng)度，對(duì)照譜線表即可得出材料中所含元素及含量。

3）化學(xué)分析法。在實(shí)驗(yàn)室用化學(xué)分析的方法可以準(zhǔn)確地分析出金屬材料中所有元素的含量，這種方法在工廠中最常用。

4）微區(qū)化學(xué)成分分析。微區(qū)化學(xué)成分分析的方法由電子探針x射線分析，俄歇電子能譜分析，離子探針分析等方法。

（二）宏觀組織檢驗(yàn)及斷口分析。

1）宏觀檢驗(yàn)法。鋼材的宏觀經(jīng)驗(yàn)常用酸浸腐蝕的方法，包括熱酸浸蝕檢驗(yàn)，冷酸浸蝕檢驗(yàn)，電解酸蝕等方法。

2）斷口分析。分析包括宏觀斷口分析，顯微斷口分析。

（三）顯微組織分析。

1）鋼熱處理后的纖維組織鑒別。

2）鋼的顯微缺陷檢驗(yàn)。

3）鋼中非金屬夾雜物的檢驗(yàn)。

4）化學(xué)熱處理的層深測定。

5）灰鑄鐵的組織檢驗(yàn)。

6）常用有色金屬的組織分析。

（四）力學(xué)性能試驗(yàn)。

1）熱處理零件的硬度檢驗(yàn)。

2）熱處理零件的機(jī)械性能試驗(yàn)。

（五）無損檢測。

1）內(nèi)部缺陷的檢測。

2）表層缺陷檢測。