在熱處理工藝中淬火工序造成的廢品率往往較高，這主要是在淬火過(guò)程中，同時(shí)形成較大的熱應(yīng)力與組織應(yīng)力，此外，由于材料內(nèi)在的冶金缺陷、選材不當(dāng)、錯(cuò)料、設(shè)計(jì)上的結(jié)構(gòu)工藝性差、冷、熱加工過(guò)程中形成的缺陷等因素，均容易在淬火、回火工藝中暴露出來(lái)，因此對(duì)零部件淬火、回火后的缺陷必須進(jìn)行系統(tǒng)的分折與調(diào)査。

淬火缺陷與預(yù)防

鋼件淬火時(shí)最常見的缺陷有淬火變形、開裂、氧化、脫碳、硬度不足或不均勻、表面腐蝕、過(guò)燒、過(guò)熱及其他按質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定金相組織不合格等。

1.淬火變形與淬火裂紋

在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)淬火變形與淬火裂紋的形成原因采取有效的預(yù)防措施。

(1)盡量做到均勻加熱及正確加熱

工件形狀復(fù)雜或截面尺寸相差懸殊時(shí)，常因加熱不均勻而變形。為此，工件在裝爐前，對(duì)不需淬硬的孔及截面突變處，應(yīng)采用石棉繩堵塞或綁扎等辦法，以改善其受熱條件，對(duì)一些薄壁圓環(huán)等易變形零件，可設(shè)計(jì)特定淬火夾具。這些措施既有利于加熱均勻，又有利于冷卻均勻。

工件在爐內(nèi)加熱時(shí)，應(yīng)均勻放置，防止單面受熱，應(yīng)放平，避免工件在髙溫塑性狀態(tài)因自重而變形。對(duì)細(xì)長(zhǎng)零件及袖類零件盡量采用井式爐或鹽爐垂直懸掛加熱。

限制或降低加熱速度，可減少工件截面溫差，使加熱均勻。因此對(duì)大型鍛模、髙速鋼及高合金鋼工件，以及形狀復(fù)雜、厚薄不勻、要求變形小的零件，一般都采用預(yù)熱加熱或限制 加熱速度的措施。

合理選擇淬火加熱溫度，也是減少或防止變形、開裂的關(guān)鍵。選擇下限淬火溫度，減少工件與淬火介質(zhì)的溫差，可以降低淬火冷卻高溫階段的冷卻速度，從而可以減少淬火冷卻時(shí)的熱應(yīng)力。另外，也可防止晶粒粗大。這樣可以防止變形開裂。

有時(shí)為了調(diào)節(jié)淬火前后的體積變形量，也可適當(dāng)提高淬火加熱溫度。例如CrWMn、Cr12Mo等高碳合金鋼，常利用調(diào)整加熱溫度，改變其馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)以改變殘余奧氏體含量，以調(diào)節(jié)零件的體積變形。

(2)正確選擇冷卻方法和冷卻介質(zhì)的基本原則

?盡可能采用預(yù)冷，即在工件淬入淬火介質(zhì)前，盡可能緩慢地冷卻至Ar附近，以減少工件內(nèi)溫差。

?在保證滿足淬硬層深度及硬度要求的前提下，盡可能采用冷卻緩饅的淬火介質(zhì)。

?盡可能減慢在Ms點(diǎn)以下的冷卻速度。

合理地選擇和采用分級(jí)或等溫淬火工藝。

(3)正確選擇淬火工件浸入淬火介質(zhì)的方式和運(yùn)行方向的基本原則

?淬火時(shí)應(yīng)盡量保證能得到最均勻的冷卻。?以最小阻力方向淬入。

大批量生產(chǎn)的薄畫環(huán)類零件、薄板形零件、形狀復(fù)雜的凸輪盤和圓錐齒輪等，在自由冷卻時(shí)，很難保證尺寸精度的要求。為此，可以采取壓床淬火，即將零件置于專用的壓床模具中，再加上一定的壓力后進(jìn)行冷卻〈噴油或噴水)由于零件的形狀和尺寸受模具的限制, 因而可能使零件的變形限制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

進(jìn)行及時(shí)、正確的回火在生產(chǎn)中，有相當(dāng)一部分工件，并非在淬火時(shí)開裂，而是 由于淬火后未及時(shí)回火而開裂。這是因?yàn)樵诖慊鹜Ａ暨^(guò)程中，存在于工件內(nèi)的微細(xì)裂縫在很大的淬火應(yīng)力作用下，融合、擴(kuò)展，以至其尺寸達(dá)到斷裂臨界裂縫尺寸，從而發(fā)生延時(shí)斷裂。實(shí)踐證明，淬火不冷到底并及時(shí)回火，是防止開裂的有效措施。對(duì)于形狀復(fù)雜的高碳鋼和高碳合金鋼，淬火后及時(shí)回火尤為重要。

工件的扭曲變形可以通過(guò)矯直來(lái)校正，但必須在工件塑性允許的范圍之內(nèi)。有時(shí)也可利用回火加熱時(shí)用特定的校正夾具進(jìn)行校正。對(duì)體積變形有時(shí)也可通過(guò)補(bǔ)充的研磨加工來(lái)修正，但這僅限于孔、槽尺寸縮小，外圃增大等情況。淬火體積變形往往是不可避免的。但只要通過(guò)實(shí)驗(yàn)，掌握其變形規(guī)律，則可根據(jù)其脹縮量，在淬火前成形加工時(shí)，適當(dāng)加以修正，就可在淬火后得到合乎要求的幾何尺寸。工件一旦出現(xiàn)淬火裂紋，則報(bào)廢。

2、氧化與脫碳、過(guò)熱與過(guò)燒（這類缺陷已在“齊魯工裝優(yōu)特鋼”公眾號(hào)前期內(nèi)容中講述過(guò)，不再重復(fù)．）

3、硬度不足

造成淬火工件硬度不足的原因如下。

?（1）加熱溫度過(guò)低，保溫時(shí)間不足。檢查金相組織時(shí)，在亞共析鋼中可以看到未溶鐵素體，在工具鋼中可以看到較多未溶碳化物。

（2）?表面脫碳引起表面硬度不足。磨去表層后所測(cè)得的硬度比表面高。

（3）?冷卻速度不夠，在金相組織上可以看到黑色屈氏體沿晶界分布。

（4）鋼材淬透性不夠，截面大處淬不硬。

（5）采用中斷淬火時(shí)，在水中停留時(shí)間過(guò)短，或自水中取出后，在空氣中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)再轉(zhuǎn)人油中，因冷卻不足或自回火而導(dǎo)致硬度降低。

（6）工具鋼淬火溫度過(guò)高，殘余奧氏體量過(guò)多，影響硬度。

當(dāng)出現(xiàn)硬度不足時(shí)，應(yīng)分析其原因，采取相應(yīng)的措施。其中由于加熱溫度過(guò)高或過(guò)低引起的硬度不足，除對(duì)已出現(xiàn)缺陷進(jìn)行回火，再重新加熱淬火補(bǔ)救外，應(yīng)嚴(yán)格管理爐溫測(cè)控儀表，定期按計(jì)量傳遞系統(tǒng)進(jìn)行校正及檢修。

4、硬度不均勻

硬度不均勻就是工件淬火后有軟點(diǎn)，產(chǎn)生淬火軟點(diǎn)的原因如下：

（1）?工件表面有氧化皮及污垢等；

?（2）淬火介質(zhì)中有雜質(zhì)，如水中有油，使淬火后產(chǎn)生軟點(diǎn)；

?（3）工件在淬火介質(zhì)中冷卻時(shí)，冷卻介質(zhì)的攪動(dòng)不夠，沒有及時(shí)趕走工件的凹槽及大截面處形成的氣泡而產(chǎn)生軟點(diǎn)；

（4）滲碳件表面碳濃度不均勻，淬火后硬度不均勻；

（5）淬火前原始組織不均勻，例如有嚴(yán)重的碳化物偏析，或原始組織粗大，鐵素體呈大塊狀分布。

對(duì)前三種情況，可以進(jìn)行一次回火、再次加熱，在恰當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)及冷卻方法的條件下淬火補(bǔ)救。對(duì)后兩種情況，如淬火后不再加工，則一旦出現(xiàn)玦陷，很難補(bǔ)救。對(duì)尚未成形加工的工件，為了消除碳化物偏析或粗大，可用不同方向的鍛打來(lái)改變其分布及形態(tài)。對(duì)粗大組織可再進(jìn)行一次退火或正火，使組織細(xì)化及均勻化。

5、組織缺陷

有些零件，根據(jù)服役條件，除要求一定的硬度外，還對(duì)金相組織有一定的要求，例如對(duì)中碳或中碳合金鋼淬火后馬氏體尺寸大小的規(guī)定，可按標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行評(píng)級(jí)。馬氏體尺寸過(guò)大，表明淬火溫度過(guò)髙，稱為過(guò)熱組織。對(duì)游離鐵索體數(shù)量也有規(guī)定，過(guò)多表明加熱不足，或淬火冷卻速度不夠。其他如工具鋼、髙速鋼，也相應(yīng)地對(duì)奧氏體晶粒度、殘余奧氏體量、碳化物數(shù)量及分布等有所規(guī)定。對(duì)這些組織缺陷也均應(yīng)根據(jù)淬火具體條件分析其產(chǎn)生原因，采取相應(yīng)措施預(yù)防及補(bǔ)救。但應(yīng)注意，有些組織缺陷還與淬火前的原始組織有關(guān)。例如粗大馬氏體，不僅淬火加熱溫度過(guò)髙可以產(chǎn)生，還可能由于淬火前的熱加工所殘留的過(guò)熱組織遺傳所致，因此，在淬火前應(yīng)采用退火等辦法消除過(guò)熱組織。

回火缺陷與預(yù)防

生產(chǎn)中常見的回火缺陷有：硬度過(guò)高或過(guò)低，硬度不均勻，以及回火產(chǎn)生變形及脆性等。

回火硬度過(guò)高、過(guò)低或不均勻，主要是由于回火溫度過(guò)低，過(guò)髙或爐溫不均勻所造成的。回火后硬度過(guò)高還可能是由于回火時(shí)間過(guò)短。這類問題可以通過(guò)調(diào)整回火溫度等來(lái)控制。硬度不均勻的原因，可能是由于一次裝爐量過(guò)多，或選用加熱爐不當(dāng)所致。如果回火在氣體介質(zhì)爐中進(jìn)行，爐內(nèi)應(yīng)有氣流循環(huán)風(fēng)扇，否則爐內(nèi)溫度不可能均勻。

回火后工件發(fā)生變形，常由于回火前工件內(nèi)應(yīng)力不平衡，回火時(shí)應(yīng)力松弛或產(chǎn)生應(yīng)力重新分布所致。要避免回火后變形，或采用多次校直多次加熱，或采用壓具回火等措施。

髙速鋼表面脫碳后，在回火過(guò)程中可能形成網(wǎng)狀裂紋。因?yàn)楸砻婷撎己螅R氏體的比體積減少，以致產(chǎn)生多向拉應(yīng)力而形成網(wǎng)狀裂紋，此外，高碳鋼件在回火時(shí)，如果加熱過(guò)快，表面先回火，比體積減少，產(chǎn)生多向拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋。回火后脆性的出現(xiàn)，主要由于所選回火溫度不當(dāng)，或回火后冷卻速度不夠（第二類回火脆性）所致。因此，防止脆性的出現(xiàn)，應(yīng)正確選擇回火溫度和冷卻方式。一旦出現(xiàn)回火脆性，對(duì)第一類回火脆性，只有通過(guò)重新加熱淬火，另選溫度回火；對(duì)第二類回火脆性，可以采取重新加熱回火，然后加速回火后冷卻速度的方法消除。