鋼鐵零件的熱處理的本質(zhì)是通過對零件的加熱、保溫和冷卻，使獲得的組織、硬度和力學性能等技術(shù)指標能夠滿足其設計和使用要求，因此基本的熱處理工藝參數(shù)為溫度、時間與介質(zhì)等，加熱與加熱介質(zhì)是一個不可分割的整體，它們對零件的熱處理質(zhì)量和技術(shù)指標有直接的影響，系統(tǒng)而言，任何零件的加熱必須在熱處理設備中進行，發(fā)熱體產(chǎn)生的熱量是通過輻射、對流和輻射來加熱零件的，在一定的溫度和時間內(nèi)零件整體或局部均勻加熱后獲得均勻一致的組織或消除應力等，是完成零件熱處理的前提和基礎(chǔ)，因此加熱過程和加熱用介質(zhì)是熱處理工藝方法選擇上要重點考慮的問題。為完

鋼鐵零件熱處理后質(zhì)量的檢查是必不可少的，這是確保零件獲得要求的前提和基礎(chǔ)，事實證明零件使用壽命的高低與質(zhì)量密切相關(guān)，對零件熱處理后技術(shù)指標的檢測通常包括以下幾個方面：表面和內(nèi)部硬度；組織形態(tài)或結(jié)構(gòu)；變形；表面硬化層深度或滲層深度；脆性；晶粒度；表面氧化與脫碳；抗拉強度；外部和內(nèi)部缺陷等，具體零件的要求，在檢驗規(guī)程中確定必要的檢驗項目，在熱處理過程中嚴格把關(guān)，則可對熱處理的質(zhì)量控制起到良好的作用。就是利用射線、超聲、電磁和滲透等物理的方法，研究零件內(nèi)部狀態(tài)的檢測技術(shù)，該類包括缺陷檢測和熱處理質(zhì)量檢測。(1)射線檢測利

熱處理的檢測設備中，對生產(chǎn)過程中的內(nèi)部組織和表面狀態(tài)的控制和檢測采用金相顯微鏡（如XJB-200型），可以判斷有無氧化脫碳，晶粒度的大小，滲層深淺，顯微組織分析，進行失效分析以及有無缺陷等檢測；對沖擊韌性的檢測采用沖擊試驗機進行，可以獲得材料的動態(tài)性能的試驗方法，它是對材料使用中至關(guān)重要的脆性傾向問題和材料冶金質(zhì)量、內(nèi)部缺陷等非常方便的檢查方法，在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品設計和科研工作中得到了廣泛的應用，習慣上用沖擊值表示材料抵抗載荷能力的大小；疲勞試驗機用于研究零件在交變載荷作用下斷裂的能力，由于失效的機器零件約有80

鋼鐵零件的熱處理包括加熱、保溫和冷卻等基本過程，在冷卻過程中和加熱不當均有可能形成熱處理裂紋。例如零件的加熱速度過快、表面增碳或脫碳、過熱和過燒等則容易引起零件表面與內(nèi)部組織應力的不同，會出現(xiàn)表面熱處理裂紋的出現(xiàn)。另外鋼鐵零件結(jié)構(gòu)設計不合理、材料選用不當、加熱和冷卻的溫度控制不正確、冷卻介質(zhì)不合適以及操作失誤等同樣有熱處理裂紋等缺陷的發(fā)生，常見的熱處理淬火裂紋基本類型有以下幾種：  (1)縱向裂紋又稱軸向裂紋，它發(fā)生在完全淬透的工件上，是由于表面產(chǎn)生的切向拉應力比軸向拉應力大，超過了該區(qū)域的斷裂

真空熱處理是指將零件在真空狀態(tài)下，進行加熱、保溫和冷卻的工藝方法。是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的新技術(shù)，也是近幾十年來在熱處理設備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃氣爐。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實現(xiàn)對工件的加熱的，輻射加熱速度比較慢，因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻，工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低，氧氣的含量對工件的鐵元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)象的發(fā)生，保持了工件表面的原始狀態(tài)，工件清潔和光亮。 真空爐不僅用于普通的工件的淬火、回火、退火和正火．而且

零件熱處理淬火后，在油中后冷卻將黏附有殘油、鹽渣以及其他污物等，一般采用堿性3%～5%的水溶液清洗，可以去掉零件的表面的附著物，一般清洗設備有清洗槽和清洗機兩類。(1)清洗槽該槽的結(jié)構(gòu)形式與淬火槽相似，為了增加清洗的效果，槽內(nèi)有加熱器裝置，清洗液被加熱后進行零件的清洗。為確保清洗的效果，要求確保清洗液的成分和溫度應符合要求，要定期地更換和清理底部的臟物，撈去漂浮的油物等，確保零件表面的清潔。清洗槽的工作環(huán)境差，但清洗效果好，尤其是對在硝鹽、低溫分級鹽浴等淬火的零件具有明顯的作用，對于鹽浴淬火的零件要在清洗槽內(nèi)煮沸，

電阻爐是熱處理過程中占有較大比重的熱處理加熱設備，因此其應用十分廣泛。根據(jù)作業(yè)的工作方式，分為周期性作業(yè)爐和連續(xù)性作業(yè)爐兩種，電阻爐是用電阻發(fā)熱體供熱的一類設備，靠電熱元件（作成螺旋狀）的熱輻射或?qū)α鞯葋砑訜崃慵娮锠t是以電為熱源，通過爐內(nèi)布置的電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來進行零件的加熱的，國產(chǎn)電阻爐的編號采用漢語拼音+阿拉伯數(shù)字來表示，編號的一般格式為前面有三個漢語拼音字母，后面為兩組數(shù)字。第一個字母R代表電阻爐，第二個字母表示設備的特點（J-加熱，Y-鹽浴，Q-氣體滲或保護氣等），第三個字母表示爐膛的形式（X-

奧氏體型熱作模具鋼的優(yōu)點是在任何狀態(tài)下均能保持奧氏體組織，固溶時效后在700~800℃仍保持較高的強度、硬度和耐磨性。缺點是易產(chǎn)生冷加工硬化，機加工較困難，線膨脹系數(shù)大、導熱性差，降低了鋼的熱疲勞性能，不適用于強水冷的模具。5Mn15Cr8Ni5Mo3V（代號5Mn15）、7Mn10Cr8Ni10Mo3V2（代號7Mn10）鋼屬于高錳系奧氏體型熱作模具鋼，適于制作使用溫度高于700℃而低于900℃、工作應力較高、形狀簡單的模具，如鋼件擠壓模、高溫合金擠壓模、銅合金擠壓模、粉末燒結(jié)模等。Cr14Ni25Co2V、4C

真空爐在我國的發(fā)展時間不長，由于生產(chǎn)成本高和一次性投資大，因此其應用的范圍也受到一定的限制，在國外工業(yè)發(fā)達國家真空爐的數(shù)量在23%以上，與可控氣氛爐基本相當，其發(fā)展的進度很快，機械化程度和工藝水平更高，幾乎可以實現(xiàn)金屬材料的全部熱處理工藝，如淬火、回火、退火、滲碳、氮化、滲金屬等熱處理工藝，完成氣淬、油淬、硝鹽淬和水淬等淬火處理。對工模具鋼而言，在真空爐內(nèi)加熱時，減少了輻射換熱，加熱的速度緩慢，零件的各部分受熱均勻，因此變形量很小。冷卻后的零件表面處于壓應力狀態(tài)，故零件具有良好的綜合作用，疲勞強度和抗拉強度明顯提高

熱處理設備是完成零件的熱處理操作的重要工藝裝備，隨著對零件技術(shù)要求的提高，對設備的性能和技術(shù)指標有了更嚴格的規(guī)定，首先熱處理設備要確保工藝參數(shù)的實現(xiàn)，其次要求操作簡單、減輕體力勞動、易于機械化或自動化、生產(chǎn)效率高，再次要求節(jié)能降耗、環(huán)保。這些是我們選擇設備和使用設備進行零件的熱處理必須要考慮和思考的問題。熱處理設備的種類很多，根據(jù)零件材料和設計要求，應根據(jù)具體的熱處理特點來選用相應的設備。一般而言熱處理設備是由加熱設備、冷卻設備、輔助設備、常用測溫儀表等幾大部分組成的，因此熱處理設備是一個零件熱處理系統(tǒng)的總稱，它們

熱處理加熱（回火）設備是完成零件熱處理的最關(guān)鍵的裝備，根據(jù)特點可分為加熱爐和加熱裝置兩類，加熱爐通常包括電阻爐、鹽浴爐、燃料爐、真空爐、流動粒子爐等，加熱裝置有電阻加熱、電接觸加熱、感應加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱、離子注入等，下面主要介紹常用的熱處理加熱設備，便于操作者在進行零件熱處理時參考。加熱設備的類型很多，各自具有不同的加熱方式，可從不同的角度和特點分類，根據(jù)零件的熱處理要求，選擇符合技術(shù)要求的加熱設備，加熱設備和回火設備的最大區(qū)別在于溫度不同，因此回火設備的最高使用溫度不超過750℃。①按照加熱源

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，零件的熱處理設備和工藝水平也得到了很大的改進和提高。許多新型的熱處理爐得到研制和開發(fā)，為零件的熱處理提供了技術(shù)上的保障，同時也為某些特殊要求的工藝奠定了良好的基礎(chǔ)。零件熱處理的目的是確保零件滿足工作要求、具有高的使用壽命、節(jié)約材料和能源、經(jīng)濟環(huán)保等，因此應圍繞著這幾個方面進行分析和探討相關(guān)的設備和工藝。(1)無氧化脫碳的加熱技術(shù)零件的加熱離不開加熱設備和加熱介質(zhì)，熱的傳遞方式有傳導、對流和輻射，根據(jù)不同的設備則加熱傳導有所差異，目前熱處理設備種類齊全，從燃料爐、空氣爐到鹽浴爐、可控氣氛爐、流

真空熱處理是指將零件置于真空設備中，進行加熱、保溫和冷卻的工藝方法，零件在負壓下加熱，爐內(nèi)空氣已稀薄到無法對零件進行化學反應。它是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速開發(fā)出來的新技術(shù)，也是近幾十年來熱處理設備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃氣爐。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實現(xiàn)對工件的加熱的，輻射傳熱量與溫度的四次方成正比，溫度低時則輻射加熱速度比較慢，實現(xiàn)了緩慢加熱，因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻，工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低，氧氣的含量對工件的鐵元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)

形變熱處理是將壓力加工與熱處理有效的結(jié)合起來，在馬氏體點以上溫度經(jīng)塑性變形后，立即利用余熱進行熱處理，以達到形變強化與相變強化的雙層強化的效果，得到了比單一強化更高的力學性能的一種熱處理工藝。其優(yōu)點為節(jié)省工序、減少能源消耗、節(jié)省鋼材的熱處理缺陷等，因此提高了零件的產(chǎn)品性能。形變熱處理后獲得了比普通熱處理時更高的強度和斷裂韌性，其主要原因為形變使晶界扭曲變成鋸齒狀，增加了零件中的位錯密度和加速了合金元素的擴散，促成了合金碳化物的沉淀；塑性的提高也是由于這種細小、彌散分布的合金碳化物的沉淀，因此降低了奧氏體中碳和合金元

工藝是指采用先進和科學的方法和手段，通過生產(chǎn)實踐的反復驗證，可確保零件的質(zhì)量的加工方法，它是產(chǎn)品設計和工藝人員辛勤勞動的結(jié)果，它既是指導實際操作的規(guī)程和控制計劃，更是從產(chǎn)品的技術(shù)準備、原材料供應、生產(chǎn)計劃的調(diào)度、勞動力的合理調(diào)配、過程質(zhì)量檢驗和成品入庫和包裝運輸?shù)闹匾罁?jù)和法規(guī)，因此工藝整體反映了質(zhì)量水平的高低和生產(chǎn)能力的規(guī)模，它是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障，也是企業(yè)經(jīng)濟效益的決定因素，從某種意義上講代表了該產(chǎn)品在同行業(yè)加工水平的高低和現(xiàn)狀，是否具有市場競爭力的體現(xiàn)，抓好工藝的合理制訂，對于企業(yè)的生產(chǎn)具有重要的作用，國內(nèi)外

滲碳層過深、滲碳層濃度梯度太陡原因分析：1．滲碳溫度過高，保溫時間過長。2．固體滲碳的滲碳劑活性過分強烈或氣體滲碳碳勢過高。滲碳層過深、滲碳層濃度梯度太陡預防措施：1．按正常的滲碳工藝執(zhí)行．嚴格控制工藝參數(shù)，增加超溫報警裝置。2．采用新滲碳劑時，應放入一定比例的舊滲碳劑；氣體滲碳則控制滲碳劑的流量。說明：對碳濃度梯度太陡而滲層厚度不符合要求的零件，在中性介質(zhì)中加熱至正火溫度并保溫，隨后油或空氣中冷卻即可減少碳濃度梯度，得到要求的質(zhì)量。

(1)氣門的工作條件和要求氣門是在內(nèi)燃機工作過程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機氣體交換的精密零件，是保證內(nèi)燃機動力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件，因此進、排氣門是其心臟部件。氣門在工作過程中閥口錐面與汽缸蓋相互接觸部分、氣閥桿端與搖臂之間發(fā)生劇烈的摩擦作用、高溫氣體沖刷和腐蝕溫度高，進氣門主要承受反復沖擊的機械負荷，其工作溫度在300～400℃，而排氣門除承受沖擊的機械負荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應力、錐面熱箍應力和燃燒時氣體壓力等的共同作用，排氣門的工作溫度為600～800℃，因此在運動過程中氣門要承受沖擊

對鍛鋼而言經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后為回火索氏體組織，硬度為207～302(HBS)；正火后組織為珠光體+鐵素體，硬度為163～241( HBS)，晶粒度分別為1～4級、4～10級；對球墨鑄鐵來說正火硬度240～300(HBS)，石墨球等級為1～3級，晶粒度為5～8級。良好的預備熱處理將為以后的熱處理及表面處理奠定組織基礎(chǔ)，因此該工序顯得尤為重要。曲軸的預備熱處理工藝有鋼的正火和球墨鑄鐵的奧氏體正火處理，為提高曲軸的力學性能。也可采用調(diào)質(zhì)或正火后表面淬火、等溫淬火等工藝，以提高球墨鑄鐵曲軸的韌性和塑性。

為了提高曲軸的表面硬度，獲得良好的耐磨性、疲勞強度和高的耐腐蝕性，通常大功率柴油機曲軸采用離子滲氮（或氣體滲氮），它具有滲層厚、時間長、設備復雜等特點。作為汽車和拖拉機用曲軸一般采用鐵素體氮碳共滲，其特點為滲層薄、摩擦系數(shù)小，因此提高了曲軸的抗咬和擦傷能力、疲勞強度獲得高的耐磨性等。其工藝特點為溫度低、時間短、化學處理后變形小、節(jié)能等，因此大部分曲軸普遍采用該工藝。其技術(shù)要求為滲層滲層≥0.10mm，硬度≥420(HV0.1)，脆性≤2級。 目前氮碳共滲有液體、氣體和固體三種，液體氮碳共

感應加熱表面淬火的裂紋缺陷產(chǎn)生原因分析：1．工件形狀尺寸不均勻，工件的結(jié)構(gòu)設計不合理或形狀復雜，尺寸突變或淬火部位加工粗糙或有凹槽、孔、臺階、端頭、尖角、鍵槽、空洞和油道等結(jié)構(gòu)因素2．加熱溫度不均勻（包括設備頻率選擇不當、感應器的設計不合理、操作程序不合理、預熱溫度不適宜、預先熱處理質(zhì)量不佳等）3．淬火介質(zhì)選擇不當，冷卻速度過大4．工件的回火不及時，重新淬火時操作不當5．原材料內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷（組織不均勻晶粒粗大、成分偏析、有害雜質(zhì)、大量的非金屬夾雜物、內(nèi)部裂紋等），材料淬硬性能過高，鋼的含碳量高于上限的要求6．淬