钢的热处理缺陷

钢的热处理缺陷知识梳理，包括氧化与脱碳、渗碳件出现网状碳化物、表面氧化和脱碳、烧伤、过热等等。

热处理缺陷

• 1. 氧化与脱碳
  • 1.1. 氧化
    • 1.1.1. 发生
      • O2,CO2,H2O等是氧化脱碳强的气体
    • 1.1.2. 产物
      • FeO,Fe2O3,Fe3O4
    • 示意图
  • 1.2. 脱碳
    • 1.2.1. 定义
      • 钢件在加热过程中，由于炉内脱碳性气氛与钢表面的碳原子发生化学反应，即钢表面的碳原子部分或全部被烧掉。
    • 1.2.2. 过程
      • 表面的碳原子被氧化
      • 表面的碳失去，引起表面的碳浓度降低
• 2. 渗碳件出现网状碳化物
  • 2.1. 产生原因
    • 2.1.1. 表面碳浓度过高
      • 滴注式渗碳，滴量过大
      • 控制气氛渗碳，富化气太多
      • 液体渗碳，盐浴氰根含量过高
      • 渗碳层出炉空冷，冷速太慢
  • 2.2. 对策
    • 2.2.1. 降低表面碳浓度，扩散期内减少滴量和适当提高扩散期湿度，也可适当减少渗碳期滴量
    • 2.2.2. 提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间
    • 2.2.3. 提高淬火加热温度50~80ºC并适当延长保温时间
• 3. 表面氧化和脱碳
• 4. 烧伤
  • 4.1. 淬火烧伤
    • 4.1.1. 定义
      • 当磨削区温度超过相变温度 AC1 727+（30~50）℃时，工件表层局部区域就会变成奥氏体，随后受到冷却液及工件自身导热的急速冷却作用而在表面极薄层内出现二次淬火马氏体，次表层为硬度大为降低的回火索氏体，这就是二次淬火烧伤。
    • 4.1.2. 特征
    • 4.1.3. 危害
    • 4.1.4. 预防
  • 4.2. 退火烧伤
    • 4.2.1. 定义
      • 如果磨削区温度超过了相变温度， 而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。
    • 4.2.2. 特征
    • 4.2.3. 危害
    • 4.2.4. 预防
  • 4.3. 回火烧伤
    • 4.3.1. 定义
      • 指当磨削区温度显著地超过钢的回火温度但仍低于相变温度时，工件表层出现回火屈氏体或回火索氏体软化组织的情况。
    • 4.3.2. 特征
    • 4.3.3. 危害
    • 4.3.4. 预防
  • 4.4. 磨削烧伤
    • 4.4.1. 检测方法
      • 观色法、显微硬度法、金相检测法和磁弹法 ( 巴克豪森噪声法 )
      • 酸蚀法
        • 二次回火区的颜色为浅褐色至黑色，即颜色深于正常酸蚀表面的均匀灰色；再次淬火区颜色为浅灰色至白色，周围有浅褐色至黑色边界；
• 5. 过热
  • 5.1. 原因
    • 5.1.1. 渗碳时过势或淬火加热时过势，使晶粒长大，脆性增加
    • 5.1.2. 渗碳时过势，不但表层含碳量增加，同时碳化物也增加，出现莱氏体
  • 5.2. 过热产物
    • 5.2.1. 魏氏组织
      • 定义
        • 碳质量分数小于0.6％亚共析钢或碳质量分数大于1.2％过共析钢在铸造、热扎、锻造后空冷，焊缝或热影响区空冷，由高温快冷，先共析铁素体或先共析渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定晶面往晶向内生长，呈针片状析出。在金相显微镜下可以观察到从奥氏体晶界生长出来的近于平行的或其他规则排列的针状铁素体或渗碳体以及其间存在的珠光体组织，这种组织称为魏氏组织。
      • 魏氏组织的主要存在形式
        • 亚共析钢中魏氏组织为铁素体，过共析钢中魏氏组织为渗碳体
        • 铁素体魏氏组织
        • 渗碳体魏氏组织
        • 魏氏组织
      • 形成
        • 魏氏组织的形成与钢的含碳量、奥氏体晶粒大小以及冷却速度有关。@粗大晶粒是形成魏氏组织的必要条件。
          • 魏氏组织可在连续冷却和等温冷却过程中形成；
            • 魏氏组织容易出现在过热钢中，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织。
            • 中碳钢铸、锻、焊接都容易出现魏氏组织。
          • 魏氏组织易出现在中碳钢和低碳钢中@0.12～0.50%
            • 一般情况下，对于同一种钢，奥氏体化温度越高，即奥氏体晶粒越粗大，越容易出现魏氏组织，魏氏组织越严重，且能形成魏氏组织的冷却速度范围也较宽@冷却速度慢些和快些都容易形成魏氏组织。
            • 如果奥氏体化温度较低，即晶粒越细，形成魏氏组织的倾向越小，则能形成维氏组织的范围约窄，只有在较快冷却速度下才可以形成。
            • 实际生产中，魏氏组织容易在粗大的奥氏体晶粒中产生，而细小的奥氏体晶粒不容易产生魏氏组织。以往把魏氏组织与过热组织相提并论就是基于此。
      • 后果
        • 力学性能降低，脆性增加，塑性和冲击韧性降低
      • 消除
        • 加热到Ac3线以上，让铁素体溶解。
          • 可以通过细化晶粒的正火，退火以及锻造等方法
          • 程度严重的可以采用二次正火方法加以消除
  • 5.3. 对策
    • 5.3.1. 采用正火，使晶粒细化
  • 过热特征
• 6. 过烧
  • 6.1. 定义
    • 6.1.1. 金属和合金在氧化性气氛中加热，由于加热 温度在 1200 ℃ 以上，使 奥氏体的晶粒晶界 发生严重氧化甚至熔化的现象