热处理过程中不得不注意的10个经验教训

在制造模具零件时，通常为了达到要求的硬度和强度都会采取热处理工艺，金属热处理工艺是金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的组织并获得所需性能。然而在实际操作中，往往因为一些不值得一提的小细节造成失败而非技术关键所造成，也非书本上提到的典型理论在具体运用上的错误，应吸取教训，引以为诫。今天小编为您整理了一些关于热处理过程中的雷区，具体如下。

1、要求较高硬度且尺寸较大的淬火件不能采用碳钢

零件淬火后表面可达到的硬度取决于钢材的淬硬性、截面尺寸和淬火剂。其它条件一定时，随零件尺寸的增大，淬火后其表面硬度下降。因此，在设计选择淬火件的材料时，必须考虑淬火硬度与尺寸的效应。而对于碳钢，因其淬透性较差，其淬火硬度与尺寸效应比较明显，当所设计的零件截面尺寸大于所选用钢种的临界淬透直径时，达不到预定的硬度要求。因此，对于这种工件应选用淬透性更好的合金钢。

2、机械设计时不能简单套用手册中所列材料的力学性能数据

各种手册中所列力学性能数量，一般都是根据能淬透的小尺寸试样作试验而得到的数据。因此在使用这些数据时必须注意尺寸效应对力学性能的影响。当零件直径（厚度）与材料临界淬透直径相近时可采用手册中的数据作为设计与选材的依据。当零件尺寸大于材料临界直径较多时，随着截面尺寸的增大，钢材的力学性能将降低（这种现象称为尺寸效应），尤其是对于淬透性低的钢，其尺寸效应特别明显。

3、形状复杂的淬火件不能选用变形大的钢

形状复杂的工件，在淬火时由于热应力及组织应力的作用，会在工件内部产生很大的内应力，导致工件变形甚至开裂而报废。要消除淬火时产生的副作用．必须设法减少淬火冷却速度，要在较低冷速下也能淬硬，必须选用淬透性较好和变形小的钢种。

4、在淬火油槽内应严防有水进入

油是某些小截面合金钢常用的淬火剂，但是，若把水无意地带入普通淬火油中，且油非水溶性，油则会与水乳化形成乳化液，这种介质的冷却能力一股比油差。若油为非乳化液，水与油分层存在，水位于油槽的底部，在淬火时可能会引起工件淬火变形开裂，若水层较厚，淬火时迅速汽化的水可能会引起爆炸。

有时不可避免地要用到水油双介质淬火，应要求管理到位，定期分离。

5、淬火夹具的设计与制造不能无原则随意制造

为了保证淬火工件能合理加热并以正确的方式浸入淬火剂中，提高生产效率，在生产中常需要设计和制造一些夹具，淬火夹具设计的好坏对产品的质量有很大关系，因此淬火夹具的设计与制造不可随意迸行，须满足以下要求：

（1）赤热时经不起工件给予的负重，加热冷却时夹具的变形妨碍工件自由伸长的夹具、挂具不宜使用。

（2）夹具的体积和重量过大、过重不宜使用。

（3）结构上影响工件冷却的夹具不宜使用。

（4）用作夹具的材料不宜采用高碳钢，最好采用低碳钢，因为高碳钢难以焊接制造，易从断口处断裂，影响淬火。高碳钢易于氧化脱碳，在反复冲火时因反复淬硬而折断，使用寿命较短。

6、高、中频及表面淬火件必须经过预备热处理

高、中频表面淬火较普通淬火后的工件相比，表面硬度高，强度高，疲劳强度高。这些优越的性能主要是由于高、中频加热是一种无保温的快速加热，这种加热条件造成奥氏体成分不均匀，奥氏体晶粒及亚结构的细化，淬火后淬硬层内马氏体针极为细小，碳化物的弥散度极高。

这些优越的组织及优良的性能是在细小的原始组织下才会得到。如果原始组织中存有大块游离的铁素体，淬火后就会出现淬硬层厚薄不均匀，从而影响淬硬层硬度的均匀性，降低淬硬层的性能，或淬火后出现软点。因此对高、中频淬火件在淬火前要进行正火或调质处理，得到细小均匀的组织。

7、气体渗碳工件间距不能太小

气体渗碳是靠风扇使气氛在炉内强烈循环，以达到炉内气氛均匀。要想达到炉气在渗碳罐内循环良好的目的，工件的间距不能过小。尤其是一些小的渗碳体，在装炉时不仅工件间不能相互接触，也不能使间距过小，不然便会使炉内气氛难以流通。炉内气氛不均，甚至使炉内局部造成死角，造成渗碳不良。一般情况下，工件间距要保持5～10mm间隙。

8、高碳高合金钢的淬火返修件不宜直接淬火

高碳高合金钢Ms点较低，淬火比容较大，因此淬火件存在较大的内应力，若直接重新淬火，很容易变形和开裂。因此在重新淬火之前必须迸行一次退火处理，以消除其内应力。

9、采用高温淬火的高合金模具不能用一次长时间回火代替多次回火

高温淬火的高合金模具要进行多次回火，如由3Cr2W8钢制造的热锻模要进行两次以上的回火。这是因为这些高温淬火的高合金工件，淬火后组织内有更多的残余奥氏体，多次回火的目的使残余奥氏体在回火冷却时完成向马氏体转变，使残余奥氏体转变的马氏体再转变成回火马氏体。若采用一次长时间回火则难以实现上述组织转变，属回火不充分，会导致二次硬化现象不明显，工件尺寸稳定性较差，脆性较大，寿命偏低。

10、有网状碳化物存在的高碳钢不宜进行球化退火

高碳钢为了降低硬度和获得较好的加工性能，在淬火时不易出现过热、变形和开裂，一般都采用球化退火。但在球化退火前，钢中不能有严重的网状碳化物存在，若存在网状碳化物，将阻止球化的进行。对于具有严重网状碳化物组织的高碳钢，在球化退火前必须采用正火处理，消除网状碳化物，之后再进行球化退火。

☞来源：模具工业