热处理工艺如何设计

wqjtyx2012

希望大家探讨一下热处理工艺如何设计，给定一个特定工件 从何从技术参数的设计  验证 优化 与确定，到工艺的实施呢？
我们厂里的实际情况 大多凭借老师傅的经验 干的。各位都又是什么情况呢

wanggong

要看技术要求.技术要求又是由使用状态服役条件决定.
顺序应该是:服役条件-->性能要求--->材料,工艺技术要求(前面几步有时是客户已经定好了,合理性判断一下)--->工艺过程参数设计(经验借鉴和理论参考----其实也是别人的经验或模拟软件给出),然后试验,验证,修正,再验证,实施!

upposition

如果是新产品，那要做试制件。模拟热处理工艺，找到最佳热处理参数。
确定热处理参数后，考虑现场如何实施。如何去控制。
最后根据结果返回来验证，优化。

潇潇暮雨

       热处理工艺设计同样存在潜在失效模式分析这一环

随风飘飘

1、凭借老师傅的经验 干，过于原始化；
2、现场热处理工艺制定与整个产品的开发到热处理性能及服役条件、失效模式等完全是2个概念；
3、现场热处理工艺制定，要通过某产品的热处理技术要求，来做试验，经试验合格、工艺稳定后，才可正式执行批量生产。
4、现场热处理工艺制定，要考虑设备、人员、操作、淬火介质等辅助设施，产品的变形、开裂、氧化、脱碳等考虑质量因素。

吉祥如意

由简单到复杂；由不规范到规范；由偏颇到缜密；由参考到独创。都是一步一步走过来的。

孤鸿踏雪

        应体现预计的不良情况发生等内容

吉祥如意

给楼主一个建议：你编制一个工件的热处理工艺，发上来。让大家评价一下，指出优缺点，再修改一下，几个反复。我想你会很快提高的。可好？

天边的白云

象我们这种设备种类少，材料种类少，很多产品的工艺过程之类的是差不多的，区别就是硬度不一样而回火温度不一样，重量不一样而装炉量不一样。没有你们说的那么复杂

wqjtyx2012

吉祥如意 发表于 2013-3-8 11:08

                               
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给楼主一个建议：你编制一个工件的热处理工艺，发上来。让大家评价一下，指出优缺点，再修改一下，几个反复 ...

材料 20CrMnMo   齿轮 硬度58-64 HRC  硬化层1.11-1.7 （ 技术要就这些）渗碳直淬 +回
第一步 根据材料 确定淬火温度 取830度
根据硬化层要求 确定 920度 强渗420 min  扩散 120 miin
第二步  按草拟工艺 试工艺  检测 指标 硬度 合格 硬化层 合格  碳化物 合格 心部铁素体 合格  马氏体级别略微粗大
第三步 微调淬火温度 到820度  工艺最终确定
请大家看看 有什么问题

吉祥如意

wqjtyx2012 发表于 2013-3-9 12:00

                               
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材料 20CrMnMo   齿轮 硬度58-64 HRC  硬化层1.11-1.7 （ 技术要就这些）渗碳直淬 +回
第一步 根据材料  ...

这个方法最有效，你就耐心等收获吧。

cnszgong

wqjtyx2012 发表于 2013-3-9 12:00

                               
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材料 20CrMnMo   齿轮 硬度58-64 HRC  硬化层1.11-1.7 （ 技术要就这些）渗碳直淬 +回
第一步 根据材料  ...

可以适当调整一下强扩比。扩散时间延长到180分钟

cnszgong

强渗碳势1.10 扩散碳势0.85

cnszgong

江南刀客 发表于 2013-3-9 17:16

                               
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等待详细介绍,好好学点技术.

如果有碳控系统的话、这材料炉气碳势 强渗 0.97 、扩散0.75

伯龙马

      去年初机械工业出版社约稿，让我写一本“热处理工艺设计与选择”的书。目前出版社已审校完，预计上半年有希望面市。 版主提出这个问题，我将第二章的内容陆续摘录，供大家参考。并希望提出改进意见，趁没正式出版，还来得及修改。
    第2章  热处理工艺设计实践及其质量控制
   2.1 热处理工艺设计过程和步骤
   2.1.1  热处理工艺设计的依据
   热处理工艺设计的依据，主要是产品零件图样及其技术要求、毛坯图样及其技术要求、有关工艺设计的技术标准、热处理前序和后序对热处理的技术要求，以及生产现场操作者技术水平和设备具体条件等。下面，分别详述这些依据的具体内容和应用。
    1. 产品零件图样及其技术要求
产品零件图样，应是按规定程序审批的有效版本。零件图样上，应有明确的热处理技术要求：
    1）材料牌号（必要时，需要提供相应的材料标准）。
    2）最终热处理后的硬度值（必要时，提出同炉处理的标准试样的其它力学性能指标）。
    3）对于化学热处理的零件，图样上应标明其化学热处理部位及其尺寸，渗层有效深度及其表面硬度，渗层组织及其相关标准。
    4）对于热处理后有特殊检验要求的零件，应标明其检验类别及相关标准等。
    2. 零件毛坯图样及其技术要求
    零件毛坯图样，是按零件图样派生的铸、锻、焊件或其半成品件图样。单件生产时毛坯图样一般可在零件图样上用红蓝色笔勾画出来即可；批量生产时应另行绘制毛坯图样，并按规定程序由相关工序技术负责人会签和审核才可用于生产。毛坯图样中应有明确的技术要求：
   
    1）材料牌号（必要时，需要提供相应的材料标准）。
    2）毛坯的最终硬度值及其检测部位和检测方法。
    3）必要时，应标明毛坯的最终组织状态及执行的相关标准等。
    3. 工艺技术标准
    工艺技术标准（含工艺设计工作质量标准），是提高工艺设计工作质量和评价工艺设计水平的重要依据。近年来，不同级别（国家、行业、企业）的工艺技术标准不断完善和提高，为工艺设计提供了更加可靠的依据，大大提高了各企业的工艺设计水平和设计质量。从事工艺设计的工程技术人员，在具体工作中应认真贯彻、执行工艺技术标准，并不断提升工艺技术标准级别，有利于进一步提高产品质量。
    特别指出，所谓“企业标准”有两种情况：一种是由于企业某种原因暂时无法达到行业标准和国家标准要求，或行业标准和国家标准暂时涵盖不了企业特殊产品的内容。这时，需企业自行制定适用于本企业的“企业标准”。另一种是企业为了增强市场竞争力，在某些技术指标超越行业标准而制定的“企业内控标准”。
    4. 企业条件
    所设计的任何有实际意义的热处理工艺，都需要通过相应的生产条件来实现。因此，本企业的或准备外委企业的热处理条件是工艺设计的基础和主要依据之一。

伯龙马

       2.1.2  热处理工艺设计的基本内容

     前已述及，热处理工艺的先进性、合理性、可行性、经济性、安全性和可检测性以及贯彻标准化程度等是衡量其设计质量的综合指标。然而，热处理工艺设计是通过若干过程完成的，每一过程的工作质量都会影响设计的最终质量。因此，热处理工艺设计的全过程要体现其正确性、一致性、完整性（具体内容和考核办法，详见本章2.2.3节所示）。
1. 热处理件明细表的建立
    对于产品定型的企业，工艺设计部门应编制热处理件明细表（其表头见表2-1和表2-2）作为工艺设计总体策划和工艺管理使用，并有利于工艺设计者对每种热处理件的基本参数有所概括了解。
表2-1  热处理件明细表表头格式
表2-2  热处理件明细表
   2. 热处理工艺设计的总体策划
对于产品定型的企业，工艺设计部门的热处理主管负责人应对产品的全部热处理件工艺设计任务进行人力资源和物资的准备、工作计划、方针目标和相关措施等统筹安排，并编制“工艺设计总体策划说明书”（参见表2-70所示）。同时将具体设计任务以“工艺设计任务书”（参见表2-75的序号4）方式送达给下属，并对下属，特别是设计新手以各种形式（如口头授议、资料提供、经验交流等）进行指导。
    3. 热处理工艺设计流程
为了确保热处理工艺设计质量，设计工作应按其一定的规律和程序进行。一般的热处理工艺设计流程，如图2-1所示。
图2-1  热处理工艺设计流程
     4. 热处理工艺规程的要素和内容
    在热处理工艺设计总体策划的基础上，设计者首先遇到的是逐一对每种零件的热处理工艺规程的设计，其基本要素和内容，如表2-3所示。
表2-3  热处理工艺规程的要素和内容

Wangqinghua196

先把工艺大类分出来，然后再按流程考虑。
大类例如：整体热处理、感应热处理、化学热处理等，否者要说清楚就是一个很厚的图书了。

伯龙马

      2.1.3  热处理工艺设计前的技术分析

    1. 分析零件的制造工艺路线及热处理工序的具体位置
了解零件的制造工艺路线及热处理工序的具体位置，可以掌控热处理前序的加工特点及其质量对热处理工序的影响和热处理后序对热处理工序的要求。有利于工序与工序之间冷、热加工之间的沟通和协调；有利于确定热处理生产所在的场所和零件周转所需要的装备等。例如，同样的高频淬火可安排在流水线上，有利于减少零件的周转，适于大批量生产；也可安排在高频间内，减少人员配备，适于单件小批量生产等。
2. 分析零件结构、形状和尺寸以及图样所规定材料和热处理技术要求
这些分析内容是热处理工艺设计的主要依据，是热处理工艺设计质量的前提条件。否则，热处理工艺设计无的放矢，难于满足零件性能要求、材料选择、热处理工艺性三者的一致性和正确性。例如，当零件形状很复杂，要求高硬度而所选择的材料为T10A钢时，淬火过程极易产生裂纹。同样的零件如选用高碳低合金钢（CrWMn、9Mn2V等），则可以改善淬火开裂敏感性。
3. 分析所选定的具体材料特性及其供应状态
如所周知，同一种材料因其规格和原始状态不同，则力学性能及热处理工艺性等有很多差别。例如，高碳高合金钢（Cr12MoV、W18Cr4V等）直径Φ40mm以上轧材的碳化物不均匀性可达4级，甚至更高。如果不经过反复锻造直接制造刀具，热处理时，极易产生裂纹等缺陷。再如，用未经锻造的棒材直接制造齿轮，由于切削加工过程原来的纤维组织被切断，不仅热处理时易产生裂纹和变形，而且使用时也易断齿。
4. 分析相关的热处理工艺标准
贯彻、执行热处理工艺标准的重要意义前已述及。由于标准层次不同（国际标准、国家标准、行业标准和企业标准），体现的技术档次也有一定的差别，因此，热处理工艺设计选择标准时，应在客观条件具备的情况下，尽量采用高一级的标准。
5. 分析热处理前序的加工特点
为了预防因热处理前序加工特点对热处理工艺性的不良影响，在热处理工艺性审查过程如有异议问题，则应与工艺路线编制者及时沟通，经冷、热加工协商确定可否更改。例如：
1）各序间的变形允差和预留的加工余量。
2）为了改善热处理工艺性，在不影响零件使用性能的情条件下，在热处理前的半成品上增加工艺孔、槽和加强肋等，并在前序工艺文件中作出明确规定。
3）外观和表面质量的要求。对于淬火裂纹敏感性较强的零件，热处理前的表面粗糙度不得大于Ra3.2μm；各拐角处不得是清跟，棱角需倒钝（工模具刃口除外）；表面刻字深度不得大于0.25mm，且字根应倒圆等。
6. 分析企业条件及外委热处理的可能性
通过分析而掌握了本企业（或外委的热处理企业）所具有的热处理实际条件，并在工艺设计时加以合理运用，所设计的热处理工艺才是合理可行的。
分析企业条件，包括热处理生产的设备条件、人员结构及其专业素养、质量管理水平和企业的热处理核心技术（专利技术、专有技术）以及热处理的生产类型（大批量生产、成批生产、单件多品种的小批量生产）和专业化程度、专业特色等。
    在上述各项分析中，如有需要与零件设计者或前序工艺设计者协商之处，应按企业规定的《技术沟通（协商）控制程序》进行，如图2-2所示。

有


图2-2  技术沟通（协商）控制程序

HTT

伯龙马 发表于 2013-3-9 19:21

                               
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2.1.3  热处理工艺设计前的技术分析

    1. 分析零件的制造工艺路线及热处理工序的具体位置

看着头像觉得熟悉。想起了似乎在哪里见过马伯龙先生出版的著作 ，期待新作

cnszgong

江南刀客 发表于 2013-3-9 17:16

                               
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等待详细介绍,好好学点技术.

这是针对10楼的工艺，结合12楼和13楼给出的参数来确认 炉内炉气碳势的（就是钢箔定碳的结果大约等于炉气碳势）。

伯龙马

    2.1.3  热处理工艺设计前的技术分析
      1. 分析零件的制造工艺路线及热处理工序的具体位置
了解零件的制造工艺路线及热处理工序的具体位置，可以掌控热处理前序的加工特点及其质量对热处理工序的影响和热处理后序对热处理工序的要求。有利于工序与工序之间冷、热加工之间的沟通和协调；有利于确定热处理生产所在的场所和零件周转所需要的装备等。例如，同样的高频淬火可安排在流水线上，有利于减少零件的周转，适于大批量生产；也可安排在高频间内，减少人员配备，适于单件小批量生产等。
    2. 分析零件结构、形状和尺寸以及图样所规定材料和热处理技术要求
这些分析内容是热处理工艺设计的主要依据，是热处理工艺设计质量的前提条件。否则，热处理工艺设计无的放矢，难于满足零件性能要求、材料选择、热处理工艺性三者的一致性和正确性。例如，当零件形状很复杂，要求高硬度而所选择的材料为T10A钢时，淬火过程极易产生裂纹。同样的零件如选用高碳低合金钢（CrWMn、9Mn2V等），则可以改善淬火开裂敏感性。
    3. 分析所选定的具体材料特性及其供应状态
如所周知，同一种材料因其规格和原始状态不同，则力学性能及热处理工艺性等有很多差别。例如，高碳高合金钢（Cr12MoV、W18Cr4V等）直径Φ40mm以上轧材的碳化物不均匀性可达4级，甚至更高。如果不经过反复锻造直接制造刀具，热处理时，极易产生裂纹等缺陷。再如，用未经锻造的棒材直接制造齿轮，由于切削加工过程原来的纤维组织被切断，不仅热处理时易产生裂纹和变形，而且使用时也易断齿。
    4. 分析相关的热处理工艺标准
贯彻、执行热处理工艺标准的重要意义前已述及。由于标准层次不同（国际标准、国家标准、行业标准和企业标准），体现的技术档次也有一定的差别，因此，热处理工艺设计选择标准时，应在客观条件具备的情况下，尽量采用高一级的标准。
    5. 分析热处理前序的加工特点
为了预防因热处理前序加工特点对热处理工艺性的不良影响，在热处理工艺性审查过程如有异议问题，则应与工艺路线编制者及时沟通，经冷、热加工协商确定可否更改。例如：
    1）各序间的变形允差和预留的加工余量。
    2）为了改善热处理工艺性，在不影响零件使用性能的情条件下，在热处理前的半成品上增加工艺孔、槽和加强肋等，并在前序工艺文件中作出明确规定。
    3）外观和表面质量的要求。对于淬火裂纹敏感性较强的零件，热处理前的表面粗糙度不得大于Ra3.2μm；各拐角处不得是清跟，棱角需倒钝（工模具刃口除外）；表面刻字深度不得大于0.25mm，且字根应倒圆等。
    6. 分析企业条件及外委热处理的可能性
通过分析而掌握了本企业（或外委的热处理企业）所具有的热处理实际条件，并在工艺设计时加以合理运用，所设计的热处理工艺才是合理可行的。
分析企业条件，包括热处理生产的设备条件、人员结构及其专业素养、质量管理水平和企业的热处理核心技术（专利技术、专有技术）以及热处理的生产类型（大批量生产、成批生产、单件多品种的小批量生产）和专业化程度、专业特色等。
    在上述各项分析中，如有需要与零件设计者或前序工艺设计者协商之处，应按企业规定的《技术沟通（协商）控制程序》进行，如图2-2所示。
图2-2  技术沟通（协商）控制程序

伯龙马

      2.1.4  热处理工艺方案的制定
       热处理工艺方案的制定，即根据零件图样和技术要求，以及零件的制造工艺路线来确定热处理工序和工艺方法。
    1. 热处理工序位置的安排  在零件的制造工艺路线中，热处理工序的位置安排大致归纳为四种类型：
    1）安排在机械切削加工前的热处理工序有：正火、退火和人工时效等。
    2）安排在粗加工后和半精加工前的热处理工序有：调质处理、时效和退火等。
    3）安排半精加工后和精加工前的热处理工序有：渗碳、碳氮共渗、多元共渗、淬火回火、表面感应加热淬火、去应力退火等。
    4）安排在精加工后的热处理工序有：渗氮、氮碳共渗、电接触加热淬火、激光淬火，以及渗金属和沉积碳、氮化物等。
    2. 零件制造工艺路线的编制
    由于零件结构、选材和技术要求繁简程度不同，使其制造工艺路线很复杂，概括起来如图2-3所示。大致可分为三类：
                              图2-3  金属零件的制造工艺路线
   （1）要求一般性能的普通零件  其工艺路线：原材料（或铸锻毛坯、或半成品）→正火或退火→机械切削加工→成品零件，即图2-3中的工艺路线1。其正火或退火，既是预备热处理也是最终热处理，既为机械切削加工改善工艺性，又为零件赋予使用时所需的必备性能。
   （2）要求较高性能的普通零件  其工艺路线：原材料（或铸锻毛坯、或半成品）→预备热处理（正火或退火）→机械切削粗加工→最终热处理（淬火和回火）→机械切削精加工→成品零件，即图2-3中所示的工艺路线2。对于要求硬度不高的零件，机械加工又不困难时，可将机械切削加工与最终热处理调换位置，即在预备热处理和最终热处理后机械切削粗加工和精加工。这样可以减少零件在热处理车间与机械切削加工车间之间的周转次数。
   （3）要求较高性能的精密零件  即不仅使用性能要求较高，而且零件的尺寸加工精度要求很严格，且其形状和位置精度以及表面粗糙度的要求也较严格，其工艺路线：原材料（或铸锻毛坯、或半成品）→预备热处理（正火或退火）→机械切削粗加工→调质热处理→机械切削半精加工→整体热处理（淬火和回火）或渗碳、淬火、回火→进行精加工→稳定化处理或渗氮、渗金属→成品零件，即图2-3所示工艺路线3或4。对于一些高精密零件，如高精度量具和精密齿轮等，在半精加工后要进行一次或多次精加工和稳定化处理。
    在上述的热处理工序位置安排和零件加工工艺路线确定的基础上，还要注意以下内容：
    1）热处理工序与机械加工工序安排要合理。例如，零件的调质处理，一般放在机械精加工之前；硬度要求高的零件，最终热处理放在粗加工与磨削加工之间。
    2）采用先进技术和简化热处理工艺。在保证零件组织和性能的条件下，尽量使不同工序能互相结合，例如，利用锻造余热进行淬火；以及贝氏体钢钣金件淬火空冷过程进行校正变形等。
    3）尽量缩短生产周期。例如，为了减少变形校正量，在零件薄壁部分于热处理前增加结构强度，或粗加工时为后序增加预留加工余量。对于复杂结构易变形零件，在热处理前增设加强肋，热处理后再切掉。
    4）有时为了提高产品质量和延长使用寿命，需要增加热处理工序，例如，工模具球化退火前的正火；淬火后的多次回火等。
    5）对于复杂易变形零件，为了达到更高的精度要求，可进行热处理与机械加工多次往复循环等。
    3. 热处理工艺方法的确定  热处理工序的安排和制造工艺路线的制定，一般是由综合工艺（统筹冷、热加工）部门确定的，对热处理工序不可能规定的很具体，往往是只标明热处理工序名称（如正火、退火、淬火、渗碳、渗氮等），至于采用哪种工艺方法（例如，哪种退火，哪种渗碳等），需要热处理工艺设计者具体确定。在确定了工艺方法后，才能进一步确定其工艺参数（如加热速度、加热温度、冷却介质、冷却中转温度等）。
    确定工艺方法的原则：
    1）慎重分析所处理零件的重要性（一般件、重要件、关键件）及其图样中已规定的热处理工艺方法的难易程度和在企业内、外实施的可行性。以尽量满足零件图样中规定的工艺方法为出发点，如实在不可行要及时与产品设计部门沟通、协调，最终由产品设计部门决定取舍或更改，并按企业规定的审批程序以文件形式反馈到工艺设计部门。
    2）确定具体工艺方法，应以本企业所具备的条件为出发点，只有在产品及其零件技术条件不可更改的情况下，才考虑外委热处理的可行性。
    3）在确定工艺方法时，只能将重要性低的零件当作重要性高的处理，不可相反。材料代用时，只能用高级优质材料代替优质材料和普通材料，不可相反。且按企业规定的审批程序处理，任何人不得擅自代用。
    4）在产品及其零件图样等技术文件中对热处理无明确技术要求时，热处理工艺设计者需查找可靠的技术标准和相关资料，有据可查地确定工艺方法，不得盲目确定。
    5）整体热处理、表面热处理和化学热处理不得互相替换。确实须替换时，应按企业规定的审批程序处理，任何人不得擅自替换。
    6）确定具体工艺方法时，就高不就低。例如，高碳碳素钢和高碳合金钢退火需采用球化退火，不得用普通退火工艺应付；真空炉淬火加热不得用普通淬火加热代替；碳氮共渗不得用渗碳代替；氮碳共渗不得用渗氮代替等。如需代替，应按企业规定的审批程序处理，任何人不得擅自代替。
    7）确定工艺方法时，应兼顾技术先进性与技术经济性的统一；经济性与安全性的统一；安全性与生产效率的统一等，处理好各项确定原则之间的关系。

伯龙马

    2.1.5  整体热处理工艺参数的确定
    热处理的工艺参数，包括各种工艺方法的加热方式、加热介质、加热速度、加热温度及其保温时间、冷却方式、冷却介质及其温度、冷却中转温度和终止温度等。
    1. 加热介质和冷却介质的确定   加热介质和冷却介质的正确选择对热处理质量有着极重要影响，是热处理工艺主要参数之一。加热介质和冷却介质的种类及应用，在第1章的1.11节已详述，在此不再叠述。
    2. 加热速度的确定  热处理加热速度的确定，与所处理的金属材料种类和所处理对象的牌号、规格、结构复杂程度以及装炉量等有关。
   （1）预备热处理的加热速度  预备热处理一般主要应用于冶金企业生产的锻轧型材和机械制造企业生产的铸锻毛坯件的处理。由于所处理的对象装炉量及型号、规格差别等都较大，故预备热处理的加热速度也不尽相同。
    1）冶金企业生产的大锻件预备热处理的加热速度。根据工艺类型（正火、高温回火、退火）和钢种、坯料截面大小以及装炉温度等的不同而异。例如：
    ① 对于碳素结构钢和低合金结构钢大锻件锻后采用热装炉正火和高温回火时，其加热速度不限，即按炉子的有效功率升温即可。
    ② 对于中碳合金结构钢和弹簧钢大锻件锻后采用热装炉正火和高温回火时，坯料截面小于300mm的加热速度不限（按炉子有效功率升温）；坯料截面300～1000mm的加热速度一般控制在不大于60～80℃/h(截面越大，加热速度越慢)。
    ③  对于碳素结构钢和低碳低合金结构钢以及中碳低合金结构钢和弹簧钢大锻件锻后采用冷装炉正火和高温回火时，坯料截面小于300mm的加热速度不限，截面300～500mm按炉子有效功率升温，坯料截面500～700mm的加热速度一般控制在不大于100℃/h, 坯料截面300～500mm的控制在60～80℃/h(截面越大，加热速度越慢)。
   ④ 对于高碳低合金钢大锻件锻后采用热装炉球化退火时，截面200mm以下的加热速度不限，截面200～500mm的按炉子有效功率升温，坯料截面500～700mm的控制在小于80℃/h，坯料截面700mm以上的加热速度应控制在不大于70℃/h。
   ⑤ 对于高碳低合金钢、高速钢、滚珠轴承钢和热锻模钢大锻件锻后采用冷装炉球化退火时，其加热速度不限，即按炉子的有效功率升温即可。
   2） 机械制造企业生产的钢质铸锻件预备热处理的加热速度，根据钢种和毛坯规格以及毛坯结构的复杂程度等，参照上述不同规格型材的加热速度确定。铸铁毛坯件，虽然有效厚度一般不大，但应力较大、热传导慢，因此，加热速度不宜过快。
   ① 灰铸铁毛坯件的预备热处理加热速度一般控制在80～100℃/h即可，其截面越大加热速度越慢。
   ② 可锻铸铁石墨化退火升温阶段的加热速度应控制在30～40℃/h或从室温加热到300～400℃时停留3～4h，以便石墨充分形核。
   ③ 球墨铸铁去应力退火的加热速度视其结构复杂程度而定，一般控制在80～100℃/h即可。
   ④ 合金铸铁，特别是高合金铸铁去应力退火的加热速度应根据其形状复杂程度和有效厚度确定：形状简单的中、小件控制在小于100℃/h，形状复杂件最好浇注凝固后700℃出型直接入炉或视复杂程度以20～50℃/h的加热速度升温为宜。
    3）非铁金属及其合金的锻轧型材和铸造毛坯件，一般有效截面尺寸不大且导热性好。因此，非铁金属及其合金的预备热处理的加热速度不限，可按炉子有效功率升温即可。
  （2）最终热处理的加热速度：  
    1）钢制零件的最终热处理加热速度
    ① 大型零件淬火的加热速度。大型零件经过切削工后，其最大有效截面尺寸不超过300mm者，可不控制加热速度，即炉温达到淬火（或回火）温度，零件装炉后随炉升温即可，如图2-4b所示；有效截面尺寸300～500mm者，冷态零件装入200℃以下的炉子中并随炉升温到指定的淬火温度进行保温。
    ② 中、小型（有效厚度≤200mm）零件淬火的加热速度。除零件结构复杂或高碳高合金钢制零件外，一般可进行快速加热。即将炉温升至淬火温度以上100～200℃装入零件，随之炉温降至淬火温度进行保温，如图2-4d所示。
    ③ 结构复杂的零件或高碳高合金制零件的加热速度。为了避免产生裂纹和减小变形，结构复杂的零件和高碳高合金钢制零件，其淬火加热速度，一般采用分级加热（即1～2次预热后，再在淬火温度加热，如图2-4a所示。
图2-4  零件整体热处理常用的加热方式
a)分级（阶梯）加热  b)随炉升温加热  c)高温加热  d)快速加热
    2）铸铁件的最终热处理加热速度
球墨铸铁件的淬火加热速度，视其有效厚度决定加热速度。一般有效厚度≤100mm者不控制加热速度，即按炉子的有效功率随炉升温；有效厚度100～200mm者可在200～300℃预热后直接加热到淬火温度；有效厚度＞200mm者可在650℃和850℃分两次预热后升温到淬火温度进行保温，或者以≤100℃/h的加热速度从室温直接加热到淬火温度进行保温。
其它类型铸铁件一般较少进行整体淬火处理，其预备热处理就是最终热处理。
   

伯龙马

    3）非铁合金件的最终热处理的加热速度：
    非铁合金件的最终热处理，主要是铝、镁、钛等三类合金的固溶处理（淬火），其加热速度一般应严格控制在3～5℃/min。
    3. 加热温度及其保温时间的确定
各种材料及其零件的热处理加热温度和保温时间，是热处理各种工艺方法的最主要工艺参数之一，是确保热处理质量的关键因素。设计各种热处理工艺方法的加热温度和保温时间时，可参照以下推荐的参数，并结合实际零件结构特点和技术要求等予以确定。
   （1）常用钢的型材和锻轧毛坯预备热处理加热温度及保温时间
    1）结构钢锻轧毛坯的正火。碳素结构钢和低合金结构钢毛坯的预备热处理，通常是正火处理；高合金结构钢正火后增加一次高温回火。表2-4所示为常用钢的正火加热温度及处理后的硬度
表2-4  常用钢的正火加热温度及处理后的硬度
实践表明，对于本质细晶粒钢，其加热温度不超过950～1000℃，保温时间不是过分的长，基本不会过热。因此，有的企业在可控气氛加热条件下，通过提高加热温度来提高生产率并不影响正火质量。
    2）常用铸钢件的完全退火的加热温度和保温时间  见表2-5所示。
表2-5  常用铸钢件毛坯完全退火的工艺参数

    3)常用结构钢的完全退火加热温度及处理后的硬度，如表2-6所示。
表2-6  常用结构钢的完全退火加热温度及处理后的硬度
4）常用钢的球化退火加热温度和保温时间。表2-7～表2-9分别为常用合金结构钢毛坯等温退火工艺参数、常用工具钢毛坯球化退火工艺参数、几种冷挤压钢件的球化退火工艺参数。
表2-7  常用合金结构钢毛坯等温退火工艺参数
表2-8  常用工具钢毛坯球化退火工艺参数
表2-9  几种冷挤压钢件的球化退火工艺参数
   （2）常用钢制零件最终热处理的加热温度及保温时间：
    1）常用钢的淬火加热温度及处理后的硬度，如表2-10所示。
表2-10  常用钢的淬火加热温度及处理后的硬度
    2) 常用钢的回火加热温度及处理后的硬度，如表2-11所示。
表2-11 常用钢的回火加热温度及处理后的硬度
    3）常用钢冷处理温度和保持时间。根据处理温度的不同，冷处理分为冰冷处理（0～-80℃），中冷处理（-80℃～-150℃），深冷处理（-150～200℃）三种。
由于冷处理目的是将钢件淬火后的残留奥氏体彻底转变成马氏体，故冷处理温度一般大多在Mf点附近即可。由于大多数钢种的Mf点不低于-100℃，如表2-12所示。所以，常用的冷处理温度在-30℃～-80℃，即属于冰冷处理，对于Mf点低于-100℃的钢种，根据特殊技术要求可采用更低的处理温度。
冷处理的保持时间，由零件有效厚度、装炉量多少决定，以确保零件内外整体温度一致为原则。当零件与介质直接接触时，单件和小批生产的保持时间一般为0.5～1h，批量生产和零件与介质非直接接触时采用1～2h。
表2-12  常用钢种的Ms点和Mf点及冷处理效果
   （3）常用铸铁件的正火和退火加热温度和保温时间：
     1）典型灰铸铁件去应力退火加热温度和保温时间，见表2-13所示。
表2-13  典型灰铸铁件去应力退火工艺参数
    2）灰铸铁正火和退火加热温度和时间，见表2-14所示。
表2-14  灰铸铁正火和退火加热温度和时间

    3）球墨铸铁退火和正火的加热和冷却，见表2-15所示。
表2-15  球墨铸铁退火和正火的加热和冷却
    4）可锻铸铁的石墨化退火加热和保温，见表2-16所示。
表2-16  可锻铸铁的石墨化退火过程及其加热温度
   （4）常用铸铁件的淬火回火加热温度和保温时间：
    1）可锻铸铁整体淬火和回火的加热温度和保温时间，见表2-17所示。
表2-17  可锻铸铁淬火回火的加热温度和保温时间

    2）球墨铸铁整体淬火和回火的加热温度和保温时间，见表2-18所示。
表2-18  球墨铸铁淬火回火的加热温度和保温时间
    3）灰铸铁的淬火温度，一般为850～900℃，回火温度范围大致为370～510℃。具体确定方法如表2-19所示。
表2-19  灰铸铁淬火和回火加热温度与时间
   （5）非铁金属及其合金的热处理加热温度和保温时间
    1）铜及其合金的热处理加热温度和保温时间，如表2-20～表2-31所示。
表2-20  纯铜的再结晶退火加热温度
表2-21  黄铜的去应力退火加热温度
表2-22  黄铜冷变形加工的序间退火加热温度
表2-23  黄铜管材和棒材的再结晶退火加热温度
表2-24  黄铜线材的再结晶退火加热温度
表2-25  锡青铜的序间的退火加热温度
表2-26  铍青铜固溶处理和时效加热温度
表2-27  薄板、带材和有效厚度很小的工件固溶处理保温时间
表2-28  白铜铸锭的扩散退火加热温度
表2-29  白铜的序间再结晶退火加热温度
表2-30  白铜成品棒材、线材的最终退火加热温度
   2）铝及其合金的热处理加热温度和保温时间，如表2-41～表2-46所示。
表2-31  几种防锈铝合金去应力退火加热温度和保温时间
表2-32  变形铝合金再结晶退火加热温度和保温时间
表2-33  变形铝合金的固溶处理加热温度
表2-34  变形铝合金的时效加热温度和保温时间
表2-35  几种硬铝合金回归处理加热温度和保温时间
表2-36  铸造铝合金件的热处理工艺参数
3）镁及其合金的热处理加热温度和保温时间，如表2-47～表2-48所示。
表2-37  变形镁合金退火加热温度和保温时间
表2-38  常用镁合金的热处理加热温度和保温时间
   4）钛及其合金的热处理热处理加热温度和保温时间，如表2-49～表2-51所示。
表2-39  钛及钛合金去应力退火加热温度和保温时间
表2-40  钛和钛合金的各种退火加热温度和保温时间
表2-41  钛合金固溶处理和时效加热温度和保温时间

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       （6）粉末冶金件的热处理加热温度和保温时间
    1）铁基粉末冶金件的淬火回火工艺参数，见表2-42所示。
表2-42  铁基粉末冶金件的淬火回火工艺参数
合金类别        淬火回火
鉄碳系列
铁碳铜系列        790～900℃加热后油中冷却        175～250℃加热，保温0.5～1.0h后空冷

    2）几种典型钢结硬质合金的淬火工艺参数，见表2-43和所示。
表2-43  几种典型钢结硬质合金的淬火工艺参数
    3) 几种时效硬化型钢结硬质合金的淬火工艺参数，见表2-44所示。
表2-44  几种时效硬化型钢结硬质合金的淬火工艺参数
    4. 热处理的冷却方式及其冷却速度的确定
    热处理冷却方式，根据组织转变产物的形成特点分为连续冷却和等温冷却。连续冷却使用得最为普遍，几乎在各种热处理工艺方法中都有应用。采用等温冷却方式的处理结果，组织及其性能均匀一致、应力小，但操作比连续冷却麻烦，成本也较高些。
   （1）连续冷却方式  由于采用的冷却介质不同，则冷却速度也不同，分为：
    1）连续缓慢冷却：如各种原材料及零件毛坯退火加热保温后的随炉冷却，或埋灰冷却、缓冷坑、缓冷井、缓冷炉中冷却等。
    2）连续中速冷却：如钢和铸铁正火和回火加热保温后的空冷、风冷、雾冷和高碳高合金钢制模具为减少淬火变形，加热保温后模具刃口在金属板上或埋入金属粉末中冷却等。
    3）连续快速冷却：如各种材料及零件淬火冷却和为避免回火脆性的回火加热保温后的水冷、油冷、盐碱水溶液冷和乳化液以及一定温度的熔盐、熔碱冷却等。
    4）连续负温冷却：如高碳高合金钢制机械零件和刃具、模具、量具等的冷处理在液体二氧化碳、液氨、液氧中的冷却等。
    5)连续分级冷却：有利于减小淬火应力和变形。例如，钢和铸铁淬火的先慢冷后快冷的预冷淬火；和先快冷后慢冷的淬火分级等。表2-45和表2-46所示分别为常用钢的预冷温度和高速钢分级回火与普通回火后性能比较。
      表2-45  常用钢的预冷温度
表2-46  高速钢分级回火与普通回火后性能比较
    分级淬火的分级温度，一般在所淬火钢的 Mf点以上10～20℃或Mf点以下10～20℃。
    （2）等温冷却方式  越来越多地应用于钢和铸铁材料及其零件的预备热处理和最终热处理各种工艺方法中，例如，
     1）冷作变形用的结构钢和工具钢的等温退火。常用钢的退火等温温度，如表2-7和表2-8所示。
     2）为减小变形和细化组织的等温正火。其操作为加热保温后 通入热风冷却到所处理钢的S-曲线鼻部温度（约550℃）等温保持到转变终了线后空冷。适用于某些碳素钢和低合金钢淬火返修去除内应力和细化组织，也可作为一些结构钢的最终热处理。
     3）为使零件性能强韧化和减小变形的等温淬火等。
几种常用钢的淬火等温温度如表2-47所示。
表2-47  几种常用钢的淬火等温温度
    4）索氏体化等温淬火。该工艺主要适用于含碳量（质量分数）0.6～0.9%，直径Φ0.2～Φ8.0mm的碳素钢钢丝和直径Φ1.0～6.0mm的65Mn钢丝的热处理。这些钢丝经索氏体化处理并冷拔后，绕制成弹簧不需淬火，仅经210～320℃回火即可使用。
索氏体化的等温淬火，即将符合上述牌号、规格的材料，加热到奥氏体后，在其过冷奥氏体发生珠光体型转变的下部某一温度范围等温保持一段时间，使其发生完全索氏体转变，处理后硬度一般为32～38HRC。索氏体化等温淬火是在专用的铅浴等温淬火生产线上进行的。其淬火加热温度按下式计算：
              t = [900-50ω(C)] ℃+10d℃/mm
式中，  ω(C)——钢中碳的质量分数，%。
           D ——钢丝直径，mm。
钢丝在铅浴中的等温保持时间，应确保发生完全索氏体转变。钢丝在加热炉中的加热温度和在铅浴中的等温温度均与钢丝直径和含碳量有关，如图2-5和图2-6所示。
图2-5  钢丝铅浴淬火温度与其含碳量及钢丝直径的关系
图2-6  钢丝铅浴等温温度与其含碳量及钢丝直径的关系

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      5. 冷却的中转温度和终止温度的确定
    冷却中转温度，是指金属材料及其零件在热处理冷却中途，调换两种冷却速度的接点温度。例如，零件加热后采用水/油双液淬火冷却时，从水冷转入油冷时的零件温度；冷却终止温度，是指金属材料及其零件在热处理冷却过程组织转变完成的温度。
热处理冷却过程的中转温度和终止温度直接影响其质量和生产效率，必须严格控制。
   （1）预备热处理的中转温度和冷却终止温度的控制：
    1）完全退火的冷却终止温度与冷却速度有关。
    ① 碳素钢和低合金钢完全退火时，在确保冷速足够缓慢（20～30℃/h）的情况下，则冷却到500～650℃以上某温度组织转变已终了即可出炉。但为了出炉操作方便，通常在炉中冷却到200℃左右中转出炉空冷。
    ② 中、高合金钢完全退火时，应以15～20℃/h的速度冷却，且需冷至500℃以下中转为空冷（仍有部分未转变的组织继续发生转变）直至转变终了温度为止。
    ③ 碳素铸钢毛坯件完全退火时，在120℃/h左右的冷速条件下，可在250～450℃（具体视含碳量和有效尺寸而定，参见表2-5所示）出炉，中转为空冷直到转变终了温度为止。
    ④ 低合金铸钢毛坯件完全退火时，在80℃/h左右的冷速条件下，可在200～350℃（具体视含碳量和有效尺寸而定，参见表2-5所示）出炉，中转为空冷直到转变终了温度为止。
完全退火时，冷却终止温度过低可能导致退火后组织转变产物中出现索氏体，造成硬度偏高；冷却终止温度过高，长时间占据设备影响其生产周期及生产效率。如果退火后设备不急于另用，退火可以冷却到室温结束。
    2）去应力退火的冷却终止温度。为了预防冷却过程产生新应力，一般零件通常冷却到200℃左右即可出炉，对于要求精度高的零件毛坯，去应力退火应在炉中冷却到室温后出炉。
    3）正火的冷却终止温度。一般在中速冷却介质中冷却至室温为止。
   （2）最终热处理的中转温度和冷却终止温度的控制：
    1）淬火冷却终止温度的控制。
    ①普通淬火的冷却终止温度，一般在単介质中连续冷却时，其终止温度为介质在常温下的温度。
    ②普通淬火在双介质（水/油）中连续冷却时，在水中冷却的中转温度一般为钢的Ms点以上10～20℃最佳，然后立即转入油中继续冷却到油在室温下的温度终止。
    ③普通淬火在双介质（水/热浴）中连续冷却时，在水中冷却的中转温度一般为钢的Ms点以上10～20℃最佳，然后立即转入热浴中保持到零件内外温度与热浴温度一致后，立即转入空冷到室温终止。
    ④分级淬火时，零件加热保温后直接淬入钢的Ms点附近的热浴中，保持到零件内外温度与热浴温度一致后，立即转入空冷到室温终止。等温淬火与分级淬火的区别是在热浴中停留时间较长（组织发生完全贝氏体转变为准）。

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      2.1.6  热处理辅助工序及其工艺守则  热处理辅助工序是对热处理主要工序而言，其作用分为三种：
      1）一种是安排在热处理主要工序前的，起预防产生某种缺陷的辅助工序。例如，简易工装制作、零件的装夹、保护涂料的涂刷和烘干、焊接加强肋、预先变形的措施、对上序特殊技术要求项目的复检等。
      2）另一种是安排在主要工序后的，挽救或预防某种缺陷的辅助工序。例如，清洗、清理、校正变形、质量检验、防锈蚀等。
      3）再一种是通用的辅助工序。例如，材料及其零件的运输、装卸、防火、防尘、介质制备等。
    热处理工艺设计时，一般不作辅助工序的具体工艺参数的确定，仅是标明辅助工序名称及其质量要求。例如，零件装夹方法及要点、清洗（清理）及注意事项、校正及其变形度要求等。
    由于辅助工序对主要工序起着补充或替代作用，不允许随意操作而影响热处理件的整体质量，因此，热处理工艺设计工作，包括设计一套《辅助工序工艺操作守则》，例如，零件清洗（清理）操作守则；零件喷丸（喷砂）操作守则；序间防锈（发蓝）操作守则；零件变形校正操作守则；加热和冷却介质制备守则等，作为辅助工序质量控制的技术措施。下面，重点推荐几项现场实用的辅助工序操作守则。

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       1. 零件清洗工艺守则
   （1）适用范围  清洗工序旨在消除零件表面的油污、赃物及盐渣等，主要应用于油淬火、分级淬火和热油回火后的零件。
   （2）清洗方法  根据零件的清洁度要求、生产方式及其批量和零件结构特点等选择人工清洗或机械清洗等具体方法。其中，机械清洗有：一般清洗机中清洗、超声波装置中清洗、真空清洗设备中清洗和脱脂炉中清洗等。
   （3）清洗介质  金属清洗剂主要是水溶型清洗液，其配方及清洗工艺规范见2-48所示。
表2-48  常用水溶型清洗液配方及清洗工艺规范
   （4）清洗操作要点  
    1）清洗过程一般在清洗液沸腾状态下进行，连续使用时，每0.5h加入溶液总量的（质量分数）1.5%～2.0%的清水，以保持溶液浓度。
    2）处理时间，一般以将油污和赃物清除干净为准。
    3）当零件表面附着重油时，应首先用水流冲洗一次后在清洗液中煮沸30min左右，再用水流冲洗，最后在沸水中煮沸2～3min取出，用热风吹干水分以防锈蚀。
    4）零件表面附有的氯化钡残盐时，采用氢氧化钠水溶液清洗，不得用碳酸钠水溶液清洗。
    5）当零件表面附有硝酸盐时，在清水中清洗即可，清洗后吹干。
    6）清洗液应定期更换。随时清除液面上的浮着物和液底的的沉积物。
    7）完工后盖上槽盖，以防尘土和赃物落入，切断电源。

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       2. 喷丸和喷砂工艺守则
   （1）适用范围  喷丸和喷砂旨在清理零件表面氧化皮和不易清除的残盐、碱等。喷丸和喷砂工艺主要适用于淬火和低温回火后的高硬度零件，对于中等硬度零件，有后序加工余量时也可采用。喷丸同时具有强化零件表面疲劳强度的作用。
   （2）使用的砂粒和弹丸  喷丸和喷砂在专用的抛丸机和喷砂机中进行，喷砂的砂粒最好采用强度较好的5号石英砂，也可选用干净、粒度较均匀的河砂或海砂。喷丸应选用粒度为0.8～1.5mm（适用于中小零件）或φ2.0～3.0mm（适用于毛坯件）。
  （3）喷砂和喷丸的操作要点
   1）喷砂操作可在吸砂式喷砂机上进行。其压缩空气的压力通常为0.49～0.58MPa。
   2）手动喷砂时，喷嘴应不断移动或翻转零件，以便喷得均匀一致和避免局部被喷坏。
   3）对于细长件、薄壁件和硬度低的零件，应降低压缩空气的压力通常为0.3～0.4 MPa为宜，且喷嘴不得垂直喷吹零件。
   4）对于精密零件喷砂时，应使用含有少量粉粒的旧砂进行喷吹，且喷嘴距零件被喷处350～450mm，压缩空气的压力通常为0.3～0.4 MPa为宜。
   5）喷丸时，按照所用喷丸机的使用说明书，并参照喷砂操作要点执行。

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     3. 零件表面发蓝工艺守则
   零件表面发蓝处理，即将零件置于一定浓度的碱和氧化剂组成的溶液中加热煮沸，使其表面形成一层致密的氧化薄膜，以抵抗零件存放和使用过程表面被锈蚀。同时增加零件表面的美观和光泽。
  （1）适用范围  发蓝主要适用于成品零件整体或局部的长期防锈并增加其美观性。
  （2）零件表面发蓝技术要求
   1）表面氧化层厚度要求：零件发蓝后表面层组织应为0.6～0.8μm厚度的致密的氧化膜。
   2）表面色择要求：零件发蓝后表面色泽视钢种而别，碳素钢和一般低合金钢表面为黑色；铬硅钢表面为红棕色或棕黑色；高速钢表面为黑褐色；铸铁表面紫褐色等。
   3）氧化膜疏松度要求：零件发蓝并皂化后，在表面无油状态向其滴数滴（质量分数）3%的中性硫酸铜溶液，在30s内不得显现出铜的颜色。
（3）表面发蓝操作流程  零件装夹→清洗除油→冷水清洗→酸洗除锈→冷水清洗→发黑处理→冷水清洗→沸水清洗→皂化→浸油→检验→包装。
（4）零件表面发蓝液的配制：
  1）热发蓝溶液的配制。通常使用的热发蓝液，推荐以下成分（质量分数）：氢氧化钠（NaOH）100g/L+碳酸钠（Na2CO3 ）30g/L+含水磷酸三钠（Na3PO4•12H2O）30g/L,其余为水。
    2）皂化液的配置。用20条民用肥皂+200升水，按比例配置。
  （5）热发蓝溶液的调节  伴随使用过程亚硝酸钠（NaNO2）和水分不断消耗，一旦着色呈灰色或红色，说明发蓝液温度偏低或偏高（一般情况下，温度应控制在138～142℃最佳）。发蓝液温度过高说明水分偏少需补充水分；或发蓝液温度过低说明水分偏多则需继续加热消耗水分。即随时根据发蓝液的温度变化，通过增加水分或消耗水分来调节发蓝液成分。
  （6）零件表面发蓝工艺  零件发黑处理的温度和时间，与钢种有别，如表2-49所示。
               表2-49  零件发黑处理的温度和时间
  （7）皂化处理  在80～90℃的皂化液中进行，一般停留2～3min后取出。
  （8）浸油  油温一般用75～85℃的全损耗N15油（10号机械油）停留1～2min即可。
  （9）零件包装时，不得将水分和杂质混入其中。

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     4. 零件变形校正工艺守则
   （1）适用范围  变形度超差的零件通过校正可以挽救其不合格。所推荐的各种校正方法，适用于细长件、薄片件、槽型件、圆环件、方框件以及各种异型件变形的校正。
   （2）常用的校正方法  常用的校正方法如表2-50所示。
                                          表2-50  零件热处理变形的各种校正方法

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      1）冷压校直法：图2-7所示为零件在室温状态下，将静压力施加在其承受拉应力的一侧（即弯曲零件的凸面），使其发生塑性变形，去除压力后即可将变形矫正过来的方法。这种校直方法适用于对硬度低于35HRC的各种零件的校正；或用于高硬度的渗碳件和表面淬火件；也适用于细长的弹性零件的校正。
                               图2-7  冷压校直法
       a）冷压校直示意图  b）“S”形变形校直步骤  c）偏向加压冷压校直示意图

冷压校正操作的要点：
•为了防止支撑点和施压点受到损伤，压头和支撑垫应选用软质材料（如铜和软铁等）制作
• 对于形成“S”形的零件校直时，分两步进行，即应首先校直成一个弯后再继续进行第二步操作。
• 冷压校正时，由于一般材料受力变形后均有回弹性，所以应当遵循“矫枉必须过正”的规律，即将变形压到比理想的状态稍过一些，靠回弹将过量的变形矫正过来。
• 施压过程应缓慢加力，以免反向变形量过大，甚至零件被压断。

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      2）冷态正敲（正击）校直法：该校正方法与冷压校直原理相同，也是通过塑性变形使原来变形被矫正过来。其施加外力的方式有别。冷敲正向校直操作如图2-8所示。
冷态正敲校直的操作要点：
• 如果被敲零件硬度25～35HRC时，应选用铜质材料制作手锤，以免损伤被校正的零件。在生产实践中，为了校平铁皮和极薄的零件，需要用木质或橡皮手锤等。
• 在生产中可用这种方法根据变形规律在热处理前将零件预先反向变形，通过热处理变形再将预先的变形矫正过来，达到允许的变形范围，即所谓的“预弯校正法”。
                                          图2-8  冷态正敲校直示意图
                                         1—平台   2—零件  3—受锤

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      3）冷态反敲（反击）校直：在室温下用高硬度钢锤连续敲击变形零件的凹处，使其压应力得以松弛；同时，零件的凸面在平台受力后的反作用下，其拉应力也得以松弛，从而原有的变形被矫正过来。冷敲法适用于对硬度大于50HRC的高硬度零件的变形校正。图2-9为冷态反敲校直法示意图。
                        图2-9  冷态反敲校直法示意图
                       1—平台   2—零件  3—手锤
冷态反敲校正操作要点如下：
• 使用的手锤用淬透性好、硬度和韧性兼备的材料（如高速钢等）制作，硬度62～64HRC为佳；平台和垫铁应选用高强度灰铸铁或硬度40～45HRC的钢板制作，在锤击时可起减振和一定的退让作用。
• 操作时，应从凹面最低点开始，有规律地向轴件两端逐渐过渡。
• 校正板件时，手锤一端作成R1～3mm的圆锥形；校正轴件时，作成刃部R1～3mm的刀型，以便敲击的落点更准确、力量更集中。
• 锤击点要对应于零件与平台（或垫铁）接触处，且落锤方向应垂直于平台（或垫铁）。锤击频率以2～3次/S为宜。
在生产中，对产生碟状变形的高硬度零件，如片铣刀等进行冷敲时，手锤落点应在中心到外周的中间部分，并进行对称敲击。如对图2-10所示的碟形翘曲的片铣刀校平时，应首先在1和1’点敲击数十次后，改为敲击2和2’点。以此类推，均匀对称确定敲击点。
   
                  图2-10  碟形翘曲的片铣刀校平示意图
对于薄板件和细长件，如直径或厚度小于5～6mm的淬火回火后高硬度零件校直或校平时，用喷砂方法也可起到冷态反敲作用，即用砂粒强力喷打零件的凹面十分有效。为了不损伤零件，应根据零件形状和硬度等特点，适当调整砂粒粒度和喷吹距离以及喷吹部位等。
应当指出，对于淬火后未经回火的零件不宜用这种方法校正，以免发生脆断。为了防止高硬度的零件和手锤在校正时掉渣伤人，操作者应带好劳动保护手套和眼镜。

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      4）热压校正法：热压校正可以将零件加热到接近回火温度，然后在变形的凸面施加压力，使变形被矫正过来；也可在变形最大的部位用氧-乙炔火焰或高频感应等加热到稍高的温度，边加热边施加外力的方法进行校正，如图2-11所示。
                    图2-11  边加热边施加的校正法示意图
对于经淬火回火的重要零件热压校正时，其加热温度应不超过回火温度，否则零件产生软点，影响其使用性能。对于一般零件的不重要部位可以稍许降低硬度，但最低硬度不得低于规定硬度下限的5HRC。热压校正的要点如下：
• 热压校正时，应注意加热温度与压力大小以及加压时间的关系。在钢的奥氏体状态施加的压力比珠光体状态要小得多，而且时间要短；在钢的500～650℃加热时，可采用较小压力保持相对较长时间的方法进行校正；温度再低，用较大压力才能将变形矫正过来。
• 在局部加热校正时，应尽量减小加热面积，避免大面积降低硬度。
• 对于较低温度的热压校正，为避免被压断，可校正到一定程度后进行一次不超过回火温度的去应力回火，然后再继续进行校正操作。

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      5）局部烘烤校正法：局部烘烤校正是零件淬火后在其凸起部分，用氧-乙炔火焰缓慢烘烤（烘烤温度不超过回火温度），使被烘烤部分的淬火马氏体转变为回火马氏体，则发生体积收缩，从而将变形矫正过来。
这种方法在高速钢制作的工模具上应用，获得明显效果。实践表明，烘烤温度以300～400℃为宜。烘烤后应立即进行回火，以免产生裂纹。

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      6）热态反敲校正法：这种校正操作方法与冷态反敲方法相同，只是零件在热态下的应力在敲击时更易于松弛。
热态反敲校正法仅适用于淬火回火后具有热硬性的高速钢和高铬钢制件。因为它们在淬火回火后在热态下具有很高硬度，敲击时不会损伤零件。值得指出，热态反敲校正时应在第2、3次回火后进行。如果在淬火或一次后进行，会因残留奥氏体过多而伤及零件表面。

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      7）热点校正法：用氧-乙炔火焰小面积加热零件变形的凸起部分，然后急速冷却下来（碳素钢用水冷，合金钢用油冷），使变形被矫正过来的操作。其校正原理如图2-12所示，即零件局部加热过程，其加热部分欲膨胀但受到周围冷态基体的限制，使加热部分产生一定的压应力，从而产生压缩的塑性变形，随后由于急速冷却致使收缩，如此变形得以矫正。
                  图2-12  热点校正原理示意图
热点校正法，广泛应用在硬度35～40HRC以上的零件上。例如，含碳（质量分数）0.35%～1.3%的碳素钢，经整体淬火、低温回火后的零件和渗碳淬火件以及表面淬火件均可用这种方法校正。实践表明，渗碳层和表面淬火层深度小于0.8～0.9mm时，变形不易被矫正。具有高硬度的零件采用热点校正法矫正变形效果最好。
热点校正变形时，应注意以下要点：
• 淬火零件须回火后再进行热点校正操作，否则，容易产生校正裂纹。
• 合金钢零件最好加热到160～180预热后，趁热进行热点校正变形。也可在零件回火温度下进行校正，即边冷却边热点校正操作。
• 热点校正法加热温度，一般在750～850℃。其加热时间不宜过长，通常加热时间为3～5s。否则，热影响区过大，将影响周围硬度。
• 热点处的加热面积，视零件的有效截面而定，一般在φ10～φ20mm范围内，即零件有效截面越大，随之加热面积可相应增大。
• 零件变形较大时，可采用多点校正，甚至在凸起一侧重新连续表面淬火一次。变形被矫正后进行一次低温回火，以便消除应力。
• 采用热点校正法，尽量在零件的不重要部位进行，不得影响零件关键部位的使用性能。
• 实践表明，热点校正与冷压校正联合操作，可收到更好矫正变形的效果。如图2-13为热点校正与冷压校正联合操作的典型案例：材料为45钢整体淬火和回火后硬度为40～45HRC，槽口胀大。为校正变形可用三种不同方式，如图1-27b、c和d所示。利用加热反敲和热点校正联合操作，可将环形零件椭圆度校正到0.20mm以下。如图2-14所示的外径φ604mm、内径φ430mm、厚度12mm的45钢圆环件，要求硬度35～38HRC；热处理后平面度变形小于5mm、椭圆度不大于0.20mm。淬火、回火后用加热反敲法将平面度矫正到0.5mm以下（由于后序磨削有加工余量，校平时允许有深度不大于0.4mm的凹坑）。然后用热点校正法矫正椭圆度，即在圆环长轴的外径两端处和短轴的内径两端处分别进行热点校正，使椭圆度小于0.20mm为止。
                 图2-13  槽型零件热点加压校正示意图
              图2-14  热点法校正圆环件椭圆度示意图

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      8）淬火趁热校正法：即在零件淬火冷却过程，当温度冷却到接近其Ms点或稍许低于Ms点（过冷奥氏体具有高塑性和马氏体转变过程具有超塑性）时，进行的校正操作。
这种方法，适用于所有钢制零件淬火变形的校正，特别是淬透性好的合金钢零件用油淬火冷却时，其变形的校正尤其便于控制温度。
淬火趁热校正时，应注意以下要点：
• 零件在淬火介质中应正确控制冷却的中转温度。合金钢在油中淬火冷却时，可根据零件出油时表面附油的状态判断零件所具有的温度。即在零件冷却到一定程度后间断的提出油面进行观察，一般附油不冒黑烟，仅是热油往下滚并略带微烟即可出油转而边空冷边趁热校正。碳素钢水冷淬火的中转温度，可根据零件在水中发出“吱吱”声并有轻微振动（零件温度约为150～200℃）时，立刻提出转而边空冷边趁热校正。
• 将零件从油中取出后立即揩净表面污油和残杂物，避免影响变形度检查的准确性。
• 由于零件冷却过程，伴随校正过程还有新的马氏体不断产生，因此，这种趁热校正需反复检查和校正，直至零件冷却到温度50～80℃为止，停止校正的温度过高会产生新的变形，温度过低容易被压断。
• 校正合格的零件应吊挂存放，不得堆放，以免产生新的变形。

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      9）残留奥氏体稳定化校正法：是根据高合金钢（如高速钢和高铬钢等）淬火后可以保留大量（有时可达体积分数40%～50%）塑性良好的残留奥氏体的特性，利用这种特性在室温下进行冷压校正的操作。然后通过回火催变反映，使稳定的残留奥氏体重新转变为马氏体，使零件变得坚硬和强韧。这种校正方法的突出特点是，零件淬火后可以在室温下从容地进行校正操作，无须趁热校正法那样必须淬火与校正操作紧张的配合。因此，特别适用于批量生产。这种方法特别适用于高速钢制作的细长刃具，如细长拉刀和细长钻头等。
使高速钢淬火后获得大量残留奥氏体的方法有两种：
• 按常规加热温度加热并保温后，先淬入150～160℃热浴（油或熔盐）中停留2～2.5min后转入280～320℃的另一硝盐浴中停留15～20min。然后空冷到室温。
• 另种方法是，将加热好的零件直接淬入280～320℃硝盐浴中停留45～60min。然后空冷到室温。
随后在水中清洗零件上附着的残盐和刮净顶尖孔，继而检查其变形度和进行冷压校正操作。实践表明，经这两种工艺处理后，组织中均可保留（体积分数）35%～45%的残留奥氏体。在这种情况下，淬火后硬度不够均匀，一般在57～63HRC范围内。但经过正常的3～4次高温回火后，二次硬化使硬度达到63～66HRC。回火后一旦产生微小变形，用冷态反敲法弥补即可。

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      10）局部速冷校正法：是在零件淬火冷却过程，强化易产生凸起部分的冷却速度，使该部分产生较大的拉应力，以此将变形校正过来的方法。
局部速冷校正操作需要与淬火密切配合。对于大批生产的零件，在摸清变形规律的基础上，可采用不同方法达到局部速冷。例如，可以通过控制零件投入淬火介质时各部位的先后时间；或整体冷却前对凹入一侧进行水淋；或使用专用夹具减缓凸起部分在Ms点以下的冷却速度；或控制零件不同部位提出冷却介质的时间等。此外，还可以将零件冷却到Ms点稍上某温度时立即提出零件，然后让凸起部分速冷，其余部分稍慢冷却，图2-15所示为扁拉刀局部速冷校正示意图。  
                     图2-15  扁拉刀局部速冷校正示意图
              a）扁拉刀正面变形的校正    b）拉刀侧面变形的校正
局部速冷校正操作要点如下：
• 正确掌握零件从淬火介质中的提出时间，对于高速钢一般在450℃左右即可；其他钢种按其Ms点以上20～30℃即可。
• 提出后，如果零件内部热量传到表面时，可重新将零件浸入淬火介质中冷却片刻，即不得使表面温度超过Ms点以上20～30℃。
• 零件变形被矫正后，应立即使其各个部分进行均匀冷却，避免产生新的变形。
纵上所述，无论零件凹面速冷或是凸面速冷，均为有意使凹面产生拉应力；凸面产生压应力使之抵消原来正常冷却时，产生的凹面压应力和凸面拉应力。
另外，利用局部速冷还可以收缩套类和环类零件内孔，以挽救不合格品。生产实践表明，一定壁厚的套类或环类零件淬火后，通常因内孔胀大导致不合格。此时，可以加热到650～730℃保温透烧后，利用局部速冷方法收缩内孔。例如将图2-16所示的T8钢模具在炉中加热到730℃保温透烧，取出后立即用两块木板堵住内孔，用夹钳夹住木板在水中只冷却零件周围外表面，使之向内收缩，经1～3次操作后内孔可收缩0.20～0.25mm。
                   图2-16  收缩内孔件案例
再如，内孔直径φ54×43mm的45钢套筒五件，经660℃加热透烧后，用木板夹持两端在水中冷却，每件先后进行三次。结果内孔总收缩量为0.35～0.65mm。
为了消除内应力，缩孔后应进行一次低温回火。

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      11）回火加压校正法：对于要求一定硬度的零件，采用回火过程加压校正变形比冷压校正变形方便得多，而且效果也好。例如，薄片型零件多采用图2-17所示夹具进行回火过程加压校正变形。其操作要点如下：
• 所用的压板应在回火温度下具有足够的强度，不得在加压时产生变形。
• 零件摆放时，应相邻两件凸面与凸面相对，凹面与凹面相对。
• 装炉时，只对零件稍许加压，使其不移动即可。不得加压过大，以免零件在淬火状态夹压发生脆裂。
• 回火出炉后立即利用楔铁夹压零件，直至各相邻零件无间隙为止，随后再放入炉中保持一定时间（一般不少于0.5h）即可。
                   图2-17  薄片零件回火过程加压夹具示意图
                         1—下压板  2—上压板  3—楔铁  4—零件

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       12）偶件配合回火校正法：机械中的偶件或模具中的无间隙凸、凹模等，单件分别回火后，往往处理后配合间隙超差。此时，可以通过机械加工方法分别保证两件的精度，然后将两件装配好后一起回火，可以收到较好效果。

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      13）镶块回火校正法：如图2-18所示凹模结构比较复杂且精度要求较高，即使淬火后用线切割方法加工，由于应力的松弛也产生变形。此时，用镶块方法进行一次低温回火，可以确保硬度和尺寸精度均满足要求。
                        图2-18  硅钢片凹模镶块回火校正示意图

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       14）回火定型校正法：如图2-19所示为三种零件（圆锥套、螺旋弹簧和圆环件）回火定型示意图。即将零件在回火温度下压入满足精度要求的胎具上，然后再一起放入炉中继续正常回火，出炉后一起冷却到室温即可卸下胎具。
图2-19  回火定型校正示意图

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      5. 零件裂纹挽救工艺守则
   （1）有裂纹零件的处理原则  带有表面裂纹的零件，其处理原则分为三种情况：
1）报废品：当零件的裂纹在后序加工过程可能不断扩展、或使用过程没有安全性保证、或使用性能不可靠、以及裂纹出现在重要零件上等。
2）让步处理品：即有裂纹的零件，在没达到必须报废的程度时，且无须返修也有一定的使用价值的情况下，将其判为让步处理品（或次品）。
3）返修品：即有裂纹的零件，经过返修有可能避免报废而成为让步处理品（或次品）。
然而，判为返修是有条件的。一般承受静载荷的零件，且裂纹存在于零件的不重要部位，则可通过一定措施予以补救。补救后不再有报废的条件，方可按让步处理品对待。如果有裂纹的零件工作时，承受动载荷、或是承受较大负载的重要零件，不得判为返修品而直接判为报废品。除非十分贵重的零件，在不影响安全性和使用性能的条件下，仅一定程度的影响使用寿命时，可另行考虑。
（2）适用范围  本操作守则主要适用于有返修价值的存在表面裂纹的零件。
   （3）挽救方法  对有返修价值的存在裂纹的零件，进行有效补救的方法大致有两种：
1）裂纹的切除和焊补法：如图2-20所示，在锻模本体与燕尾过渡处有裂纹的情况。建议参考下列处理方案。
                        图2-20  锻模裂纹切除示意图
•上模的裂纹长度小于10mm，或下模的裂纹小于35mm的情况下，允许修补合格后使用。
•若a ：b≥2时，裂纹深度在25mm以内，可以焊补后使用。
•若a ：b≤2时，裂纹深度在35mm以内，也可以焊补后使用。
•如果裂纹情况超出上述规定时，则须报废。
• 焊补时，应将裂纹全部切除，直至露出完全金属面为止，切口宽度最小不得小于22mm，且切口和切槽必须便于焊补操作。
•焊补后，须经检验部门确认合格后才可转至下序或入库。
•焊补前，锻模要进行450～550℃预热透烧，随即进行焊接。
•焊补时，用直流电或交流电均可。使用的焊条应符合或接近被焊模具的化学成分和性能。焊条规格选择直径φ4～5mm者即可。
• 用直径φ4mm焊条时，电流强度为160～180A；用直径φ5mm焊条时，电流强度为180～200A。
•焊补后应立即放入450～550℃炉中预热，然后升温到650～680℃进行退火。
•检查合格后，进行机械加工整形，然后进行正常淬火和回火。
2）裂纹的截止和嵌镶法：对于某些零件产生裂纹后，还可以采用另种补救方法，即截止和嵌镶法。有些零件产生裂纹后，并不至于影响其使用性能和安全性，但裂纹继续扩展将带来其精度超差，导致最终失效。如此，怎样将裂纹终止于原有状态而不扩展成为补救这种零件的主要问题。目前，多半采用截止和嵌镶法。如图2-21所示零件尖角处产生裂纹示意图，为了截止裂纹继续扩展，在裂纹最尖端钻一圆孔，即通过钻孔消减裂纹尖端的应力集中，从而阻止裂纹扩展。操作时，应注意两个要点：
                 图2-21  零件尖角处挽救裂纹示意图
1）具有一定厚度的零件，应正、反两面观察哪一面裂纹较长以及两面裂纹的扩展方向是否一致等。钻孔的位置应以裂纹长的一侧为准，而且应将孔钻到对侧，并使孔缘落在对侧裂纹的尖端。否则，应在对侧裂纹尖端处进行补钻。
2）钻孔直径视裂纹的宽度而定。一般钻孔直径应比裂纹宽度大三倍为宜。实践证明，彻底消除裂纹尖端应力集中现象，必须确保有R6mm以上的圆角。然而，在不必将应力完全消除的情况下，圆角半径可以稍小些。
应当指出，裂纹的补救要充分估计到补救过程，所需要的工时、材料以及补救后所具有的价值等。如果补救所需费用与新制品相差不大，除非是急用件或很贵重的零件外，不必进行补救。