热处理常见缺陷分析与对策

本书可供热处理企业和科研单位的技术工人、管理人员解决工程实际问题时参考，也可供大中专院校的机械工程设计和热处理专业师生参考。

本书对零件在加热、淬火、回火、表面淬火以及化学热处理工艺过程中出现的常见热处理缺陷进行了归纳，重点对缺陷产生的原因、影响因素等进行了分析和探讨，同时提出了预防和改进的措施。另外结合常见热处理缺陷进行了实例分析，具有较强的参考价值和指导作用。

第1章 常见热处理缺陷的类型及分析方法

1.1　热处理常见的缺陷类型

1.1.1　热处理裂纹

1.1.2　热处理变形

1.1.3　热处理性能不合格

1.2　缺陷分析的步骤和方法

1.3　热处理缺陷的对策方略

第2章 加热过程中产生的缺陷及其对策

2.1　氧化与脱碳

2.1.1　氧化和脱碳的机理

2.1.2　零件加热常用介质的作用和防止氧化和脱碳的措施

2.1.3　其他影响零件氧化和脱碳的因素

2.1.4　钢铁零件的表面腐蚀

2.1.5　零件表面氧化和脱碳的后续处理

2.2　过热和过烧

2.2.1　过热

2.2.2　过烧

2.2.3　防止零件过热和过烧的措施

2.3　氧化和脱碳实例分析

2.3.1　钢板弹簧的氧化和脱碳

2.3.2　螺栓的表面脱碳

2.3.3　汽车连杆的脱碳

2.3.4　热锻40Cr连杆螺栓的局部过烧造成断裂

第3章　淬火过程中产生的缺陷及其对策

3.1　概述

3.2　淬火应力分析

3.2.1　热应力

3.2.2　组织应力

3.3　淬火裂纹

3.3.1　淬火裂纹的特征

3.3.2　淬火开裂原因和形式

3.3.3　淬火裂纹的一般特点

3.3.4 影响零件开裂的因素和防止措施

3.3.5　其他裂纹

3.3.6　导致淬火零件裂纹的淬火加工

3.4　淬火变形

3.4.1　热处理变形的机理

3.4.2　影响零件变形的因素

3.4.3　零件热处理变形的规律

3.4.4　减小变形的热处理工艺的选择

3.4.5　其他防止零件变形的方法

3.4.6 工件热处理变形的校直方法

3.5　淬火后硬度不均匀、硬度不够

3.5.1　淬火后硬度不均匀

3.5.2　淬火后硬度不足

3.6　工具钢的淬火缺陷

3.6.1　碳素工具钢和合金工具钢常见热处理质量缺陷

3.6.2　高合金钢和高速工具钢常见热处理质量缺陷

3.6.3　工具钢热处理时的基本思路

3.7　实例分析

3.7.1　圆板牙的热处理及变形的控制

3.7.2　65Mn金刚石圆锯片基体的热处理和变形的控制

3.7.3 高速钢拉刀热处理变形的控制

3.7.4　塞规淬火裂纹及其控制

3.7.5　柴油机摆臂轴淬火剥落裂纹和防止措施

第4章 回火过程中产生的缺陷及其对策

4. 1 硬度不足

4．1．1 加热温度和保温时间的影响

4．1．2 回火温度的影响

4．1．3 冷却速度、冷却介质以及化学成分的影响

4．1．4 零件表面脱碳

4．2 硬度偏高

4．3 回火裂纹

4．4 回火脆性

4．5 实例分析

第5章 表面淬火缺陷及其对策

5．1 高频淬火缺陷

5．1．1 感应淬火的意义和作用

5．1．2 感应加热表面质量的检查

5．1．3 常见的高频表面淬火缺陷

5．1．4 提高高频淬火件性能的措施和要求

5．2 电接触加热表面淬火缺陷

5．3 火焰加热表面淬火缺陷

5．3．1 火焰力口热表面淬火的意义和应用

5．3．2 火焰加热表面淬火常见缺陷和防止措施

5．3．3 影响火焰淬火表面质量的因素

5．4 实例分析

5．4．1 齿轮的表面淬火开裂

5．4．2 60钢轴的高频淬火出现螺旋状软带

5．4．3 感应淬火时孔洞的边缘出现淬火裂纹

第6章 化学热处理缺陷及其对策

6．1 渗碳

6．1．1 渗碳的作用

6．1．2 渗碳零件的热处理

6．1．3 零件渗碳后常见的热处理缺陷和预防措施

6．1．4 渗碳零件的变形

6．1．5 渗碳零件裂纹形成原因和采取的措施

6．1．6 零件渗碳后的机械加工

6．2 渗氮

6．2．1 对渗氮零件的技术要求

6．2．2 零件渗氮的缺陷和防止措施

6．3 氮碳共渗

6．3．1 气体氮碳共渗

6．3．2 液体氮碳共渗

6．4 气体碳氮共渗

6．5 实例分析

6．5．1 齿轮的渗碳畸变

6．5．2 渗碳齿轮的磨削裂纹

6．5．3 气门液体软氮化后表面腐蚀和粗糙度超差

参考文献

2100433B

第1章齿轮热处理概述

1.1齿轮类别及其性能要求

1.1.1齿轮的类别

1.1.2齿轮的性能要求

1.2典型齿轮材料及其热处理方法

1.2.1齿轮用钢的选择

1.2.2典型齿轮材料及其热处理方法

1.3齿轮热处理设备和生产用材料简介

1.3.1齿轮热处理设备

1.3.2齿轮热处理生产使用的材料及其分类

1.4齿轮热处理常见缺陷一览

第2章齿轮热处理典型缺陷分析与对策

2.1齿轮热处理加热缺陷分析与对策

2.1.1齿轮氧化与脱碳缺陷分析与对策

2.1.2齿轮欠热、过热和过烧缺陷分析与对策

2.1.3齿轮晶粒粗化与混晶缺陷分析与对策

2.1.4齿轮脱碳、过热与过烧的检验

2.2齿轮热处理冷却缺陷分析与对策

2.2.1齿轮淬火硬度及淬硬层深度缺陷分析与对策

2.2.2齿轮热处理变形缺陷分析与对策

2.2.3齿轮热处理裂纹缺陷分析与对策

2.3齿轮热处理变形与裂纹的检测

2.3.1齿轮热处理变形的检测

2.3.2齿轮热处理裂纹的检测

2.4齿轮热处理力学性能缺陷分析与对策

2.4.1抗拉强度缺陷分析与对策

2.4.2疲劳强度缺陷分析与对策

第3章齿轮的普通热处理缺陷分析与对策

3.1齿轮的退火与正火缺陷分析与对策

3.1.1退火缺陷分析与对策

3.1.2正火缺陷分析与对策

3.2齿轮退火及正火的质量检验项目及要求

3.2.1表面质量

3.2.2表面硬度

3.2.3变形量

3.2.4金相检验

3.3齿轮的淬火与回火缺陷分析与对策

3.3.1中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火与回火硬度缺陷

分析与对策

3.3.2中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火与回火金相组织缺陷

分析与对策

3.3.3中碳钢和中碳合金钢齿轮淬硬层缺陷分析与对策

3.3.4中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火与回火其他缺陷分析与对策…

3.3.5中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火变形分析与对策

3.3.6中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火裂纹分析与对策

3.4齿轮淬火与回火的质量检验项目与要求

3.4.1外观检查

3.4.2表面硬度

3.4.3金相组织

3.4.4变形

第4章调质齿轮的热处理缺陷分析与对策

4.1常用调质齿轮钢材及其热处理

4.1.1合金结构钢

4.1.2优质碳素结构钢

4.1.3铸造碳钢及合金铸钢

4.2调质齿轮硬度缺陷分析与对策

4.2.1调质齿轮硬度低原因分析与对策

4.2.2调质齿轮硬度不均原因分析与对策

4.3齿轮调质深度不足原因分析与对策

4.4大模数齿轮的开齿调质工艺

4.5焊接齿轮的调质处理

4.6调质齿轮淬火裂纹分析与对策

4.7齿轮调质处理的质量检验

4.7.1调质齿轮的检验项目、内容及方法

4.7.2调质齿轮的力学性能及淬透性检验

4.7.3调质齿轮的金相组织检验

第5章齿轮的化学热处理缺陷分析与对策

5.1齿轮的渗碳热处理缺陷分析与对策

5.1.1齿轮的气体和固体渗碳热处理缺陷分析与对策

5.1.2齿轮的气体碳氮共渗缺陷分析与对策

5.1.3齿轮的渗碳热处理变形分析与对策

5.1.4齿轮的渗碳热处理裂纹分析与对策

5.1.5渗碳齿轮的质量检验项目、内容及方法

5.2齿轮的渗氮热处理缺陷分析与对策

5.2.1气体渗氮齿轮材料及其热处理

5.2.2气体渗氮齿轮硬度缺陷分析与对策

5.2.3气体渗氮齿轮金相组织缺陷分析与对策

5.2.4气体渗氮齿轮渗层深度缺陷分析与对策

5.2.5气体渗氮齿轮其他热处理缺陷分析与对策

5.2.6气体渗氮齿轮的质量检验项目及要求

5.2.7离子渗氮齿轮热处理缺陷分析与对策

5.2.8齿轮离子渗氮的质量检验项目、内容及要求

5.2.9齿轮的气体氮碳共渗缺陷分析与对策

5.2.10齿轮气体氮碳共渗的质量检验项目及要求

5.2.11渗氮齿轮热处理变形分析与对策

5.2.12渗氮齿轮表面裂纹分析与对策

第6章齿轮的感应热处理缺陷分析与对策

6.1感应淬火齿轮材料及其热处理方法

6.2感应淬火齿轮硬度缺陷分析与对策

6.2.1感应淬火齿轮表面硬度不足和出现软点或软带原因

分析与对策

6.2.2感应淬火齿轮表面硬度过高或过低原因分析与对策

6.2.3感应淬火齿轮表面硬度不均原因分析与对策

6.3感应淬火齿轮金相组织缺陷分析与对策

6.4感应淬火齿轮硬化层缺陷分析与对策

6.4.1感应淬火齿轮硬化层过浅或过深原因分析与对策

6.4.2感应淬火齿轮硬化层不均原因分析与对策

6.4.3感应淬火齿轮硬化层深度变化超过要求范围原因

分析与对策

6.5感应淬火齿轮其他热处理缺陷分析与对策

6.5.1防止感应淬火齿轮淬硬区域不符合要求的措施

6.5.2感应淬火齿轮局部烧熔麻点原因分析与对策

6.5.3感应淬火齿轮硬化层或尖角剥落原因分析与对策

6.5.4感应淬火齿轮硬化区分布不合理及硬度低原因

分析与对策

6.5.5齿轮感应淬火加热不均匀原因分析与对策

6.6感应淬火齿轮的返修

6.7齿轮的感应淬火变形原因分析与对策

6.7.1齿轮的感应淬火变形原因分析

6.7.2减小与控制齿轮感应淬火变形的措施

6.7.3齿轮的其他感应淬火变形控制方法

6.8齿轮的感应淬火裂纹原因分析与对策

6.8.1齿轮材料不良造成的感应淬火裂纹原因分析与对策

6.8.2齿轮设计或机械加工不当造成的感应淬火裂纹原因

分析与对策

6.8.3齿轮淬火加热温度过高或加热不均造成的感应淬火裂纹

原因分析与对策

6.8.4齿轮淬火冷却条件不良造成的感应淬火裂纹原因

分析与对策

6.8.5操作不良造成的齿轮感应淬火裂纹原因分析与对策

6.9高频淬火齿轮产生废品原因分析与对策

6.10感应淬火齿轮的质量检验项目及要求

第7章齿轮的失效原因分析与对策

7.1齿轮的失效形式

7.2齿轮齿面的失效原因分析与对策

7.2.1齿轮齿面磨损原因分析与对策

7.2.2齿轮齿面塑性变形原因分析与对策

7.2.3齿轮齿面胶合原因分析与对策

7.2.4齿轮齿面点蚀原因分析与对策

7.2.5齿轮硬化层剥落（或称深层剥落、硬化层压碎）原因

分析与对策

7.3齿轮断裂原因分析与对策

7.4齿轮的其他失效原因分析与对策

7.4.1齿轮轮齿崩齿原因分析与对策

7.4.2齿轮轮齿的末端损坏原因分析与对策

7.5中重型载货汽车弧齿锥齿轮失效原因分析与对策

7.5.1弧齿锥齿轮制造问题造成的失效原因分析与对策

7.5.2弧齿锥齿轮装配及使用问题造成的失效原因分析

与对策

附录

附录A侵蚀剂

附录B热处理相关标准目录

附录C国内外常用结构钢对照表

附录D不同布氏硬度试验条件下施加的试验力（GB/T 231.1—2009《金属布氏硬度试验第1部分：试验方法》）

附录E洛氏硬度标尺及适用范围（GB/T 230.1—2009《金属洛氏硬度试验第1部分：试验方法》）

附录F维氏硬度负荷与试验力

参考文献 2100433B

第1章常见热处理缺陷的类型及分析方法1

11热处理常见的缺陷类型2

111热处理裂纹5

112热处理变形6

113热处理性能不合格7

12缺陷分析的步骤和方法7

13热处理缺陷的对策13

第2章钢在加热过程中产生的缺陷及其对策16

21氧化与脱碳16

211氧化和脱碳的机理16

212零件加热常用介质的作用和防止氧化与脱碳的措施23

213其他影响零件氧化和脱碳的因素57

214钢铁零件的表面腐蚀61

215零件表面氧化和脱碳的后续处理62

22过热和过烧62

221过热62

222过烧67

223防止零件过热和过烧的措施68

23氧化和脱碳实例分析69

231钢板弹簧的氧化和脱碳69

232螺栓的表面脱碳71

233汽车连杆的脱碳74

234热锻40Cr连杆螺栓的局部过烧断裂75

235气门杆部氧化脱碳对其寿命的影响76

23620钢冷挤压挺杆球窝处脱碳分析77

23765Mn钢制木工锯条的脱碳分析77

238抽油杆的热处理脱碳分析与改进措施79

239针阀体热处理锈蚀分析81

第3章淬火过程中产生的缺陷及其对策83

31概述83

32淬火应力分析88

321热应力89

322组织应力90

33淬火裂纹93

331淬火裂纹的特征93

332淬火开裂原因和形式94

333淬火裂纹的一般特点100

334影响零件开裂的因素和防止措施102

335其他裂纹121

336导致淬火零件裂纹的淬后加工131

34淬火变形132

341热处理变形的机理132

342影响工件变形的因素135

343零件热处理变形的规律153

344减小变形的热处理工艺的选择158

345其他防止零件变形的方法159

346工件热处理变形的校直方法160

35淬火后硬度不均匀、硬度不够182

351淬火后的硬度不均匀182

352淬火后硬度不足184

36工具钢的淬火缺陷187

361碳素工具钢和合金工具钢常见热处理质量缺陷188

362高合金钢和高速工具钢常见热处理质量缺陷194

363工具钢热处理时的基本思路213

37实例分析217

371圆板牙的热处理及变形的控制217

37265Mn金刚石圆锯片基体的热处理和变形的控制221

373高速钢拉刀热处理变形的控制223

374塞规淬火裂纹及其控制227

375柴油机摆臂轴淬火剥落裂纹和防止措施228

376接柄丝锥裂纹分析与防止措施229

377高速钢制无心磨床支片变形的控制231

378气门锻模型腔部分腐蚀原因分析与措施232

379奥氏体钢气门固溶表面烧蚀分析233

3710高速钢产生萘状断口原因分析与措施235

3711Cr12MoV钢搓丝板的淬火裂纹分析237

371245钢柴油机顶杆座淬火裂纹分析238

371345钢零件淬裂分析239

3714汽车半轴淬火开裂分析242

3715T7A绞肉机孔板淬火开裂分析243

371635CrMo钢螺栓淬火裂纹缺陷分析与防止措施244

371742CrMo钢高强度螺母裂纹分析246

371860Su2MnA钢汽车悬架横向稳定杆的变形分析248

371950CrV钢纺织机钢针变形的控制249

3720大型弹簧片淬火开裂分析251

3721钢领热处理变形分析254

3722T8A医用超薄锯片淬火变形分析255

3723高速钢锯片铣刀的热处理变形与开裂分析256

3724杆状零件的热处理变形分析259

第4章淬火钢在回火过程中产生的缺陷及其对策263

41硬度不足263

411加热温度和保温时间的影响263

412回火温度的影响264

413冷却速度、冷却介质以及化学成分的影响265

414零件表面脱碳266

42硬度偏高266

43回火裂纹268

44回火脆性269

45实例分析272

451M56高速钢丝锥热处理回火硬度不足272

452高速钢滚刀产生的回火裂纹272

4539Cr18Mo2V钢气门回火后水冷调直断裂分析与控制273

454GCr15SiMn钢制高压阀体开裂分析与控制274

455ML22CrMnB低碳合金钢制冷镦高强度螺栓裂纹分析与控制 275

第5章表面淬火缺陷及其对策277

51高频和中频淬火缺陷278

511感应淬火的意义和作用278

512感应加热表面质量的检查280

513常见的高频和中频表面淬火缺陷282

514提高高频和中频淬火件性能的措施和要求294

52火焰加热表面淬火缺陷295

521火焰加热表面淬火的意义和应用 295

522火焰加热表面淬火常见缺陷和防止措施296

523影响火焰淬火表面质量的因素300

53电接触加热表面淬火缺陷 301

54激光表面淬火缺陷303

541激光加热表面淬火的原理和特点303

542激光表面淬火的应用304

55实例分析304

551齿轮的表面淬火开裂304

55260钢轴的高频淬火出现螺旋状软带306

553感应淬火时孔洞的边缘出现淬火裂纹307

554内燃机气门杆部高频淬火烧伤和晶粒度超标原因分析308

555汽车半轴花键淬火裂纹310

556机床活塞超音频感应加热淬火开裂分析312

557汽车转向节中频淬火开裂313

55835CrMo钢制驱动桥半轴中频加热淬火断裂316

559凸轮轴中频感应淬火桃尖开裂317

55104Cr5WMoSiV钢大圆弧剪刃激光淬火表面剥落319

5511冷激铸铁挺杆高频淬火开裂320

第6章气体渗碳热处理缺陷及其对策321

61气体渗碳及其热处理322

611气体渗碳的作用322

612气体渗碳后的热处理323

62渗碳零件的加工工艺路线分析329

63气体渗碳后常见的热处理缺陷和预防措施331

631渗碳热处理零件的变形338

632渗碳热处理零件裂纹的形成及防止措施345

64零件渗碳后的机械加工348

65实例分析349

651渗碳齿轮的磨削裂纹349

652齿轮的渗碳淬火畸变350

653大型渗碳齿轮热处理畸变352

654渗碳导轨淬火变形353

655渗碳轴螺纹淬火崩牙355

656凿岩机钎尾渗碳淬火开裂356

65727SiMnMoA钢针阀体渗碳淬火开裂357

658细长轴零件渗碳淬火开裂358

659滚珠丝杠渗碳淬火变形360

6510汽车后桥主动锥齿轮热处理裂纹分析361

第7章气体碳氮共渗热处理缺陷及其对策363

71碳氮共渗热处理363

72碳氮共渗热处理的缺陷及防止措施364

73实例分析369

731汽车变速箱齿轮碳氮共渗“黑色组织”缺陷369

73220CrMnTi钢制碳氮共渗主动锥齿轮断裂371

73320C钢细长轴碳氮共渗变形分析373

734曲轴离子碳氮共渗表面白斑缺陷374

735驱动齿轮的碳氮共渗后热处理变形分析375

第8章渗氮热处理缺陷及其对策377

81渗氮零件的技术要求379

82渗氮工艺特点383

83渗氮用材及其加工工艺路线分析390

84零件渗氮的缺陷和防止措施391

85实例分析396

8516Cr13钢制活塞环渗氮变形396

85240Cr钢制薄片齿轮渗氮变形398

第9章氮碳共渗热处理缺陷及其对策400

91气体氮碳共渗热处理工艺特点402

92盐浴氮碳共渗热处理工艺特点405

93氮碳共渗用材及其加工工艺路线分析409

94氮碳共渗缺陷及防止措施411

95实例分析415

951气门液体软氮化后表面腐蚀和粗糙度超差415

952Cr12W钢制挺杆氮碳共渗后开裂421

953套筒形零件氮碳共渗变形分析与措施422

954气门锻模非正常开裂缺陷分析及防止措施424

955凿岩机活塞气体氮碳共渗畸变超差426

参考文献 2100433B

本书主要对齿轮热处理生产中经常出现的缺陷及其产生原因作了详细分析，并叙述了齿轮热处理缺陷的影响因素、危害及检验方法等。同时，结合当前热处理新技术、新工艺、新材料及新设备等提出了防止与控制这些缺陷的方法与措施。书中还介绍了典型齿轮使用中常见的失效形式及其危害，对齿轮失效原因进行了详细分析，提出了预防与改进措施，并列举了大量生产及使用中的实例加以说明。 全书注重实用性、科学性、先进性和可操作性，具有较高的使用价值。

本书可供从事齿轮热处理生产和检验的技术人员和工人等阅读，同时对从事齿轮的设计、制造、使用、管理、营销的人员及高等院校、科研单位人员也有一定的参考价值。