8-3 机械零件热处理缺陷

热处理缺陷有多种类型，但大多数在使用前就暴露出来，因为它们通常是初始损坏。在本节中，我们将主要介绍作为初始损坏的致命缺陷和在使用过程中作为损坏因素的缺陷。

当钢在大气中加热时，如图1所示，它与大气中的氧气和水分等氧化性气体发生反应，在表面产生氧化皮。氧化程度随着气氛中氧化性气体含量的增加、加热温度的升高、加热时间的增加而增加。

特别是高温加热产生氧化皮时，可能同时产生脱碳层。对策包括使用尽可能少的氧气和水分的气氛，例如惰性气体、变质气体和分解气体，以及使用真空加热。

图1 S35C在干燥空气中加热的截面结构

另外，需要注意的是，不仅是氧化性气体，还有还原性气体，甚至在盐浴中，如果混入水，即使不氧化也可能发生脱碳。特别是在氢气等还原性气体中通过水加热时，仅进行脱碳，同时保持光亮状态。例如，如图2所示，在盐浴加热脱碳的情况下，表面的碳量减少，因此脱碳层不会因随后的淬火而硬化。

图2 机械结构钢盐浴加热脱碳实例

烧伤裂纹通常在热处理后立即发现，并被视为热处理不良，因此在使用过程中损坏因素的例子很少。然而，微小的烧伤裂纹可能会被忽视并传递，在这种情况下，它会成为早期损坏的一个因素，因此防止烧伤裂纹是非常重要的。如图3所示，产生烧裂的原因与材料、制品形状、热处理工艺有关，必须根据这些采取预防措施。

图 3 烧裂成因及发生机理

淬火裂纹是“淬火时的淬火产生的热应力”和“淬火加热时的组织（奥氏体）转变为淬火冷却后的组织（马氏体）时的膨胀产生的相变应力”之和，是超限引起的. 因此，有必要避免这些应力集中的边缘的存在和冷却速度差异极大的尺寸突然变化的存在。这是一个设计问题，但希望设计不仅是为了易于加工、降低加工成本和材料成本，而且是为了淬火。

大多数变形的原因与淬裂的情况相同，但除此之外，加工材料在淬火加热炉中的凝固方法往往是一个问题。也就是说，如图4所示，钢的硬度在高温区（奥氏体组织）显着下降，因此如果设置不当，即使在自重下也会弯曲。因此，在对长条状物体进行加热的情况下，需要设计例如使用夹具等垂直悬挂的设置。

图4 各种钢材的高温硬度

即使设置合适，即使热应力和相变应力不均匀，也会发生变形。此时的原因是由于产品形状存在突然的尺寸变化和热处理条件不当等原因，与收缩的原因相同。