热处理过程控制规范.doc

完整word)热处理过程控制规范
热处理过程控制规范
热处理过程中的质量控制,实际上是贯彻热处理相关标准的过程,包括热处理设备及仪表哦那个之、工艺材料及槽液控制、工艺过程控制等，只有严格执行标准,加强工艺纪律，才能将热处理缺陷消灭在质量的形成过程中，获得高质量的热处理零件.
1、相关热处理工艺及质量控制要求标准
GB/T16923－1997 钢的正火与退火处理； GB/T16924－1997 钢的淬火和回火处理；
GB/T18177－1997 钢的气体渗氮； JB/T3999—1999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火;
JB/T4155—1999 气体氮碳共渗； JB/T9201—1999 钢铁件的感应淬火回火处理
JB/T6048-1992 盐浴热处理； JB/T10175—2000 热处理质量控制要求
2、加热设备及仪表要求：
2。1、加热设备要求：
2.1.1加热炉需按有效加热区保温精度（炉温均与性）要求分为六类，其控温精度、仪表精度和记录纸刻度等要求,见下表7：
加热炉类别
有效加热区精度℃
控温精度℃
记录仪表精度％
记录纸刻度℃/mm
Ⅰ
±3
±1
0。2
≤2
Ⅱ
±5
±1.5
0.5
≤4
Ⅲ
±10
±5
0。5
≤5
Ⅳ
±15
±8
0.5
≤6
Ⅴ
±20
±10
0。5
≤8
Ⅵ
±25
±10
0。5
≤10
允许用修改量程的方法提高分辨力
依据相关热处理工艺标准，具体热处理工艺对加热炉技术要求，见下表8:
工艺类型
加热炉类别
有效加热区保温精度 ℃
正火与退火
Ⅵ
±25（外法兰正火应控制在±15)
淬火与回火
Ⅳ
±15
渗碳、氮碳共渗、碳氮共渗(软氮化）
Ⅳ
±15
渗氮
Ⅲ
±10
2.1.2加热炉的每个加热区至少有两支热电偶，一支记录仪表，安放在有效加热区，另一支接控温仪表。其中一个仪表应具有报警的功能.
2。1。3 每台加热炉必须定期检测有效加热区,检测方法按GB/T9452和JB/T6049的规定,其保温精度应符合表7要求。应在明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检验合格证.加热炉只能在有效加热区检验合格证规定的有效期内使用,检测周期见下表9:
加热炉类别
有效加热区检测周期
仪表检定周期
Ⅰ
1
3
Ⅱ
6
6
Ⅲ
6
6
Ⅳ
6
6
Ⅴ
12
12
Ⅵ
12
12
2.1.4 现场使用的温度测量系统，在正常使用状态下定期做系统效验。效验时，检测热电偶与记录表热电偶的热距离应靠近。校验应在加热炉处于热稳定状态下进行,当超过上述允许温度偏差时，应查明原因排除或进行修正.系统效验允许温度偏差，见下表10:
加热炉类别
Ⅰ、Ⅱ
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ
允许温度偏差
±1℃
±3℃
2。1。5保护气氛炉和化学热处理炉的炉内气氛应能控制和调节.进入加热炉的气氛不允许直接冲刷零件。
2。1.6 对气体渗碳(含碳氮共渗)炉,渗氮（含氮碳共渗（软氮化）)炉，在有效加热区检验合格后还应进行渗层深度均匀性检验，试样放置位置参照有效加热区保温精度检测热电偶布点位置，检验方法按GB/T9450和GB/T11354的规定.气体渗碳炉、渗氮炉中有效硬化层深度偏差，见表11和表12：
表11 渗碳炉有效硬化层深度偏差值要求 （mm）
硬化层深度
〈05
0。5-1。50
〉 1。5—2.50
〉2。50
有效硬化层深度偏差
±0。05
±0。10
±0。15
±0.25
表12 渗氮炉有效硬化层深度偏差值要求 （mm）
硬化层深度
≤0.1
>0。1—0.2
〉0。2—0.45
>0.45
有效硬化层深度偏差
±0。01
±0。025
±0.035
±0。05
2.1.7 炉内的加热介质不应使被加热工件表面产生超过技术文件规定深度的脱碳、增碳、增氮和腐蚀等现象。
2.1。8 感应热处理加热电源及淬火机床：
2.1。8。1 感应加热电源输出功率及频率必须满足热处理要求，输出功率控制在±5％，或输出电压在±2。5％范围内。感应热处理机床和限时装置应满足工艺要求.
2.1.8.2 感应淬火机床精度要求如下表13：
检验项目
精度
主轴锥孔径向跳动
回转工作台面的跳动
顶尖连线对滑板移动的平行度
工件进给速度变化量
0.3mm
0.3mm
0.3mm(夹持长度小于2000mm)
正负5%
1） 将检验棒插入主轴锥孔，在距离主轴端面30mm处测量
2） 装上直径大于300mm的圆盘,在半径150mm处测量
3） 测量工作行程300mm的平均速度
2。1.8。3限时装置：感应加热电源或淬火机床应根据需要装有控制加热、延迟、冷却时间的限时装置（包括定时器、时间继电器等全部器件）其综合精度要求如下表14:
时间范围
综合精度
≤1S
1-6S
＞60S
≤0。1S
≤0。15S
≤0。8S
2。2 淬火槽要求：
2。2。1 淬火槽的设置应满足技术文件条件对工件淬火转移时间的规定。
2.2。2淬火槽的容积要适应连续淬火和工件在槽中移动的需求。
2。2.3淬火过程中,油温一般保持在10——80℃,水温一般保持在10—-40℃。
2。2.4 淬火槽一般应有循环搅拌和冷却装置,可选用循环泵、机械搅拌或喷射对流装置.必要时，淬火槽可配备加热装置.
2.2。5 淬火槽应装有分辨力不大于5℃的测温。
2。3 仪表要求:
2。3.1 现场使用的控温和记录仪表等级应符合表7要求，检定周期按表9执行。
2.3。2 现场系统校验用的标准电位差计精度应不低于0。05级,分辨力不低于1Uv,检定周期为6个月。
2。3.3 现场常用的热电偶技术要求，见下表15:
名称
分度号
等级
使用温度
允许温度
检定周期
标准铂铑10-铂
S
Ⅱ等标准
300—1300℃
±0.9℃
12月
检测镍铬-镍硅热电偶
K
Ⅰ
0—400℃
±1.6℃
3月
400—1100℃
±0.47%t
铂铑10—铂
S
Ⅰ
0-1100℃
±1℃

12月
1100—1600℃
±(1＋（t－1100）×0。003）
Ⅱ
0—600℃
±1。5℃
600-1600℃
±0.25％t
铂铑30—铂铑6
B
Ⅱ
600—1700℃
±0.25％t
6月
Ⅲ
800—1700℃
±0。5%t
镍铬-镍硅
K
Ⅱ
0—400℃
±3.0
6月
Ⅱ
400—1000℃
±0。75%t
铜-康铜
T
Ⅱ
—40—+350℃
±1.0
6月
Ⅲ
—200—+40℃
±1。0或1。5％t
镍铬-康铜
E
Ⅰ
-40—+800℃
±1。5—0。4％t
6月
Ⅱ
—40—+900℃
±2.5或0。75%t
备注
1、 t为测量温度，℃ 2、允许按实际需要缩短检定周期。
2.3。4 其它仪表，如流量计、碳势控制仪等应在检定有效期内使用.
2、 热处理工艺材料要求：
常用的热处理工艺材料包括淬火介质、热处理用盐、化学热处理渗剂等，是影响热处理质量的另一重要因素，为此，选购前应有工艺材料质量保证单或合格证,同时，重要工艺材料推荐使用前按相关标准复检，其具体技术要求与推荐复检项目见下表16：
材料名称
技术要求
标准
特点
推荐复检项目
甲醇
纯度≥99。5％，水＜0。3％
GB683
弱的渗碳气氛,常用作稀释气体

乙醇
纯度≥90％,水＜0.5%
GB678
无色透明易挥发液体

灯用1号煤油
主要含石蜡烃、烷烃及芳香烃的混合物，芳香烃10--20％，硫≤0.04％
GB253
色度(重Cr酸钾溶液)1号

氨气
纯度≥95%,水和油杂质≤5%，干燥后水＜1％
GB536
无色气体,有强烈的刺激气味

普通淬火油
40℃运动粘度（15。3－35.2）×10－6m/s，闪点（开口）不低于160℃，水≤0。05%，腐蚀(T-3铜片）合格，冷却特性
JB/T6955

运动粘度，闪点，酸度，水分，腐蚀（T—3铜片)，冷却特性
氯化钠
氯化钠≥98。5%，硫酸盐≤0。10％铁≤0.01%，水不溶物≤0。05％， 水≤0。25％
JB/T9202
白色结晶粉末
纯度，PH值，硫酸根，硝酸根，水
氯化钾
氯化钾≥96。0％，硫酸盐≤0.10%,铁≤0.01%，水不溶物≤0.05％, 水≤0.25％
JB/T9202
白色结晶粉末
纯度，PH值，硫酸根，硝酸根，水
3、 热处理过程要求
4.1 原材料要求：
原材料的冶金质量对热处理质量影响很大，如钢中非金属夹杂物、白点、带状组织、严重的碳化物偏析、发裂等，不仅在热处理时易形成畸变开裂、硬度不足、软点等，而且对使用性能及使用寿命影响也很大；在材料管理上操作不规范（未作材料标识、使用前未作火花鉴别等)，造成混料、错料或非法材料代用等也是产生热处理不合格的主要原因，为此，必须做到要求如下：
（1） 应向供货单位要求提供原材料质保书(包括生产厂家、牌号、规格、供货状态等).
（2） 若需要材料代用，必须向我司产品开发部办理材料代用手续.
（3） 加强原材料管理,必须对原材料分类标识，防止混料，推荐使用前作火花鉴别等。
4。2 工艺参数控制:
严格按确定的《热处理作业检验指导书（或热处理工艺卡）》中具体工艺参数，包括热处理设备、装炉方式、装炉量、加热升温方式、加热温度、保温时间、冷却方式、冷却介质、冷却介质温度、渗剂种类、渗剂流量、感应加热温度、限时加热时间及电参数（阳极电压阳极电流、槽路电压等）；且按质量检验项目、标准与规范要求进行过程控制.
4。3 热处理常见缺陷与返修方法:
4.3。1渗碳（或碳氮共渗）件常见缺陷与返修方法，见下表17:
缺陷形式
返修方法
表层粗大块状或网状碳化物
1. 在降低碳势气氛下延长保温时间，重新淬火
2. 在高温加热扩散后再淬火
表层大量残留奥氏体
1. 冷处理
2. 高温回火后,重新加热淬火
3. 采用合适的加热温度，重新淬火
表面脱碳
1. 在活性合适的介质中补渗
2. 喷丸处理(适用于脱碳层≤0。02mm时）
表面非马氏体组织
提高淬火温度或适当延长淬火加热温度时间，使奥氏体均匀化,并采用较快的淬火冷却速度
反常组织
提高淬火温度或适当延长淬火加热温度时间，使奥氏体均匀化，并采用较快的淬火冷却速度
心部铁素体过多
按正常工艺重新加热淬火
渗层深度不够
补渗
渗层深度不均匀
降低使用或报废
表面硬度低
1. 表面碳浓度低者可补渗
2. 残奥多者可采用高温回火或淬火后补一次冷处理清除残留奥氏体
3. 表面有托氏体者可重新加热淬火
表面腐蚀和氧化
报废
开裂
报废
粗大碳氮化合物
严格控制碳势和氮势,特别共渗初期，必须严格控制氮的加入量
屈氏体网
提高加热淬火温度和采用冷却能力较强的淬火介质
黑色组织
重新加热淬火，加快冷却速度，或在黑色组织深度＜0。02mm，采用喷丸强化
备注:所有需要返修的次数不允许大于2次
4.3.2 渗氮件常见缺陷和返修方法，见下表18：
缺陷类型
返修方法
表面氧化色
1.低压喷细砂消除氧化色;2.于500—520℃再进行2-5小时氮化，炉冷时继续通氨200℃以下出炉
渗氮件变形超差
进行校直，再进行低温去应力处理
渗层出现网状或脉状氮化物
520—560℃进行扩散处理
渗氮层硬度低
进行一次补充氮化，工艺为：510℃，10小时，氨分解率20—30%
渗层太浅
严格按两段渗氮的第二段工艺进行一次氮化
渗氮层脆性大
进行一次退氮处理,工艺为：500—520℃，3—5小时，氨分解率≥80%
化合物层不致密，耐蚀性差，表面清理干净，再进行一次氮化
备注：所有需要返修的次数仅允许1次。
4。3.3 感应淬火缺陷与返修方法,见下表19：
缺陷名称
返修方法
表面硬度过高或过低
调整感应淬火工艺及感应器与零件间隙精度，经试件感应淬火，检验合格后再继续生产。
表面硬度不均匀
硬化层深度过浅
淬火开裂
畸变
4.3。4 返修前必须退火的要求:
若因质量问题而返修的零件，对渗碳淬火后的零件、感应淬火后的零件以及中碳钢或中碳合金钢淬火+低温回火的零件,返修前必须退火处理。
4.4 淬火后回火时间间隔要求与回火脆性防止：
4.4.1 所有零件为了防止淬火过程中的应力造成开裂，必须在淬火后8小时内进行回火。
4.4.2 淬火钢回火时，随着回火温度升高，其冲击韧性总的趋势是增大。但有一些钢在一定温度范围回火后，冲击韧性反而比在较低温度回火后显著下降。这种在回火过程中发生的脆性现象，称为回火脆性。常见的回火脆性可分为低温回火脆性和高温回火脆性。
4.4.2.1 低温回火脆性：
所有淬火钢（包括碳钢、合金钢)在200-400度回火后出现的脆性，通常称为低温回火脆性，或称为第一类回火脆性。因其与冷却速度无关,应尽量避免在该区温度范围内回火，或采用等温淬火代替来防止.
4.4.2.2 高温回火脆性：
以含有Cr、Ni、Mn、Si等元素为主的合金钢在450——650度回火后出现的脆性，通常称为高温回火脆性，或称为第二类回火脆性.因其与冷却速度无关，应采用快速冷却（油冷或水冷）来防止。
4.5紧固件“允许脱碳层深度”与去氢处理规定：
4。5。1 依据GB3098.1标准，紧固件性能等级与“允许脱碳层深度”对应关系如下：
性能等级
8。8
9.8
10.9
12。9
螺纹未脱碳层的最小高度，E
0.50H1
0。67H1
0.75H1
螺纹全脱碳层的最大深度，G
0。015mm
4.5.2 去氢处理:
氢脆的敏感性随紧固件的强度增加而增加,对10.9级及以上的外螺纹紧固件或表面淬硬的自攻螺钉系列类零件已经带有淬硬钢制垫圈的组合螺钉等在电镀后8小时内应进行去氢处理，其工艺如下：
在烘箱或回火炉中加热190——230℃，保温240分钟或以上，空冷。
4。6 薄钢板,尤其2mm厚的冲压件,渗碳层深的严格控制：
渗碳层深必须按其图纸要求控制，绝不允许大于0.4mm。
4。7 PPAP对热处理的要求:
做零件PPAP（以工序秩序）时，必须做零件热处理PPAP（以工序秩序）。
PPAP对热处理的要求包括：
4.7.1 原材料要提供质保证书，实物摆放整齐、标识清楚，下料前有原材料与零件材料核准记录.
4.7.2在热处理前必须对半成品零件材料与技术要求进行明显标识。
4.73必须完成《热处理作业检验指导书》制定，在进行热处理作业时,及时如实填写《生产记录》、《操作记录》。
4。7。4按《热处理作业检验指导书》要求提供零件质量检验记录。
4。7。5对零件质量检验记录的原始资料标识存档,保存有效期为2年。
4。8 对热处理生产的控制方式：
4。8。1必须按《热处理作业检验指导书》要求，在进行热处理作业时，及时如实填写《生产记录》、《操作记录》，且将热处理设备仪表记录纸、《生产记录》、《操作记录》及零件质量检验记录原始资料保存2年，以备零件质量问题发生时追溯.
4。9 热处理变形后的矫正:
零件经热处理后引起弯曲或翘曲变形超过图纸技术（或工艺)要求范围,必须校直；具体校正方法如下：
4。9。1 冷态校正,方法如下：
(1)冷压校直法：最常用的校正方法。
零件呈“C"状变形，使弯曲凸起部位向上，下面两端各放一个“V"型铁，在凸起部位上方施以静压,可造成适当的反向弯曲,静压力去除后，可使变形矫正过来。这种方法一般适用于低于HRC35，以及渗碳（或碳氮共渗)、渗氮（或氮碳共渗（软氮化））或感应淬火的硬化层小于零件直径或厚度的1/5的钢件。
同时，要求渗碳（或碳氮共渗）、渗氮（或氮碳共渗(软氮化）)或感应淬火件校直后进行去应力处理，其工艺为：在烘箱或回火炉中加热150--160℃，保温60分钟或以上，空冷。
(2）冷态正敲（正击)校直法：与冷压校直法原理基本相同，但施加外力是冲击方式,一般可用锤击.
（3)冷态反敲（反击）校直法：在室温下，用高硬度的锤子，连续敲击变形钢铁的凹处，敲击使钢件产生小面积塑性变形，凹面伸长，使变形矫正过来。这种方法主要适用于硬度大于HRC50的淬火件。
4。9.2 热态校正，方法如下:
（1)热压校直法：与冷压校直法原理相同，对难冷压校直且易断件整体加热或在受力最大部位进行局部加热至200℃再进行热压校直.
（2）局部烘热校直法.在钢件凸起部位用氧—-乙炔慢慢烘热，使淬火马氏体转变成回火马氏体，凸起部位收缩，从而使变形矫正过来。
(3)热态反敲（反击）校直法。敲击变形凹面,使凹面产生塑性伸长，把变形校正过来。
4.9.3 淬火压床校正：为了使零件（如轴承套圈）淬火冷却时减少变形，应放在淬火压床,使冷却时限制零件变形.
4。9.4 回火压床校正：对薄片零件(如割草机刀片）应放在压模中夹紧回火，达到校正目的。
4.10 现场管理
质量负责人对零件热处理质量负全面责任,应对生产现场不合格品(批次)管理，作标识（让步放行/返工/报废)以防止不合格品（批次）流入下道工序，造成热处理质量问题.
Page 8 of 8