由于铁的晶体结构与石墨的晶体结构差异很大，而铁与渗碳体的晶体结构要接近一些，所以普通铸铁在一般铸造条件下只能得到白口铸铁，而不易获得灰铸铁。因此，必须通过添加合金元素和改善铸造工艺等手段来促进铸铁石墨化，形成灰铸铁。1．化学成分的影响碳、硅、锰、硫、磷对石墨化有不同影响。其中碳、硅、磷是促进石墨化的元素，锰和硫是阻碍石墨化的元素。在生产实际中，调整碳和硅的含量是控制铸铁组织和性能的基本措施之一。在一般铸造条件下，铸铁中较高的碳含量是石墨化的必要条件，保证一定量的硅是石墨化的充分条件，碳与硅含量越高越易石墨化。若碳、

与气体渗碳相比，碳氮共渗有如下优点：1)可以在较低温度下，及在同样时间内获得同样渗层深度；或在处理温度相同的情况下，共渗速度较快。2)碳氮共渗在工件表面、炉壁和发热体上不析出炭黑。3)处理后零件的耐磨性比渗碳的高。4)工件扭曲变形小。在渗剂一定的情况下，碳氮共渗温度与时间对渗层的组织结构影响规律已如前述。在具体生产条件下应根据零件工作条件、使用性能要求及渗层组织结构与性能的关系，再按前述规律确定，中温气体碳氮共渗工件的使用状态和渗碳淬火相近，一般都是共渗后直接淬火。因此，尽管氮的渗入能降低临界点，但考虑心部强度，一

淬火热处理工艺过程中零件出现变形是必然的，但零件出现表面裂纹导致表面或整体开裂是不允许的，一般作为废品处理（高碳钢淬火零件内部出现微裂纹，经回火后能消除的除外）。(1)引起变形和开裂的原因  在淬火加热时，由于零件热应力以及高温时材料强度降低，延展性增加会导致变形。对合金钢而言，由于其导热性较差，若加热速度太快，不仅零件变形大，甚至有开裂的危险。在冷却过程中由于热应力与组织应力的共同作用，零件常出现变形，有的甚至出现表面裂纹。热应力是在加热或冷却过程中，零件由表面至心部各层的加热或冷却速度不一样

经淬火热处理后零件硬度偏低和出现软点的主要原因是：1)亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中有残留铁素体。2)加热过程中钢件表面发生氧化、脱碳，淬火热处理后局部生成非马氏体组织。3)淬火热处理时，冷却速度不足或冷却不均匀，未全部得到马氏体组织。4)淬火介质不清洁，工作表面不干净，影响了工件的冷却速度，致使未能全部淬硬。正常情况下的材质及零件截面尺寸，为防止淬火热处理后零件硬度偏低最重要的是防止加热时零件表面脱碳，其中最有效的办法是采用可控气氛或真空加热。若在一般空气电阻炉中加热，在确保零件烧透及组织转变的前

金属材料渗碳热处理后的缺陷主要有以下几种：(1)黑色组织    在含Cr、Mn及Si等合金元素的渗碳钢渗碳淬火后，在深渗层表面组织中出现沿晶界呈现断续网状的黑色组织。钢渗碳淬火后在未经腐蚀的金相试样上可看到黑色组织，预防黑色组织的办法是注意渗碳炉的密封性能，降低炉气中的含氧量，一旦工件上出现黑色组织时，若其深度不超过0. 02mm，可以增加一道磨削工序，将其磨去，或进行表面喷丸处理。(2)反常组织    这种组织在前述过共析钢退火组织缺

准备工作1)铸件准备：铸件去应力退火前应将冒口、型砂等清除干净，气孔、砂眼的补焊及粗加工工序应按排在去应力退火前。2)设备（可采用箱式电炉、燃气炉及燃煤炉）准备：对使用的加热炉，应按有关设备操作规程检修，对燃料炉应清理主烟道、炉膛、燃烧室及燃烧嘴的灰分等。3)测温仪表准备。4)装炉：同炉装的铸件壁厚应力求接近，具有同一规范的铸件可装同一炉。铸件摆放应平稳并用支柱支撑。多层装炉应采用适当垫铁，使铸铁与炉底、铸件之间留有150~ 200mm的间距。每层铸件之间的垫铁位置应当相同，邻层之间不允许垫铁的位置相互错开，以免发

退火、正火件热处理工序的检验项目及要求如下：(1)硬度检验。按图样或客户要求进行。(2)变形检验。零件变形量原则上小于其加工余量的1/3~1/2，客户有要求的，按客户要求进行（校正工序应计费）。(3)金相检验。一般不做金相检验。精密件、重要件或客户要求进行的，应在工艺文件中注明，成批大量生产的可根据实际情况定期抽查，并根据技术要求按下列规定协商处理：1)碳素工具钢退火后的珠光体组织，应为2～4级（按GB/T 1298-2008第一级别图评定）不允许有连续网状碳化物。钢料尺寸≤60mm的≤2级；>6

1．硬度1)热处理零件均应根据图样要求和工艺规定进行硬度检验或抽检。2)以标准块校对硬度计，确认后方可进行测试硬度。3)检验硬度前，应将零件表面清理干净，去除氧化皮、脱碳层及毛刺等，且表面不应有明显的机械加工痕迹，被测零件的温度以室温为准，或略高于室温但以人手能稳稳抓住为限。4)硬度检测部位应根据工艺文件或由检验、工艺人员确定。淬火部位检查硬度不少于1处，每处不少于3点，不均匀度应在要求的范围内。被测零件直径小于Φ38mm时应予修正。5)一般的正火、退火件、调质件采用布氏硬度计检验；对于尺寸较大者可用锤击式硬度检验

(1)外观质量1)锻件和热轧钢材表面不允许有裂纹、折叠、结疤、白点、过大的圆度等外观缺陷，因为当这些缺陷度大于粗加工余量时，将是热处理裂纹的起源。2)冷拔钢和银亮钢，更不允许有表面缺陷存在，因为这类钢加工余量小。如对弹簧钢来说，表面缺陷将使弹簧寿命显著降低。(2)化学成分1)当钢中有害元素磷、硫增加时，如硫含量为0.04%（质量分数）时淬火后易产生裂纹，锰含量>0.5%（质量分数）时也易淬裂（淬水的工件）。2)有些元素虽是微量元素，但会使钢的热处理规范大不相同，如炼钢时脱氧剂用Al则其微粒熔点高，在钢中起细化

热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力，对工件的形状，尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时，便引起工件的变形，超过材料的强度极限时就会使工件开裂，这是它有害的一面，应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布，就可以提高零件的机械性能和使用寿命，变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律，使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。工件在加热和冷却过程中，由于表层和心部的冷却速度和时间的

淬火件热处理按照工序有五大检验项目，下面就详细介绍淬火件热处理工序的检验项目以及要求。(1)零件淬火前的检查1)是否符合工艺路线及工艺规程的要求；2)有无缺陷（变形、裂纹、碰伤等）；3)钢材是否符图；4)客户是否有其他要求。(2)硬度检验1)有关硬度检验参照前面规定执行。2)零件淬火后，回火前其硬度值应≥要求硬度中的中限。3)小零件淬火后不允许有软点，大件（直径或厚度> 80mm）允许有少量软点。4)整体加热、局部淬火的零件，或局部加热淬火的零件，淬火部位的尺寸范围允许有一定的偏差，应与客户具体协商（但

调质处理是指淬火后高温回火的热处理方法。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。回火索氏体(tempered sorbite)是马氏体于回火时形成的，在光学镜相显微镜下放大500~600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡

1)质管部门负责执行质量检验工作，在热处理车间（工段或小组）设立检验站，进行日常质量检验工作。2)质检工作以专业检验员为主，与生产工人的自检、互检相结合。3)在承接业务时，应首先对零件进行外观目测检验，有无裂纹、碰伤、锈蚀斑点。还应调查制件的原材料，预先热处理、铸造工艺是否恰当，制件尺寸及加工余量是否与图样相符合，有变形要求的要检查来时的原始变形情况。经修复的模具（堆焊、补焊、砂光等）等制件，应说明修复情况并检查登记备查，必要时应进行探伤检查等。4)检验人员应按照图样技术条件、标准、工艺文件、规定的检验项目与方法等

渗碳件热处理工序的检验项目及要求如下：1)试样应与零件材料相同，批次相同。试样直径> 10mm，表面粗糙度应在Ra3.2μm以下。有吊装小孔的，对于批量较小件，亦可直接用工件检验。2)渗碳层深度。按产品图样规定，渗碳层深度包括共析层、共析层过渡（亚共析层），其中过共析层+共析层为渗层总深度的50%～70%。测量方法：合金钢：从试样表面测至心部组织处；碳素钢：从试样表面测至过渡区1/2处。3)渗碳层组织。平衡状态下，渗碳的显微组织为珠光体+少量网状碳化物，网状碳化物不超过4级（按20Cr钢渗碳网状碳化物标准评定

在实际生产中，设计人员有时只注意到如何使零件的结构、形状及尺寸适合部件机构的需要，而往往忽视了零件在热处理过程中因其结构和加工工艺不合理给热处理工序带来的不便，以致引起淬火变形甚至开裂，使零件报废。因此，在机械设计时，必须充分考虑淬火零件的结构、形状及各部分的尺寸以及加工工艺与热处理工艺性的关系。1)在设计淬火零件的结构、形状及尺寸时，应掌握以下原则：在零件设计过程中，要在尖角、棱角地方倒角，如图1所示。因为尖角、棱角部分是淬火时应力最为集中地方，往往成为淬火裂纹的起点。图1  开工艺孔避免淬火变形、开裂

金属材料常见渗氮缺陷及其原因主要有以下几方面：(1)硬度偏低。生产实践中，工件渗氮后其表面硬度有时达不到工艺规定的要求，轻者可以返工，重者则造成报废。造成硬度偏低的原因通常有：1)设备方面。如系统漏气造成氧化。2)材料方面。如材料选择不合理。3)前期热处理。如基体硬度太低，表面脱碳严重等。4)工件预处理不彻底。如进炉前的清洁方式不当及清洁度不够。5)工艺方面。如渗氮温度过高或过低，时间短或氮浓度不足等。(2)硬度和渗层不均匀。主要原因有：装炉方式不合理，气压调节不当，渗氮处理期间温度不均匀，炉内气流不合理。(3)渗

真空热处理技术是近些年发展起来的一种新型的热处理技术，它所具备的特点，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加热氧化和脱碳，真空脱气或除气，消除氢脆，从而提高模具零件的塑性、韧性和疲劳强度。真空加热缓慢、零件内外温差较小等因素，决定了真空热处理工艺造成的零件变形小等。按采用的冷却介质不同，真空淬火可分为真空油冷淬火、真空气冷淬火、真空水冷淬火和真空硝盐等温淬火。模具真空热处理中主要应用的是真空油冷淬火、真空气冷淬火和真空回火。为保持工件真空加热的优良特性，淬火介质和冷却工艺的选择及制订非常重要，模具淬火过程主要采用油

真空热处理炉有如下特点：(1)严格的真空密封。金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行，因此，获得和维持炉子原定的漏气率，保证真空炉的工作真空度，对确保零件真空热处理的质量非常重要。所以真空热处理炉的一个关键问题，就是要有可靠的真空密封结构。为了保证真空炉的真空性能，在真空热处理炉结构设计中必须遵循一个基本原则，就是炉体必须采用气密焊接，同时在炉体上尽量少开或者不开孔，少采用或者避免采用动密封结构，以尽量减少真空泄漏的可能性。安装在真空炉体上的部件、附件，例如水冷电极、热电偶导出装置等也都必须设计密封结构。(2

汽车、拖拉机齿轮主要分装在变速器和差速器中。在变速器中，通过齿轮改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比；在差速器中，通过齿轮来增大扭转力矩并调节左右两车轮的转速，通过齿轮将发动机的动力传到主动轮，驱动汽车、拖拉机运行。汽车、拖拉机齿轮的工作载荷比机床齿轮要大得多，因此对其耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧度等方面的要求均比机床齿轮高。实践证明，汽车、拖拉机齿轮选用渗碳钢制造并经渗碳处理后使用是较为合适的。以JN-150型载货汽车（载重量为8000kg）变速器中第二轴的二、三档齿轮为例进行分析。(1)选择用钢。汽车、拖拉机

过共析碳钢，高碳合金工具钢在退火热处理时加热温度过高，冷却速度太慢，会沿奥氏体晶界析出网状渗碳体（碳化物）。毛坯始锻温度太高，锻后冷却速度太慢也会出现网状碳化物。在目前生产中应严控加热温度和冷却速度。出现网状组织可加热到Accm以上保温，然后空冷后正火消除，若正火后晶粒还粗大，应进行球化退火。也可以在调质后重新退火消除。亚共析钢网状铁素体也是由于加热温度高，缓冷时在晶界析出而形成。45钢完全退火时若温度高，时间过长，铁素体会沿晶界分布，同时还会有针状或块状铁素体向晶界内分布，形成魏氏组织状态的网状组织。除采取工艺措