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  熱處理過程中加熱是方式之一,在這個過程中因為加熱不當(dāng)可能造成以下缺陷:
    ①由于介質(zhì)影響使坯料外層組織化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷,如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。
    ②由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷,如過熱、過燒和未熱透等。
    ③由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均,引起內(nèi)應(yīng)力(如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力)過大而產(chǎn)生的坯料開裂等。下面介紹其中幾種常見的缺陷,其余的可見有關(guān)的實例。
    1.脫碳
    脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。
    脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳。
    脫碳使零件的強度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱,見實例14、刀。關(guān)于脫碳的詳細介紹見第三章第一節(jié)。
    2.增碳
    經(jīng)油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時增碳層厚度達1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達1%(質(zhì)量分數(shù))左右,局部點含碳量甚至超過2%(質(zhì)量分數(shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。
    這主要是在油爐加熱的情況下,當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時,由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳氣氛,從而產(chǎn)生表面增碳的效果,見實例12、13。
    增碳使鍛件的機械加工性能變壞,切削時易打刀。
    3.過熱
    過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時間太長,或由于熱效應(yīng)使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
    碳鋼(亞共析或過共析鋼)過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過熱之后,往往出現(xiàn)晶內(nèi)織構(gòu),工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后,出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學(xué)性能降低,尤其是沖擊韌度。
    一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復(fù),這種過熱常被稱之為不穩(wěn)定過熱;而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴重過熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過熱組織不能完全消除,這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。
    關(guān)于過熱的詳細介紹見第三章第三節(jié)和實例8、9、10、15、16、55、88、90、92。
    4.過燒
    過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時間過長,爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯(lián)系,使材料的塑性急劇降低。過燒嚴重的金屬,撤粗時輕輕一擊就裂,拔長時將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。
    過燒與過熱沒有嚴格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。對碳鋼來說,過燒時晶界熔化、嚴重氧化工模具鋼(高速鋼、Cr12型鋼等)過燒時,晶界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金過燒時出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復(fù)熔球等。鍛件過燒后,往往無法挽救,只好報廢,見實例17、18、50、65、66。
    5.加熱裂紋
    在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時,如果低溫階段加熱速度過快,則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應(yīng)力的數(shù)值超過坯料的強度極限,就會產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個斷面裂開,見實例49。
    6.銅脆
    銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時,有淡黃色的銅(或銅的固溶體)沿晶界分布。
    坯料加熱時,如爐內(nèi)殘存氧化銅屑,在高溫下氧化鋼還原為自由銅,熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴展,削弱了晶粒間的聯(lián)系。另外,鋼中含銅量較高[>2%(質(zhì)量分數(shù))]時,如在氧化性氣氛中加熱,在氧化鐵皮下形成富銅層,也引起鋼脆。

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