常用馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為0. 1%~0.45%，鉻含量為12%~14%（質(zhì)量分數(shù)），屬于鉻不銹鋼，通常指Cr13型不銹鋼。典型鋼號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。這類鋼一般用來制作既能承受載荷，又需要耐蝕性的各種閥門、泵等零件，以及一些不銹工具等。為提高耐蝕性，馬氏體不銹鋼碳的質(zhì)量分數(shù)都控制在很低范圍，一般不超過0. 4%。碳的質(zhì)量分數(shù)越低，鋼的耐蝕性就越好，碳的質(zhì)量分數(shù)越高，基體中碳的質(zhì)量分數(shù)就越高，則鋼的強度和硬度就越高；碳的質(zhì)量分數(shù)越高，形成鉻的碳化物量也就越多，其耐蝕性就變得越差。

低溫形變等溫淬火熱處理工藝可用于含合金元素略低的鋼種。首先將鋼料加熱至奧氏體化溫度，然后在下貝氏體區(qū)域進行形變，隨之等溫轉(zhuǎn)變，得到貝氏體組織。采用低溫形變等溫淬火后，工件可以得到中等強度和較好的韌性。低溫形變熱處理的強韌化機制如下：1)由于奧氏體是過冷到500~600℃前后變形，且變形量較大，所以奧氏體受到嚴重扭曲，并產(chǎn)生了大量亞晶、次亞晶和數(shù)量很大的位錯，使鋼材強度大幅度提高。2)在變形的同時析出很多超微細的碳（氮）化物，這些碳（氮）化物以高度彌散狀態(tài)沉淀在位錯周圍，阻止位錯運動，對位錯起到釘扎作用，從而大大地提

由于鐵的晶體結(jié)構(gòu)與石墨的晶體結(jié)構(gòu)差異很大，而鐵與滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)要接近一些，所以普通鑄鐵在一般鑄造條件下只能得到白口鑄鐵，而不易獲得灰鑄鐵。因此，必須通過添加合金元素和改善鑄造工藝等手段來促進鑄鐵石墨化，形成灰鑄鐵。1．化學(xué)成分的影響碳、硅、錳、硫、磷對石墨化有不同影響。其中碳、硅、磷是促進石墨化的元素，錳和硫是阻礙石墨化的元素。在生產(chǎn)實際中，調(diào)整碳和硅的含量是控制鑄鐵組織和性能的基本措施之一。在一般鑄造條件下，鑄鐵中較高的碳含量是石墨化的必要條件，保證一定量的硅是石墨化的充分條件，碳與硅含量越高越易石墨化。若碳、

與氣體滲碳相比，碳氮共滲有如下優(yōu)點：1)可以在較低溫度下，及在同樣時間內(nèi)獲得同樣滲層深度；或在處理溫度相同的情況下，共滲速度較快。2)碳氮共滲在工件表面、爐壁和發(fā)熱體上不析出炭黑。3)處理后零件的耐磨性比滲碳的高。4)工件扭曲變形小。在滲劑一定的情況下，碳氮共滲溫度與時間對滲層的組織結(jié)構(gòu)影響規(guī)律已如前述。在具體生產(chǎn)條件下應(yīng)根據(jù)零件工作條件、使用性能要求及滲層組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，再按前述規(guī)律確定，中溫氣體碳氮共滲工件的使用狀態(tài)和滲碳淬火相近，一般都是共滲后直接淬火。因此，盡管氮的滲入能降低臨界點，但考慮心部強度，一

淬火熱處理工藝過程中零件出現(xiàn)變形是必然的，但零件出現(xiàn)表面裂紋導(dǎo)致表面或整體開裂是不允許的，一般作為廢品處理（高碳鋼淬火零件內(nèi)部出現(xiàn)微裂紋，經(jīng)回火后能消除的除外）。(1)引起變形和開裂的原因  在淬火加熱時，由于零件熱應(yīng)力以及高溫時材料強度降低，延展性增加會導(dǎo)致變形。對合金鋼而言，由于其導(dǎo)熱性較差，若加熱速度太快，不僅零件變形大，甚至有開裂的危險。在冷卻過程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的共同作用，零件常出現(xiàn)變形，有的甚至出現(xiàn)表面裂紋。熱應(yīng)力是在加熱或冷卻過程中，零件由表面至心部各層的加熱或冷卻速度不一樣

經(jīng)淬火熱處理后零件硬度偏低和出現(xiàn)軟點的主要原因是：1)亞共析鋼加熱溫度低或保溫時間不充分，淬火組織中有殘留鐵素體。2)加熱過程中鋼件表面發(fā)生氧化、脫碳，淬火熱處理后局部生成非馬氏體組織。3)淬火熱處理時，冷卻速度不足或冷卻不均勻，未全部得到馬氏體組織。4)淬火介質(zhì)不清潔，工作表面不干凈，影響了工件的冷卻速度，致使未能全部淬硬。正常情況下的材質(zhì)及零件截面尺寸，為防止淬火熱處理后零件硬度偏低最重要的是防止加熱時零件表面脫碳，其中最有效的辦法是采用可控氣氛或真空加熱。若在一般空氣電阻爐中加熱，在確保零件燒透及組織轉(zhuǎn)變的前

金屬材料滲碳熱處理后的缺陷主要有以下幾種：(1)黑色組織    在含Cr、Mn及Si等合金元素的滲碳鋼滲碳淬火后，在深滲層表面組織中出現(xiàn)沿晶界呈現(xiàn)斷續(xù)網(wǎng)狀的黑色組織。鋼滲碳淬火后在未經(jīng)腐蝕的金相試樣上可看到黑色組織，預(yù)防黑色組織的辦法是注意滲碳爐的密封性能，降低爐氣中的含氧量，一旦工件上出現(xiàn)黑色組織時，若其深度不超過0. 02mm，可以增加一道磨削工序，將其磨去，或進行表面噴丸處理。(2)反常組織    這種組織在前述過共析鋼退火組織缺

準備工作1)鑄件準備：鑄件去應(yīng)力退火前應(yīng)將冒口、型砂等清除干凈，氣孔、砂眼的補焊及粗加工工序應(yīng)按排在去應(yīng)力退火前。2)設(shè)備（可采用箱式電爐、燃氣爐及燃煤爐）準備：對使用的加熱爐，應(yīng)按有關(guān)設(shè)備操作規(guī)程檢修，對燃料爐應(yīng)清理主煙道、爐膛、燃燒室及燃燒嘴的灰分等。3)測溫儀表準備。4)裝爐：同爐裝的鑄件壁厚應(yīng)力求接近，具有同一規(guī)范的鑄件可裝同一爐。鑄件擺放應(yīng)平穩(wěn)并用支柱支撐。多層裝爐應(yīng)采用適當(dāng)墊鐵，使鑄鐵與爐底、鑄件之間留有150~ 200mm的間距。每層鑄件之間的墊鐵位置應(yīng)當(dāng)相同，鄰層之間不允許墊鐵的位置相互錯開，以免發(fā)

退火、正火件熱處理工序的檢驗項目及要求如下：(1)硬度檢驗。按圖樣或客戶要求進行。(2)變形檢驗。零件變形量原則上小于其加工余量的1/3~1/2，客戶有要求的，按客戶要求進行（校正工序應(yīng)計費）。(3)金相檢驗。一般不做金相檢驗。精密件、重要件或客戶要求進行的，應(yīng)在工藝文件中注明，成批大量生產(chǎn)的可根據(jù)實際情況定期抽查，并根據(jù)技術(shù)要求按下列規(guī)定協(xié)商處理：1)碳素工具鋼退火后的珠光體組織，應(yīng)為2～4級（按GB/T 1298-2008第一級別圖評定）不允許有連續(xù)網(wǎng)狀碳化物。鋼料尺寸≤60mm的≤2級；>6

1．硬度1)熱處理零件均應(yīng)根據(jù)圖樣要求和工藝規(guī)定進行硬度檢驗或抽檢。2)以標準塊校對硬度計，確認后方可進行測試硬度。3)檢驗硬度前，應(yīng)將零件表面清理干凈，去除氧化皮、脫碳層及毛刺等，且表面不應(yīng)有明顯的機械加工痕跡，被測零件的溫度以室溫為準，或略高于室溫但以人手能穩(wěn)穩(wěn)抓住為限。4)硬度檢測部位應(yīng)根據(jù)工藝文件或由檢驗、工藝人員確定。淬火部位檢查硬度不少于1處，每處不少于3點，不均勻度應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。被測零件直徑小于Φ38mm時應(yīng)予修正。5)一般的正火、退火件、調(diào)質(zhì)件采用布氏硬度計檢驗；對于尺寸較大者可用錘擊式硬度檢驗

(1)外觀質(zhì)量1)鍛件和熱軋鋼材表面不允許有裂紋、折疊、結(jié)疤、白點、過大的圓度等外觀缺陷，因為當(dāng)這些缺陷度大于粗加工余量時，將是熱處理裂紋的起源。2)冷拔鋼和銀亮鋼，更不允許有表面缺陷存在，因為這類鋼加工余量小。如對彈簧鋼來說，表面缺陷將使彈簧壽命顯著降低。(2)化學(xué)成分1)當(dāng)鋼中有害元素磷、硫增加時，如硫含量為0.04%（質(zhì)量分數(shù)）時淬火后易產(chǎn)生裂紋，錳含量>0.5%（質(zhì)量分數(shù)）時也易淬裂（淬水的工件）。2)有些元素雖是微量元素，但會使鋼的熱處理規(guī)范大不相同，如煉鋼時脫氧劑用Al則其微粒熔點高，在鋼中起細化

熱處理殘余力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力，對工件的形狀，尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強度時，便引起工件的變形，超過材料的強度極限時就會使工件開裂，這是它有害的一面，應(yīng)當(dāng)減少和消除。但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布，就可以提高零件的機械性能和使用壽命，變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應(yīng)力的分布和變化規(guī)律，使之合理分布對提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠的實際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。工件在加熱和冷卻過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時間的

淬火件熱處理按照工序有五大檢驗項目，下面就詳細介紹淬火件熱處理工序的檢驗項目以及要求。(1)零件淬火前的檢查1)是否符合工藝路線及工藝規(guī)程的要求；2)有無缺陷（變形、裂紋、碰傷等）；3)鋼材是否符圖；4)客戶是否有其他要求。(2)硬度檢驗1)有關(guān)硬度檢驗參照前面規(guī)定執(zhí)行。2)零件淬火后，回火前其硬度值應(yīng)≥要求硬度中的中限。3)小零件淬火后不允許有軟點，大件（直徑或厚度> 80mm）允許有少量軟點。4)整體加熱、局部淬火的零件，或局部加熱淬火的零件，淬火部位的尺寸范圍允許有一定的偏差，應(yīng)與客戶具體協(xié)商（但

調(diào)質(zhì)處理是指淬火后高溫回火的熱處理方法。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體?；鼗鹚魇象w(tempered sorbite)是馬氏體于回火時形成的，在光學(xué)鏡相顯微鏡下放大500~600倍以上才能分辨出來，其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的復(fù)合組織。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵素體與粒狀碳化物的混合物。此時的鐵素體已基本無碳的過飽和度，碳化物也為穩(wěn)定型碳化物。常溫下是一種平衡

1)質(zhì)管部門負責(zé)執(zhí)行質(zhì)量檢驗工作，在熱處理車間（工段或小組）設(shè)立檢驗站，進行日常質(zhì)量檢驗工作。2)質(zhì)檢工作以專業(yè)檢驗員為主，與生產(chǎn)工人的自檢、互檢相結(jié)合。3)在承接業(yè)務(wù)時，應(yīng)首先對零件進行外觀目測檢驗，有無裂紋、碰傷、銹蝕斑點。還應(yīng)調(diào)查制件的原材料，預(yù)先熱處理、鑄造工藝是否恰當(dāng)，制件尺寸及加工余量是否與圖樣相符合，有變形要求的要檢查來時的原始變形情況。經(jīng)修復(fù)的模具（堆焊、補焊、砂光等）等制件，應(yīng)說明修復(fù)情況并檢查登記備查，必要時應(yīng)進行探傷檢查等。4)檢驗人員應(yīng)按照圖樣技術(shù)條件、標準、工藝文件、規(guī)定的檢驗項目與方法等

滲碳件熱處理工序的檢驗項目及要求如下：1)試樣應(yīng)與零件材料相同，批次相同。試樣直徑> 10mm，表面粗糙度應(yīng)在Ra3.2μm以下。有吊裝小孔的，對于批量較小件，亦可直接用工件檢驗。2)滲碳層深度。按產(chǎn)品圖樣規(guī)定，滲碳層深度包括共析層、共析層過渡（亞共析層），其中過共析層+共析層為滲層總深度的50%～70%。測量方法：合金鋼：從試樣表面測至心部組織處；碳素鋼：從試樣表面測至過渡區(qū)1/2處。3)滲碳層組織。平衡狀態(tài)下，滲碳的顯微組織為珠光體+少量網(wǎng)狀碳化物，網(wǎng)狀碳化物不超過4級（按20Cr鋼滲碳網(wǎng)狀碳化物標準評定

在實際生產(chǎn)中，設(shè)計人員有時只注意到如何使零件的結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸適合部件機構(gòu)的需要，而往往忽視了零件在熱處理過程中因其結(jié)構(gòu)和加工工藝不合理給熱處理工序帶來的不便，以致引起淬火變形甚至開裂，使零件報廢。因此，在機械設(shè)計時，必須充分考慮淬火零件的結(jié)構(gòu)、形狀及各部分的尺寸以及加工工藝與熱處理工藝性的關(guān)系。1)在設(shè)計淬火零件的結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸時，應(yīng)掌握以下原則：在零件設(shè)計過程中，要在尖角、棱角地方倒角，如圖1所示。因為尖角、棱角部分是淬火時應(yīng)力最為集中地方，往往成為淬火裂紋的起點。圖1  開工藝孔避免淬火變形、開裂

金屬材料常見滲氮缺陷及其原因主要有以下幾方面：(1)硬度偏低。生產(chǎn)實踐中，工件滲氮后其表面硬度有時達不到工藝規(guī)定的要求，輕者可以返工，重者則造成報廢。造成硬度偏低的原因通常有：1)設(shè)備方面。如系統(tǒng)漏氣造成氧化。2)材料方面。如材料選擇不合理。3)前期熱處理。如基體硬度太低，表面脫碳嚴重等。4)工件預(yù)處理不徹底。如進爐前的清潔方式不當(dāng)及清潔度不夠。5)工藝方面。如滲氮溫度過高或過低，時間短或氮濃度不足等。(2)硬度和滲層不均勻。主要原因有：裝爐方式不合理，氣壓調(diào)節(jié)不當(dāng)，滲氮處理期間溫度不均勻，爐內(nèi)氣流不合理。(3)滲

真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù)，它所具備的特點，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加熱氧化和脫碳，真空脫氣或除氣，消除氫脆，從而提高模具零件的塑性、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素，決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。按采用的冷卻介質(zhì)不同，真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。模具真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件真空加熱的優(yōu)良特性，淬火介質(zhì)和冷卻工藝的選擇及制訂非常重要，模具淬火過程主要采用油

真空熱處理爐有如下特點：(1)嚴格的真空密封。金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內(nèi)進行，因此，獲得和維持爐子原定的漏氣率，保證真空爐的工作真空度，對確保零件真空熱處理的質(zhì)量非常重要。所以真空熱處理爐的一個關(guān)鍵問題，就是要有可靠的真空密封結(jié)構(gòu)。為了保證真空爐的真空性能，在真空熱處理爐結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須遵循一個基本原則，就是爐體必須采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少開或者不開孔，少采用或者避免采用動密封結(jié)構(gòu)，以盡量減少真空泄漏的可能性。安裝在真空爐體上的部件、附件，例如水冷電極、熱電偶導(dǎo)出裝置等也都必須設(shè)計密封結(jié)構(gòu)。(2