热处理技术的要求确定

热处理技术要求一般是热处理质量检验的指标，在工件图样上标注得都比较简单。除了对硬度和畸变量有要求外，有的零件还有局部热处理要求。对于表面强化工件，硬化层深度和心部硬度也是技术要求的内容之一。热处理技术要求应以满足零件的使用性能为目标。

1.硬度 硬度是工件热处理最重要的质量检验指标，不少工件还是唯一的技术要求。这不仅是因为硬度试验快速、简便又不损坏工件，而且通过硬度值还可以推测其他的力学性能。某些热处理工艺参数也是根据工件所要求的硬度值确定的。因此合理地确定热处理后的硬度值将可为工件提供最佳的使用性能，对提高工件质量及延长其使用寿命都有重要作用。

设计人员在确定硬度时，通常是根据工件工作时所承受的载荷，计算出零件上的应力分布，考虑安全系数，提出对材料的强度要求，然后根据强度与硬度的关系，确定工件热处理后应具有的硬度值。确定硬度时，要避免照抄手册上的数据，应注重工件的实际工作条件和失效形式。例如相同的冷作模具，用在精度高的机床上时，要求模具硬度高些；如果机床精度差、模具工作时所受的冲击能量大，为避免崩刃或折断，适当降低模具硬度，则其使用寿命反而延长。用40CrEiMo或35CrMo制造的10t大型模锻锤的锤杆，误认为受到冲击能量很大，将硬度定得很低，然而寿命反而缩短。根据失效分析，锤杆属于疲劳断裂，在将锤杆硬度值由241～270HBW提高到38～43HRC后，其使用寿命大幅度提高。

2.其他力学性能指标 某些重要工件除了要求硬度值外，还必须规定其他的力学性能指标。

（1）强度与韧度的合理配合。通常钢铁材料的强度和韧度是互为消长的。对于结构零件，常用一次冲击值作为安全的判据，追求高韧度指标，而不惜牺牲强度，致使机械产品粗大笨重，寿命不长。相反对于工模具，为了提高耐磨性而追求高硬度和高强度（扭转强度），由于忽视了韧度对减少模具崩刃和折断的作用，故使用寿命也不长。因此应对零件的工作条件和失效形式进行调查分析，根据强度与韧度合理配合来确定零件应选用的强度和韧度指标。

（2）正确处理材料强度、结构强度和系统强度的关系。各种材料强度指标都是用标准试棒测得的，它取决于材料的组织状态（包括表面状态、残余应力和应力状态）；零件结构强度受尺寸因素及缺口效应的影响；而系统强度则与其他零件的相互作用有关。在这三者之间存在很大的差异，如材料的光滑试棒疲劳强度高，但实物的疲劳强度可能很低。因此，对某些重要零件，根据模拟试验结果来确定力学性能指标较为恰当。

（3）组合件的强度匹配要合理。大量试验及实际使用表明，当组合件（如蜗轮蜗杆、链条链轮、滚珠与套圈及传动齿轮等）达到最佳强度匹配时，使用寿命可延长。例如，滚珠比套圈的硬度应高2HRC，汽车后桥主动齿轮的表面硬度比被动齿轮应高2～5HRC。同一种钢材经同种方法处理成相同硬度的摩擦副，耐磨性最差。

（4）表面强化的零件，心、表强度应合理匹配。表面强化零件（如渗碳淬火、碳氮共渗淬火、渗氮、感应淬火等），当硬化层深度一定时，心部应具有适宜的强度，使心、表强度达到最优的匹配状态，以保证零件具有高的使用寿命。如果心部强度太低，过渡区容易产生疲劳源，导致疲劳性能下降；心部强度太高，表面残余压应力小，疲劳寿命也不长。

（5）环境介质的影响。在腐蚀、高温等特殊环境介质中工作的零件要采用相应的力学性能指标，如应力腐蚀门槛值K_1SCC、蠕变强度、持久强度σ^T_t等。

3.硬化层深度 硬化层深度的确定要考虑零件的使用性能、失效形式和节能等原则。

（1）以磨损失效为主的零件，应根据零件的设计寿命和磨损速度来确定硬化层深度，一般不宜过厚，特别是工模具的表面硬化层过深会引起崩刃或断裂。

（2）以疲劳破坏为主要失效形式的零件，应根据表面强化方法、心表强度、载荷形式及零件的形状尺寸等因素来确定硬化层深度，使其达到最佳硬化率。如渗碳和碳氮共渗齿轮，最佳硬化率为0.1～0.15。(https://www.xing528.com)

（3）为了热处理节能，硬化层不宜过深。有些资料对硬化层进行研究后认为，一般对渗碳淬火和高频感应淬火的硬化层规定偏深，如果能适当减少硬化层深度则可显著节约能耗。

4.显微组织的控制标准 各种材料经不同热处理后的显微组织可按国家标准或行业标准进行评定，如中碳钢和中碳合金钢马氏体评级，渗碳和碳氮共渗的碳化物、残留奥氏体、心部铁素体的评级等。在技术要求中要标明合格品应有的显微组织级别。对于这些标准，一是要严格执行，二是要根据零件的工作条件和失效形式通过试验对标准进行更新，使产品质量不断提高，尤其是当前关于组织与性能关系的研究成果很多，如淬火组织中铁素体形态及相对量对力学性能的影响，残留奥氏体利与弊的讨论，碳化物形态、数量及大小与强韧性关系的研究等，为进一步修正和完善各种显微组织评级标准提供了依据。但是也要防止不根据产品的实际情况，把一些不成熟的或片面的试验结果用作评级的依据，这对提高产品质量是不利的。

5.热处理允许畸变量 热处理畸变量是热处理质量的重要指标之一，是热处理质量控制的主要内容。设计人员应根据零件特点和工艺过程，合理提出热处理允许畸变量。尽管影响热处理畸变的因素很多，但是畸变还是有规律的。热处理工作者应根据热处理畸变的理论和实践，采取具体措施，使热处理畸变值不超过设计规定的技术要求。

（1）当热处理是工件加工过程的最后工序时，热处理畸变的允许值就是图样上规定的工件尺寸，而畸变量则要根据上道工序加工尺寸来确定。为此应与机加工部门协商，按照工件的畸变规律，热处理前进行尺寸的预修正，使热处理畸变正好处于合格范围内。

（2）当热处理是中间工序时，热处理前的加工余量应视为机加工余量和热处理畸变量之和。通常机加工余量易于确定，而热处理畸变量由于影响因素多，比较复杂，因此要为机械加工留出足够的加工余量，其余均可作为热处理允许畸变量。

6.工件结构对热处理工艺性能的影响 工件的结构、尺寸、形状对热处理畸变与开裂有很大影响。

（1）零件截面应力求均匀，以减少过渡区的应力集中及畸变开裂倾向。

（2）工件应尽量保持结构与材料成分和组织的对称性，以减少由于冷却不均引起的畸变。必要时可开工艺孔，以调整不同部位的冷却速度。

（3）工件应尽量避免尖锐棱角、沟槽等，台阶处要有圆角过渡。

（4）尽量减少工件上的孔、槽和筋（尤其是深孔、深槽、粗筋）。