热处理质量管理培训资料

热处理质量管理1一、背景、目的二、热处理的历史三、热处理的主要监视系统过程控制四、热处理主要性能指标与常见缺陷五、热处理常用质量管理工具六、热处理案例七、拜托事项时间17.05/26品保部杨清泉热处理质量管理2一、背景、目的背景：热处理是机械制造中对金属材料部品的性能起重要作用的工程，在SDH的摩托车部品有很多在制造过程中都离不开热处理工程，在以往我司发生的重大市场不良和纳入检验不良中都有很多是热处理工程不良导致的。基于此，需要强化对热处理质量的意识与管理，杜绝热处理不良的发生。目的：通过对热处理质量管理的知识的认知强化对热处理质量的意识与管理，提升热处理质量管理体系和质量保证能力，杜绝热处理不良的发生。热处理质量管理3二、热处理历史热处理产生热处理是随生产力发展而发展的，是古代冶金技术发展的结果，是作为冶金技术的一部分，后来逐渐发展成一门学科的。西汉西方产业革命后当铸铁出现，为了提高其韧性的问题，出现了铸铁的柔化处理（石墨化退火和脱碳退火）这一最早热处理工艺，在春秋时期（公元前770~公元前470年）发展成熟。铁器时代新中国成立后战国中、晚期伴随着炼钢技术的发展，热处理技术也发展到相当的水平。在出土这一时期的兵器中发现曾进行过正火、淬火及回火处理。局部热处理和渗碳技术也已应用（出土的西汉中期中山靖王刘胜的佩剑内层含碳量为0.05％，表面含碳量却高达0.6％以上，有一定的碳浓度梯度）。汉代的文字记载的热处理技术包括一般淬火技术、淬火介质及渗碳工艺等，几乎涉及热处理技术的各个方面。说明热处理技术已经发展到非常高超的程度。在国外，热处理技术的出现比我国晚很多，但在产业革命后的发展时期，却得到了迅猛的发展，光学显微镜的出现大大推动了热处理技术的发展，组织转变的临界点的发现和Fe-C平衡图的建立为热处理技术提供了科学依据。热处理从此形成了一门较完整的科学。但在长期的封建统治过程中，我国的热处理技术在相当长的时间内处于停滞不前，有的技术甚至失传，直到解放以后才逐渐重新发展起来。热处理质量管理4三、热处理主要监视系统过程控制3.1热电偶1.非消耗性2.在需要时热电偶应随时更换，如未通过SAT测试或已损坏的热电偶；但热电偶至少应按上述要求进行更换。3.廉金属热电偶不应再校准。4.B型、R型和S型贵金属热电偶可用再校准代替更换。5.不适用于负载传感热电偶。（见表3.1.4和3.1.5）热处理质量管理51.校准二级标准热电偶时应同时使用一个标准一级热电偶和一个一级标准设备。2.应用仅限于温度均匀性、系统准确度、控制、记录、监视及加载热电偶的校准。3.R型或S型贵金属热电偶应依照NIST（或等同的）相应标准进行校准，不允许误差。4.廉金属热电偶不应再校准。热处理质量管理6廉金属热电偶不应再校准。热处理质量管理71.廉金属热电偶不应再校准。（1）3.1.3热电偶的再利用：应记录每一个热电偶投入使用的日期。3.1及表3.1.5指出了再利用的要求。3.1.3.1热电偶的一次“使用”定义为热电偶的加热和冷却的一次循环（见术语表）。热电偶的最大使用次数见表3.1.5。3.1.3.2已损坏的消耗性或非消耗性廉金属SAT和TUS热电偶不应再使用。3.1.3.3在使用K型和E型测试热电偶时，插入深度应等于或大于以前任意一次使用时的插入深度。热处理质量管理81.包括作为控制热电偶使用的负载传感热电偶。2.当非消耗性廉金属热电偶在高于980℃使用时，最大使用次数是90次，90次应包含热电偶之前或之后在任何温度读数下工作的次数。3.用于TUS和SAT的非消耗性廉金属热电偶，如果缺少使用次数的记录，应于6个月后更换。4.用于负载传感的消耗性廉金属热电偶，在未呈现可视劣化现象的情况下允许使用多次。要求书面记录说明已遵守相应操作规定。5.用于负载传感的非消耗性廉金属热电偶，在未呈现可视劣化现象的情况下允许使用多次。要求书面记录说明已遵守相应操作规定。热处理质量管理93.2仪器使用1.如仪器使用一级标准校准（多点校准）且按方法A每季度一次SAT测试，则允许每半年一次校准。热处理质量管理10例：探测法A绘图记录仪880℃（A）控制仪器870℃（B）测试仪器880℃超温保护零件或原料炉内工作区炉壁超温热电偶控制热电偶测试热电偶导线3.3系统准确度测试(SAT)-1.1℃901.1℃+0.1℃-0.5℃901.5℃900℃计算得出SAT差值（A）-(E)真实测试温度（E）=（B）+（C）+（D）测试仪器修正因子（D）测试热电偶修正因子（C）测试仪器温度（B）控制仪器温度（A）例：可接受的系统准确度测试（SAT）探测法-A热处理质量管理11-1.1℃901.1℃+0.1℃-0.5℃901.5℃900℃计算得出SAT差值（A）-(E)真实测试温度（E）=（B）+（C）+（D）测试仪器修正因子（D）测试热电偶修正因子（C）测试仪器温度（B）测试仪器显示控制热电偶温度（A）例：可接受的系统准确度测试（SAT）探测法-B例：探测法B绘图记录仪880℃控制仪器870℃（B）测试仪器880℃超温保护零件或原料炉内工作区炉壁超温热电偶控制热电偶测试热电偶870℃（A）测试仪器导线注：测试仪器A与测试仪器B通常为同样的测试仪器热处理质量管理12-1℃610℃606℃+5℃605℃600℃与初始差值Δ偏差（E）-(D)-(C)每月检测时长期安装的监视温度（E）每月检测时控制温度（D）初始差值Δ（C）=(B)-(A)校准时长期安装的监视温度（B）仪器校准时控制温度（A）例：可接受的系统准确度测试（SAT）比较法例：比较法注1：建议在仪器校准时的初始温度或接近该温度时进行比较检测注2：常驻热电偶与超温热电偶可为相同的热电偶绘图记录仪880℃（A,D）控制仪器870℃（B,E）常驻热电偶监视器880℃超温保护零件或原料炉内工作区炉壁超温热电偶控制热电偶常驻热电偶热处理质量管理133.3.5系统准确度测试报告应包含以下内容•被测热电偶的型号•测试热电偶的型号•测试仪器的型号•测试日期及时间•观察到的控制仪器读数•观察到的测试仪器读数•测试热电偶与测试仪器的修正因子•已修正的测试仪器读数•计算得到的系统准确度测试差值•测试合格或测试失败的判定•测试技术人员的资质•外部校准公司（如适用）•热处理组织负责人最后签名完成测试热处理质量管理14表3.3.1系统准确度测试要求±1℃（2,3）每月一次B型、R型及S型贵金属K型、N型、J型及E型廉金属比较法±5℃（1,3）每季度一次B型、R型及S型贵金属K型、N型、J型及E型廉金属探测法允许的SAT最大差要求SAT测试频率SAT传感器类型方法1.计算得出的SAT差值的最大值。2.与初始差值Δ的最大偏差。3.因修正SAT误差而给予的总补偿/偏倚不应超过2.0℃，该许可补偿/偏倚不同于分配于校准误差或TUS的补偿/偏倚。热处理质量管理153.4温度均匀性测试（TUS）表3.4.1TUS测试热电偶（容积法）95热电偶数量0.1~8.5m30.1m3工作空间容积注1：对容积大于8.5m3的炉子，每增多3m3要至少增加一个热电偶。例如，17.5m3的炉子，应至少使用12个热电偶。注2：分配给修正偏态TUS的补偿/偏倚的总和不应超过2℃。该可允许的补偿/偏倚不同于分配给校准或系统准确度测试（SAT）误差的补偿/偏倚。热处理质量管理16代表热电偶位置图3.4.1TUS测试热电偶位置图热处理质量管理17表3.4.2TUS测试热电偶的数量及位置（平面法）注1：两个TUS热电偶的位置应在工作区角落的50mm内，一个TUS热电偶应位于中心位置，其他的TUS热电偶应均匀分布于垂直于输送方向的一个平面内。注2：四个TUS热电偶的位置应在工作区角落的50mm内，其他的TUS热电偶应位中心位置和于垂直于输送方向的一个平面的中心对称分布。热处理质量管理183.4.9TUS报告：温度均匀性性测试报告应包含以下项目•炉子的型号、名称或编号•TUS方法•测试温度（一个或多个）•TUS热电偶数量及位置识别点，包括一份三维空间的分布图表，或对所有负载、料架或布置的详细描述或照片•TUS热电偶校准报告，包括校准日期和每一个可调整的采集通道或输入的修正因子•所有TUS热电偶在每一个测试温度的已修正读数，读数应标识为已修正或未修正•该TUS的任何限制条件或局限性•测试公司资质（如不是内部测试）热处理质量管理193.4.9TUS报告：温度均匀性性测试报告应包含以下项目（续）•进行TUS测试的技术员姓名及签名•测试的开始/结束时间和开始/结束日期•应识别适用的数据收集时间或保温时段•测试用的测试设备型号编号•控制设备可调参数，如PID值•炉子测试热电偶的任何灾难性失效的记录•对所有测试区域使用的所有TUS热电偶和控制热电偶的时间和温度记载数据，控制热电偶的数据应由相关的过程记录仪或过程数据获取系统产生•测试通过或不合格的判定•每一个测试温度最终增加或减少的读数总结•热处理组织负责人最后签名结束测试热处理质量管理20四、热处理主要性能与常见缺陷—性能热处理质量管理21附图：端淬试验试样、试验装置及端淬曲线的测定4.时效：经过固溶处理和冷形变加工的某些合金在常温或较高的温度下保持一段时间，其性能随时间而变化的现象。性能变化通常是强度和硬度增高，塑性和韧性下降。*时效趋势：一般用机械性能或硬度在常温或较高的温度下随着时间的延长而变化的曲线，零件的时效趋势往往给工程上带来很大的伤害，如精密零件不能保持精度、软磁性材料失去磁性、某些薄壁零件在库存中发生裂纹等5.其他常见性能指标：硬度、组织、硬化层深、抗拉强度······热处理质量管理22四、热处理主要性能与常见缺陷—缺陷4.1退火、正火缺陷4.1.2黑脆☆症状：碳素工具钢或低合金工具钢退火后，出现硬度虽然很低，但脆性很大，一折就断，断口呈灰黑色，所以叫黑脆；☆原因：由于退火温度过高，保温时间过长，冷却缓慢，以及钢种存在的利于石墨化的成分，使珠光体转变时部分渗碳体转变成石墨导致。黑脆的工件不能返修。4.1.1过烧由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废；4.1.3粗大魏氏组织☆原因：正火或退火钢中出现粗大的魏氏组织是由于加热温度过高导致，可以通过正火返修来消除。热处理质量管理234.1.5网状组织☆不良影响：降低钢的机械性能，并且在淬火加热时很难消除网状渗碳体。☆原因：加热温度过高，冷却速度过慢所引起的网状铁素体和网状渗碳体。※重新正火可以消除4.1.4反常组织☆特征：在亚共析钢中，在先共析铁素体晶界上有粗大的渗碳体存在；在过共析钢中，在先共析渗碳体周围有很宽的铁素体条，先共析渗碳体网也很宽。☆原因：亚共析钢和过共析钢退火冷却时，在临界冷却开始点（Ar1）附近冷却过慢，尤其是在略低于此点的温度停留时间过长导致，因为出现的组织和正常组织相反，所以叫反常组织。※重新退火可以消除热处理质量管理244.1.7退火硬度过高☆原因：加热温度过高，冷却速度较快。※重新退火可以消除4.2淬火、回火缺陷4.2.1淬火变形、开裂☆淬火变形的原因：①淬火前后组织变化引起的体积变形，体积涨缩，但外形不变；②热应力引起的形状变形，长缩小，短膨胀；③组织应力引起的形状变形，短缩小，长更胀。☆淬火开裂的原因：淬火时的淬火应力超过钢材的断裂强度，如工件内存在着非金属夹杂物等缺陷，则该处强度减弱，在淬火应力作用下，也会导致开裂4.1.6球化不均匀☆症状：二次渗碳体呈粗大块状分布。☆原因：球化退火前没有消除网状渗碳体，在球化退火时聚集而成。※进行正火和一次球化退火可以消除热处理质量管理25☆淬火变形、开裂的预防措施：①尽量做到均匀加热和正确加热；②正确选择冷却方法和冷却介质；③正确选择工件浸入淬火介质的方式和运动方向；④进行及时、正确的回火。4.2.2硬度不均匀☆硬度不均匀（淬火软点）的原因：①工件表面有氧化皮及污垢等；②淬火介质中有杂质；③冷却介质搅动不够，使工件淬火冷却时冷却不均；④渗碳件表面碳浓度不均；⑤淬火前原始组织不均匀，有偏析等。4.2.3回火脆性☆第一类回火脆性是由