论热处理工艺设计质量控制的几个环节

赵建发，孙朝霞，付明慧

（河北省特种设备监督检验研究院沧州分院，河北 沧州 061000）

1 引言

近年来，随着我国机械工业化水平的不断提高，不管是生产企业还是产品用户都对机械产品的性能提出了越来越高的要求。这一因素就致使在机械产品生产过程中，加工工艺必须要提升到一定水平，才能满足企业和用户的要求。热处理工艺作为机械产品加工的一门重要加工技术，只有掌握好热处理工艺过程中的质量控制，才能使机械材料的性能得到最大程度地发挥，从而提高生产企业的经济效益。

2 热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用

金属零件制造是现代工业生产的一个重要环节，在金属零件的制造过程中，热处理工作是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。

2.1 提高金属材料的切削性能和加工精度

在工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。通过预先热处理可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形[1]。

2.2 提高金属材料的断裂韧性

在金属进行工艺处理过程中，容易出现金属断裂情况。因此，提高金属的断裂韧性可以延长工件的使用寿命。金属材料的断裂韧性指断裂韧性表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。日常操作中，在对金属进行裂纹韧性的测试时发现，对金属进行热处理可以让金属的组织发生变化，从而提高金属材料的断裂韧性。对于不同的金属材料，我们可以通过控制不同的热处理的温度来提高金属材料的断裂韧性。

3 影响热处理工艺的因素

热处理过程的质量控制涉及处理过程中的各个环节的控制，比如操作人员的技术控制、零件材料控制、设备控制等。在操作过程中，只有把控好各个环节的控制，才能保证热处理工艺的完美性。

3.1 工件表面的氧化脱碳倾向控制

工件表面的质量直接影响着工件的使用寿命，工件表面质量降低后使得工件受疲劳程度下降，因此就缩短了工件的使用寿命。热处理工艺加热过程中，工件表面会出现氧化脱碳的倾向。工件表面氧化是指工件表面与氧气发生化学反应，致使工件表面附着一层氧化物。若氧化反应情况比较严重，可能导致工件表面淬硬程度下降。工件表面脱碳是指工件表层的含碳量降低。若工件表面脱碳倾向严重，就会影响工件的耐磨性。所以，热工艺处理过程中，工件表面氧化脱碳倾向严重，直接影响工件质量，导致工件使用寿命降低[2]。

影响工件表面氧化脱碳倾向的因素有以下几点：第一，热处理过程中的加热温度和时长，加热过程中温度越高，时间越久，工件表面的氧化脱碳倾向就越严重；第二，热处理过程中的加热设备和介质，热处理工艺设备按照有效加热区域的温度均匀性分为不同的等级，运用不同的设备进行热处理加工，则氧化程度也是不一样的，在有氧化性介质的情况下加热，则更容易发生氧化反应。

3.2 工件变形倾向控制

工件在进行热处理加工时，要进行加热和冷却两个环节。在这两个环节中，工件受温度的变化会发生热胀冷缩，使得工件内部组织发生变化，从而导致工件发生形状的改变和体积大小的改变。因此，工件在热处理过程中，工件变形的程度与淬火过程中温度的急速变化有很大的关联。

3.3 工件原材料质量控制

工件加工所采用的原材料对最后的成品质量也有很大的影响。因此，对工件原材料要进行严格的质量把关，按照相关程序，工件原材料质量把关应该具备两道程序，即初验和复验。工件加工原材料要在复验程序过关后才能真正进入加工环节，尤其在进行原材料更换或者被替代的情况下，更应加强对原材料的复验工作，以便生产出的产品满足设计和质量要求[3]。

3.4 检测过程控制

热处理工艺检测过程包括对仪器仪表的检测、炉温均匀性的检测、施工环境的检测以及对零件设备的检测。在热处理工艺施工过程中，一方面，所使用的仪器仪表和炉具等应该定期进行质量和安全检测，以保证在热处理过程中能够正常使用；另一方面，要加强对仪器仪表和炉具的维护，延长使用寿命，降低生产企业购买设备成本，从而提高生产企业的经济效益。对于热处理施工环境来说，一方面要保证热处理工艺所需要的特殊环境，例如，若想减弱工件表面的氧化反应，则需要在较少的氧化介质环境中进行；另一方面要做好施工现场的清理工作，保证良好的工作环境。

3.5 操作人员素质控制

工件在进行热处理加工后，工件的质量与操作人员的素质有极大的关系。因此，进行热处理操作的工作人员应具备专业的热处理理论知识和丰富的操作实践经验。首先，对于热处理操作人员要严格执行持证上岗的工作制度，相关的合格证件是证明该操作人员各项工作能力的基础。其次，要对热处理操作人员进行周期性地实践操作考核，以便操作人员在工作中能够不断钻研新的技术，促进热处理工艺水平的提升。

3.6 转变最终质量把关观念

热处理是通过改变材料组织使机械零件或产品获得所需性能并保证使用安全可靠的工艺过程，是机械制造工程的重要组成部分。热处理一旦出现质量问题所造成的负面影响和经济损失都很大。因此，需要采取特殊措施，实施全员、全面、全过程的质量控制。

在热处理加工过程中，其实每一个操作环节都可能对工件质量造成影响。但是，在机械生产企业，质量管理人员对工件质量的把关，则完全放在热处理工艺所有程序完成之后，对成品进行质量检测。成品完成后若检测质量不过关，则意味着热处理工艺所有的操作环节全部作废，这种情况导致操作人员的工作效率降低，重新返工的可能性加大，造成了极大的人员成本和原材料成本的浪费。因此，质量管理人员应转变只把质量把关放在最后的成品检验中，要对热处理工艺的每个环节进行质量把关。通过学习热处理标准的相关内容和借鉴热处理管理成功企业经验，将过去传统的单纯靠最终检验被动把关转变为以预防为主，规范操作，严格操作流程，运用科学生产技术。在产品质量把关中，实现全员参与和全过程监督，及时发现每个操作环节中存在的操作问题并及时进行调整，以保证最终产品的质量。因此，这样的质量把关模式将大大提高产品的质量，为企业降低人员耗时成本和耗材成本，从而提高企业的经济效益。

4 结语

综上所述，机械金属工件在进行热处理加工后，可以提高工件的使用性能、延长工件的使用寿命，控制好热处理工艺中的各个环节，从对工件原材料质量的把控到转变最终质量把关的观念，其间要不断提高技术操作人员的技能水平，严格控制热处理工艺的操作环境，做好仪器仪表和其他设备的维护工作，这样才能保证工件生产的质量和精度，降低人员耗时和耗材成本，从而保证企业的经济效益能够提高。