热处理工艺-应用
（一）热处理工艺与机械零件设计的关系
机械零件设计与热处理工艺的关系，表现 在零件所选用材料和对热处理技术要求是 否合理，以及零件结构设计是否便于热处 理工艺的实现。
（1）根据零件服役条件合理选择材料
设计者往往根据材料手册提供的性能数据 是否符合使用要求来选择材料，但往往忽 略零件尺寸对性能的影响，致使在实际生 产中工件经热处理后，机械性能达不到要 求。
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（c）对于尺寸较大的碳素钢和低合金钢调质件，由于尺寸超 过该材料可淬硬的范围，因而淬火后甚至表层也得不到马氏 体组织。对这类工件一般以正火加“高温回火”(目的主要是 去应力)为宜。这样工艺简单，变形较少。如果由于淬透性 不足，根本满足不了设计性能要求，应该改用淬透性较高的 钢材。
（d）对工、模具，一般均要求完全淬透， 为了保证其热处理 效果，必须考虑所选用材料淬透性是否合乎要求。
（a）对整个截面均匀承载零件，要求心部至少有50%马氏体。 对重要的零件，例如柴油机连杆及连杆螺栓，甚至要求心部 有95%以上的马氏体。此时宜选择高淬透性的钢种。
（b）对于某些轴类零件，它们承受弯曲、扭转等复合应力的作 用。在这类零件的截面上应力分布是不均匀的，最大应力发 生在轴的表层，而轴的中心受力很小。对这类零件心部没有 必要得到100%马氏体，一般只要求自表面的3/4半径或1/2半 径处淬硬就行。此时可选择淬透性低的钢种。
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④采用封闭、对称结构。零件形状为开口 的或不对称结构时，淬火时淬火应力分布 不均，易引起变形。为了减少变形，应尽 可能采用封闭对称结构。
⑤对形状复杂或截面尺寸变化较大的零件, 尽可能采用组合结构或镶拼结构。
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（二）热加工工艺对热处理的影响
（1）锻造加热温度对热处理质量的影响： 如果锻造加热温度过高而使锻造后带有过热缺陷，那么这种
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（3）锻造变形不均匀性对热处理的影响 锻造成形时，零件各部分变形度不同，特
别是在终锻温度较低时，将在同一零件内 部造成组织不均匀性和应力分布的不均匀, 如果不加以消除，在淬火时容易导致淬火 变形和开裂。一般在淬火前应进行退火或 正火以消除这种不均匀性。
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（三）切削加工对热处理的影响
3.4.2 热处理在机械零件制造中的综合运用
一、机械零件 热处理工艺的设计
热处理工艺是整个机器零件和工模具制造工艺的 一部分。 最佳的热处理工艺方案，应该既能满足设计及使 用性能的要求，而且具有最高的劳动生产率，最 少的工序周转和最佳的经济效果。 因此，为了设计最佳热处理工艺方案，不仅要对 各种热处理工艺有深入的了解和熟练的掌握，而 且对机械零件的设计，零件的加工工艺过程要有 充分的了解。
过热缺陷由于晶内织构作用,用一般正火的方法很难消除,因 而在最终热处理时往往出现淬火组织晶粒粗大,冲击韧性降低 。化学热处理淬火后渗层中出现粗大马氏体针等缺陷。 防止这种缺陷的产生,应该以严格限制锻造加热温度为主。一 旦产生这种缺陷以后,应该采用高于普通正火温度的适当加热 温度正火,使在这温度下发生奥氏体再结晶,破坏其晶内织构, 而又不发生晶粒长大。也可以采用多次加热正火来消除。
为了消除因切削应力而造成的变形，在淬火之前应附加一 次或数次消除应力处理，同时对切削刀痕应严加控制。
热处理可以改善材料的切削加工性能，以提高加工后的表 面光洁度，提高刀具寿命。一般结构钢热处理后硬度为HB l87—220的切削性能最好。
切削加工对热处理质量也有重要影响。切削加工进刀量大 引起工件产生切削应力，热处理后产生变形。切削加工光 洁度差，特别是有较深尖锐的刀痕时，常在这些地方产生 淬火裂纹。表面硬化处理(表面淬火或渗碳等)后的零件，磨 削加工时，若进刀量过大会产生磨削裂纹。
（e）表面硬化处理零件，如高频淬火、渗碳、渗氮等，如何 在表面造成有利的残余压应力,这也和设计有关。这包括钢 的淬透性、心部含碳量、硬化层深度与截面尺寸比等的选择
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（2）零件结构设计要符合热处理工艺性的要求
零件结构的设计，直接影响热处理工艺的实 现。如果零件结构设计不合理,有可能使有些 要求淬硬的工作表面不能淬火；有些零件的 热处理变形、开裂很难避免。因此设计工作 者在进行零件结构设计时,应充分注意该种结 构的热处理工艺性如何。从热处理工艺性考 虑,在进行零件结构设计时,应注意下列几点：
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①在零件热处理加热和冷却时要便于装卡、 吊挂。在不影响工件使用性能条件下，在工 件上应开一些工艺孔。
②有利于热处理时均匀加热和冷却。
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③避免尖角、棱角。零件的尖角和棱角部 分是淬火应力集中的地方，往往成为淬火 裂纹的起点；在高频加热表面淬火时，这 些地方极易过热；在渗碳、渗氮时，棱角 部分容易浓度过高，产生脆性。因此，在 零件结构设计时应避免尖角、棱角。
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（2）锻造比不足或锻打方法不当对热处理质量的影响
高速工具钢、高铬模具钢等含有粗大共晶碳化物,由于锻造 比不足或交叉反复锻打次数不够，使共晶碳化物呈严重带 状、网络状或大块状存在。在碳化物集中处，热处理加热 时容易过热，严重者甚至发生过烧。同时由于碳化物形成 元素集中于碳化物中，而且碳化物粗大，淬火加热时很难 溶解，固溶于奥氏体中的碳和合金元素量降低，从而降低 了淬火回火后的硬度及红硬性。碳化物的不均匀分布，容 易产生淬火时应力集中，导致淬火裂纹，并降低钢材热处 理后的强度和韧性。共晶碳化物的不均匀分布，不能用热 处理方法消除，只能用锻打的办法。
热处理工艺-应用以45钢源自例：试棒直径（mm） <25（完全淬透）
50 125
淬火后表面硬度（HRC） >58 41 24
因此，在零件设计时应该注意实际淬火效 果，不能仅凭手册上简单的性能数据。因 为手册上所保证的机械性能只是对一定尺 寸大小以下的试棒而言。
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对调质处理工件，应该根据零件承载情况，对淬硬层深度提 出具体要求，并根据淬硬层要求及工件截面尺寸，选择所用 钢材。