熱處理缺陷種類和產(chǎn)生原因復(fù)雜多樣，其影響很大，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能和安全，所以準(zhǔn)確分析和判斷熱處理缺陷十分重要。熱處理缺陷分析從斷口分析人手，輔以化學(xué)成分分析、金相分析、力學(xué)性能試驗(yàn)、無損檢驗(yàn)等檢驗(yàn)方法，調(diào)查工藝過程，進(jìn)行必要的驗(yàn)證試驗(yàn)。最后將各種分析、試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，得出結(jié)論，并提出改進(jìn)措施。

1.      斷口分析在斷口分析技術(shù)中，最關(guān)鍵的兩項(xiàng)工作是斷口的選擇和斷口的觀察。對于斷裂原因的正確分析及斷口形貌的正確解釋，在很大程度上依靠于斷口樣品的正確選擇及斷口形貌的清晰程度。

在分析斷裂時(shí)，必須從斷裂零件中選取斷口樣品，不僅是為了縮小檢查范圍，而更重要的是為了尋找最先開裂的斷裂部位。另外，在取樣時(shí)不得損傷斷口表面，并使斷口保持干燥，防止污染。

裂紋分析常常要求對有裂紋的零件進(jìn)行部分破壞。對于這種情況，在打開裂紋之前，應(yīng)對零件進(jìn)行必要的檢查及測量，以確定零件的形態(tài)。常用的方法是對零件的開裂部位畫出輪廓草圖或進(jìn)行照相等。打開裂紋的方法很多，如拉開、扳開、壓開等。但無論是哪一種方法，都必須根據(jù)裂紋源的位置及裂紋的擴(kuò)展方向，來選擇受力點(diǎn)。一般情況下，都是在垂直裂紋擴(kuò)展方向加力，使帶有裂紋的零件形成斷口。

斷口觀察包括宏觀觀察和微觀觀察。斷口宏觀觀察主要是確定裂源位置及裂紋的擴(kuò)展方向；斷口微觀觀察是在宏觀觀察的基礎(chǔ)上，對裂源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)及最終斷裂區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)。應(yīng)用電子顯微鏡、電子探針、離子探針及俄歇譜儀等工具觀察或檢查微觀形貌特征、微量或痕量元素對斷裂的影響等，從而進(jìn)一步判斷和證實(shí)斷裂的性質(zhì)和方式。在斷口分析中，必須注意這兩者的結(jié)合。

（1）斷口的宏觀觀察 斷口的宏觀觀察是指用肉眼、放大鏡、光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡的低倍觀察。

首先用肉眼和放大鏡觀察斷裂零件的外貌。應(yīng)特別注意零件碎片的表面觀察，看看是否有加工缺陷（如刀痕、折疊、變形、縮頸及彎曲等）、是否存在產(chǎn)生應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)（如尖角、油孔等）以及表面損傷（如化學(xué)腐蝕、機(jī)械磨損等）。接著，根據(jù)斷口的宏觀特征來確定裂紋源及裂紋的擴(kuò)展方向。在此基礎(chǔ)上，將斷口按裂源區(qū)、裂紋緩慢擴(kuò)展區(qū)和裂紋快速擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡的低倍觀察，特別是裂源區(qū)要用實(shí)體顯微鏡進(jìn)行反復(fù)觀察，因?yàn)榱言赐c材料缺陷有聯(lián)系。

在斷口宏觀觀察時(shí)，還要注意斷口表面顏色。斷口表面顏色反映了開裂之后的過程和溫度，有利于判斷開裂時(shí)機(jī)。

（2）斷口的微觀觀察 斷口的微觀觀察通常是應(yīng)用電子顯微鏡。斷口的微觀觀察是在斷口宏觀觀察的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過對斷口的微觀觀察，除可進(jìn)一步澄清斷裂的路徑、斷裂的性質(zhì)、環(huán)境對斷裂的影響等因素外，還將找出斷裂的原因及其斷裂機(jī)理等因素。但是，在進(jìn)行微觀觀察時(shí)，要注意防止片面性，不能從局部的特征輕易地作出結(jié)論，必須進(jìn)行反復(fù)的觀察。對于各種顯微形貌特征，要有數(shù)量的概念或統(tǒng)計(jì)的概念，并且還要與宏觀觀察的情況結(jié)合起來，才能得出正確的判斷。

應(yīng)用掃描電鏡可直接檢查實(shí)物斷口表面，可以連續(xù)放大觀察，電子圖像立體感強(qiáng)。它是斷裂失效分析的最有力的工具。應(yīng)用透射電子顯微鏡不能直接檢查斷口表面，需要制作塑料一碳復(fù)型，且用重金屬投影增強(qiáng)反差。用于萃取復(fù)型的一個(gè)有效的輔助方法，是通過電子衍射技術(shù)鑒別第二相粒子或者腐蝕產(chǎn)物等。斷口上經(jīng)常有夾雜物、第二相、腐蝕產(chǎn)物等析出或生成，它們對構(gòu)件斷裂，尤其是沿晶斷裂影響顯著。因此，進(jìn)行物相分析，通常使用x射線衍射儀、電子顯微鏡電子衍射儀、離子質(zhì)譜儀等，對確定其結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成是很有必要的。

2.    化學(xué)分析

在熱處理缺陷分析中，為了查明材料是否符合規(guī)定要求，必須進(jìn)行化學(xué)成分分析，考察實(shí)際使用的材料成分與規(guī)定成分是否有偏差，使用材料是否有錯(cuò)誤。有時(shí)還需要對腐蝕表面沉積物、氧化物或者腐蝕產(chǎn)物，以及與被腐蝕材料接觸的介質(zhì)，進(jìn)行化學(xué)分析，以利于分析缺陷產(chǎn)生的原因。

化學(xué)分析包括常規(guī)的、局部的、表面的和微區(qū)的化學(xué)分析。在分析中應(yīng)當(dāng)注意常規(guī)成分報(bào)告中那些沒有規(guī)定限量的有害元素，例如，砷、銻、鉛、錫、鉍等是否超過限量。另外，還要注意氣體含量，例如氫、氧、氮等也不能超過一定的限量。在缺陷分析中，還經(jīng)常使用電子探針、俄歇譜儀、離子探針等儀器，來檢測腐蝕產(chǎn)物、表面化學(xué)元素組成、化學(xué)成分的局部偏析、微量及痕量元素等。

3.    金相檢驗(yàn)

金相檢驗(yàn)在熱處理缺陷分析中也是經(jīng)常應(yīng)用的一種重要手段，有些熱處理缺陷往往只需作金相檢驗(yàn)就可以查明損壞的原因。

金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要有晶粒的大小、組織形態(tài)、第二相粒子的大小及分布、晶界的變化、夾雜物、疏松、裂紋、脫碳等缺陷。特別應(yīng)注意晶界的檢驗(yàn)，是否有析出相、腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生。

檢查裂紋時(shí)，往往能從裂紋尖端的試樣得到最有價(jià)值的情報(bào)。由于它受環(huán)境介質(zhì)的影響較小，容易判別裂紋擴(kuò)展路徑的方式一穿晶型或沿晶型。

4.    力學(xué)性能試驗(yàn)

熱處理的目的就是使零件獲得要求的組織和性能，對機(jī)械零件主要的要求性能是力學(xué)性能，所以熱處理后，零件或隨爐試樣都要進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)檢查。力學(xué)性能試驗(yàn)（主要是硬度試驗(yàn)）也是對熱處理質(zhì)量情況的檢查；另外，力學(xué)性能試驗(yàn)還是考核零件材料是否合格的重要證據(jù)。因此，熱處理缺陷分析中力學(xué)性能試驗(yàn)具有重要作用。

力學(xué)性能試驗(yàn)除了硬度試驗(yàn)，有時(shí)還要進(jìn)行靜拉伸、沖擊、疲勞、斷裂韌度及高溫性能等試驗(yàn)。特別應(yīng)當(dāng)注意不同零件、不同部位力學(xué)性能的差異，是否達(dá)到技術(shù)條件要求。

5.      驗(yàn)證試驗(yàn)

驗(yàn)證試驗(yàn)是對熱處理缺陷分析初步結(jié)果的考核和證明，再現(xiàn)熱處理缺陷。通常是按原工藝和改進(jìn)工藝進(jìn)行對比試驗(yàn)，分析檢查技術(shù)條件要求的各項(xiàng)指標(biāo)。

6.      綜合分析
    對熱處理缺陷的各種檢查和試驗(yàn)所獲得的結(jié)果及試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，得出一種或幾種主要的原因，有時(shí)還要查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料及同類實(shí)例報(bào)告，作為參考借鑒，最終確定結(jié)論，并提出改進(jìn)措施。熱處理缺陷分析報(bào)告內(nèi)容如下：

1）概況。零件名稱、圖樣、使用材料、缺陷部位及宏觀形貌特征，零件的工藝流程。

2）試驗(yàn)結(jié)果及分析。斷口分析、化學(xué)成分分析、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能試驗(yàn)、其他試驗(yàn)或測試結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果分析和討論。

3）驗(yàn)證試驗(yàn)。模擬試驗(yàn)、擴(kuò)大試驗(yàn)。

4）結(jié)論。

5）改進(jìn)措施。

熱處理缺陷種類繁多，產(chǎn)生的原因多種多樣。因此，為了預(yù)防和挽救熱處理缺陷，首先要深人了解各種熱處理缺陷形態(tài)特征、產(chǎn)生原因和影響因素，準(zhǔn)確分析確定熱處理缺陷的性質(zhì)，提出切實(shí)可行的預(yù)防和改進(jìn)措施。更主要的是要從與熱處理有關(guān)的多方面著手解決，對熱處理前、熱處理中、熱處理后各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，這就是要對熱處理全過程進(jìn)行全面質(zhì)量控制。此外，還要加強(qiáng)對熱處理缺陷研究，深人研究各種熱處理缺陷產(chǎn)生的機(jī)理、新型熱處理工藝缺陷性質(zhì)，探討減少和避免熱處理缺陷新措施及補(bǔ)救方法。

梅塞爾火焰熱處理設(shè)備