論熱處理工藝設(shè)計質(zhì)量控制的幾個環(huán)節(jié)

趙建發(fā)，孫朝霞，付明慧

（河北省特種設(shè)備監(jiān)督檢驗研究院滄州分院，河北 滄州 061000）

1 引言

近年來，隨著我國機械工業(yè)化水平的不斷提高，不管是生產(chǎn)企業(yè)還是產(chǎn)品用戶都對機械產(chǎn)品的性能提出了越來越高的要求。這一因素就致使在機械產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，加工工藝必須要提升到一定水平，才能滿足企業(yè)和用戶的要求。熱處理工藝作為機械產(chǎn)品加工的一門重要加工技術(shù)，只有掌握好熱處理工藝過程中的質(zhì)量控制，才能使機械材料的性能得到最大程度地發(fā)揮，從而提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用

金屬零件制造是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，在金屬零件的制造過程中，熱處理工作是提高其制造水平的重要措施。在設(shè)計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。

2.1 提高金屬材料的切削性能和加工精度

在工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產(chǎn)生不同程度的光潔度。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態(tài)，這就要用到預(yù)先熱處理。通過預(yù)先熱處理可以消除或減少冶金及熱加工過程產(chǎn)生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態(tài)，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形[1]。

2.2 提高金屬材料的斷裂韌性

在金屬進行工藝處理過程中，容易出現(xiàn)金屬斷裂情況。因此，提高金屬的斷裂韌性可以延長工件的使用壽命。金屬材料的斷裂韌性指斷裂韌性表征材料阻止裂紋擴展的能力，是度量材料的韌性好壞的一個定量指標。日常操作中，在對金屬進行裂紋韌性的測試時發(fā)現(xiàn)，對金屬進行熱處理可以讓金屬的組織發(fā)生變化，從而提高金屬材料的斷裂韌性。對于不同的金屬材料，我們可以通過控制不同的熱處理的溫度來提高金屬材料的斷裂韌性。

3 影響熱處理工藝的因素

熱處理過程的質(zhì)量控制涉及處理過程中的各個環(huán)節(jié)的控制，比如操作人員的技術(shù)控制、零件材料控制、設(shè)備控制等。在操作過程中，只有把控好各個環(huán)節(jié)的控制，才能保證熱處理工藝的完美性。

3.1 工件表面的氧化脫碳傾向控制

工件表面的質(zhì)量直接影響著工件的使用壽命，工件表面質(zhì)量降低后使得工件受疲勞程度下降，因此就縮短了工件的使用壽命。熱處理工藝加熱過程中，工件表面會出現(xiàn)氧化脫碳的傾向。工件表面氧化是指工件表面與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使工件表面附著一層氧化物。若氧化反應(yīng)情況比較嚴重，可能導(dǎo)致工件表面淬硬程度下降。工件表面脫碳是指工件表層的含碳量降低。若工件表面脫碳傾向嚴重，就會影響工件的耐磨性。所以，熱工藝處理過程中，工件表面氧化脫碳傾向嚴重，直接影響工件質(zhì)量，導(dǎo)致工件使用壽命降低[2]。

影響工件表面氧化脫碳傾向的因素有以下幾點：第一，熱處理過程中的加熱溫度和時長，加熱過程中溫度越高，時間越久，工件表面的氧化脫碳傾向就越嚴重；第二，熱處理過程中的加熱設(shè)備和介質(zhì)，熱處理工藝設(shè)備按照有效加熱區(qū)域的溫度均勻性分為不同的等級，運用不同的設(shè)備進行熱處理加工，則氧化程度也是不一樣的，在有氧化性介質(zhì)的情況下加熱，則更容易發(fā)生氧化反應(yīng)。

3.2 工件變形傾向控制

工件在進行熱處理加工時，要進行加熱和冷卻兩個環(huán)節(jié)。在這兩個環(huán)節(jié)中，工件受溫度的變化會發(fā)生熱脹冷縮，使得工件內(nèi)部組織發(fā)生變化，從而導(dǎo)致工件發(fā)生形狀的改變和體積大小的改變。因此，工件在熱處理過程中，工件變形的程度與淬火過程中溫度的急速變化有很大的關(guān)聯(lián)。

3.3 工件原材料質(zhì)量控制

工件加工所采用的原材料對最后的成品質(zhì)量也有很大的影響。因此，對工件原材料要進行嚴格的質(zhì)量把關(guān)，按照相關(guān)程序，工件原材料質(zhì)量把關(guān)應(yīng)該具備兩道程序，即初驗和復(fù)驗。工件加工原材料要在復(fù)驗程序過關(guān)后才能真正進入加工環(huán)節(jié)，尤其在進行原材料更換或者被替代的情況下，更應(yīng)加強對原材料的復(fù)驗工作，以便生產(chǎn)出的產(chǎn)品滿足設(shè)計和質(zhì)量要求[3]。

3.4 檢測過程控制

熱處理工藝檢測過程包括對儀器儀表的檢測、爐溫均勻性的檢測、施工環(huán)境的檢測以及對零件設(shè)備的檢測。在熱處理工藝施工過程中，一方面，所使用的儀器儀表和爐具等應(yīng)該定期進行質(zhì)量和安全檢測，以保證在熱處理過程中能夠正常使用；另一方面，要加強對儀器儀表和爐具的維護，延長使用壽命，降低生產(chǎn)企業(yè)購買設(shè)備成本，從而提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。對于熱處理施工環(huán)境來說，一方面要保證熱處理工藝所需要的特殊環(huán)境，例如，若想減弱工件表面的氧化反應(yīng)，則需要在較少的氧化介質(zhì)環(huán)境中進行；另一方面要做好施工現(xiàn)場的清理工作，保證良好的工作環(huán)境。

3.5 操作人員素質(zhì)控制

工件在進行熱處理加工后，工件的質(zhì)量與操作人員的素質(zhì)有極大的關(guān)系。因此，進行熱處理操作的工作人員應(yīng)具備專業(yè)的熱處理理論知識和豐富的操作實踐經(jīng)驗。首先，對于熱處理操作人員要嚴格執(zhí)行持證上崗的工作制度，相關(guān)的合格證件是證明該操作人員各項工作能力的基礎(chǔ)。其次，要對熱處理操作人員進行周期性地實踐操作考核，以便操作人員在工作中能夠不斷鉆研新的技術(shù)，促進熱處理工藝水平的提升。

3.6 轉(zhuǎn)變最終質(zhì)量把關(guān)觀念

熱處理是通過改變材料組織使機械零件或產(chǎn)品獲得所需性能并保證使用安全可靠的工藝過程，是機械制造工程的重要組成部分。熱處理一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題所造成的負面影響和經(jīng)濟損失都很大。因此，需要采取特殊措施，實施全員、全面、全過程的質(zhì)量控制。

在熱處理加工過程中，其實每一個操作環(huán)節(jié)都可能對工件質(zhì)量造成影響。但是，在機械生產(chǎn)企業(yè)，質(zhì)量管理人員對工件質(zhì)量的把關(guān)，則完全放在熱處理工藝所有程序完成之后，對成品進行質(zhì)量檢測。成品完成后若檢測質(zhì)量不過關(guān)，則意味著熱處理工藝所有的操作環(huán)節(jié)全部作廢，這種情況導(dǎo)致操作人員的工作效率降低，重新返工的可能性加大，造成了極大的人員成本和原材料成本的浪費。因此，質(zhì)量管理人員應(yīng)轉(zhuǎn)變只把質(zhì)量把關(guān)放在最后的成品檢驗中，要對熱處理工藝的每個環(huán)節(jié)進行質(zhì)量把關(guān)。通過學(xué)習(xí)熱處理標準的相關(guān)內(nèi)容和借鑒熱處理管理成功企業(yè)經(jīng)驗，將過去傳統(tǒng)的單純靠最終檢驗被動把關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)橐灶A(yù)防為主，規(guī)范操作，嚴格操作流程，運用科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)。在產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)中，實現(xiàn)全員參與和全過程監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)每個操作環(huán)節(jié)中存在的操作問題并及時進行調(diào)整，以保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，這樣的質(zhì)量把關(guān)模式將大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量，為企業(yè)降低人員耗時成本和耗材成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

綜上所述，機械金屬工件在進行熱處理加工后，可以提高工件的使用性能、延長工件的使用壽命，控制好熱處理工藝中的各個環(huán)節(jié)，從對工件原材料質(zhì)量的把控到轉(zhuǎn)變最終質(zhì)量把關(guān)的觀念，其間要不斷提高技術(shù)操作人員的技能水平，嚴格控制熱處理工藝的操作環(huán)境，做好儀器儀表和其他設(shè)備的維護工作，這樣才能保證工件生產(chǎn)的質(zhì)量和精度，降低人員耗時和耗材成本，從而保證企業(yè)的經(jīng)濟效益能夠提高。