辽 宁 工 业 大 学
材料工艺学 课程设计（论文）
题目：40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺设计
院（系）： 专业班级： 学
号
：
材料学院
学生姓名： 指导教师
起止时间： 2014-6-30~2014-7-10
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：新能源学院 教研室：材料科学教研室 学 号 学生姓名 专业班级 材料 课程设计（论 文）40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺设计 题 目 一、课设要求 熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进行零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺理论基础，选择设备、仪表和工夹具，阐述40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理质量检验项目、内容及要求；阐明40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理常见缺陷的预防及补救方法；给出所用参考文献。 二、课设任务 1. 40CrNiMo钢汽轮机主轴调质材料的选择（要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料）； 2.40CrNiMo钢汽轮机主轴调质相应的C曲线； 3.给出40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热加工工艺流程图； 4.制定40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺。 三、设计说明书要求 设计说明书包括三大部分：1）概述；2）工艺设计；3）参考文献。设计说明书结构见《工艺设计模板》。 集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论1.5天，设计7天：1）概述0.5天，2）服役条件与性能要求0.5天，3）失效形式、材料的选择0.5天，4）结构形状与热处理工艺性0.5天，5）冷热加工工序安排0.5天，6）工艺流程图0.5天，7）热处理工艺设计2天，8）工艺的理论基础、原则0.5天，9）设计工夹具0.5天，10）可能出现的问题分析及防止措施0.5天，11）热处理质量分析0.5天，设计验收1天。 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 课程设计（论文）要求与任务 工作计划 指导教师评语及成绩 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）
前 言
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
调质钢是结构钢中使用最广泛的一类钢，用于各类机器上的结构零件。如紧固件、传动轴、齿轮等。要求具有很好的综合机械性能，较高的强度，稳定的室温性能，良好的塑性和韧性。
由于确定调质硬度确定调质零件的硬度时要注意到零件的工作条件和零件的形状要求硬度值高，抗拉强度、屈服强度和光滑样品的疲劳强度高，但是塑性指标降低，脆性破坏倾向和应力集中的敏感性增加，因此，当零件上有起应力集中作用的缺口时，为使应力分布均匀、减少应力集中，这时较低的硬度反而可以获得较高的疲劳性能。为了满足上述性能要求，调质钢选用，铬镍钼钢（40CrNiMo）。
40CrNiMo钢的锻件进行正火＋高温回火，加热到正火温度、保温回火：加热到正火温度、保温一定时间空冷，随后入炉进行高温回火、调质，加热到淬火温度、保温一定时间出炉淬火＋油冷，按照回火温度进行一次回火。在进行调质钱先进行正火＋高温回火；装炉温度≤650℃升温到880℃，保温18min出炉空冷，随后入井式回火炉加热到650℃左右保温15min；然后调质装炉温度≤650℃升温到860℃，保温180℃，出炉8％盐水冷20s左右，然后入N32号油冷却到室温，立即回火590℃×240min出炉油冷。使工件的淬透性提高了，并满足力学性能的要求。
本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计40CrNiMo钢汽轮机主轴调质回火时效热处理工艺技术，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺方法。
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目 录
1 40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺设计概述 ................................................................ 1 2 40CrNiMo钢汽轮机主轴调质服役条件、失效形式 ................................................................ 1
2.1 服役条件 ............................................................ 1 2.2 失效形式 ............................................................ 2 3 40CrNiMo钢汽轮机主轴材料选择及技术要求 ........................................................................ 2 4 40CrNiMo钢汽轮机主轴材料的C曲线 ...................................................................................... 3 5 40CrNiMo钢汽轮机加工工艺流程图 ........................................................................................ 5 6 40CrNiMo钢汽轮机热处理工艺曲线 ........................................................................................ 6
6.1 淬火热处理工艺曲线 ................................................. 7 6.2 回火热处理工艺曲线 ................................................. 7 6.3 等温退火热处理工艺曲线 .............................................. 8 7 40CrNiMo钢等温退火、淬火、回火工艺理论 ........................................................................ 9
7.1淬火工艺原理 ......................................................... 9 7.2回火工艺原理 ........................................................ 10 8 选择设备、仪表和工夹具 ....................................................................................................... 11
8.1设备 ................................................................ 11 8.3设计工夹具 .......................................................... 12 9 40CrNiMo钢热处理质量检验项目、内容及要求 .................................................................. 13
9.1外观检查 ............................................................ 13 9.2硬度检查 ............................................................ 13 9.3金相组织检查 ........................................................ 13 10 40CrNiMo钢热处理常见缺陷的预防及补救方法 ................................................................ 14
10.1 力学性能不合格 .................................................... 14 10.3 裂纹 .............................................................. 14 10.7 渗碳层太深，渗碳浓度太高 .......................................... 15 10.8 渗碳层中浓渡过低或深度不够 ........................................ 15 10.9 渗碳层的深度不均，浓度不平均 ...................................... 15 10.10淬火后工件表面有大量的残余奥氏体 .................................. 15 11 参考文献 ................................................................................................................................. 16
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1 40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理工艺设计概述
40CrNiMo钢汽轮机主轴的热处理包括锻造、正火、粗加工、调质、精加工、等温淬火处理。等温淬火加热至850℃奥氏体化，在220～240℃进行等温淬火，等温停留90min，出炉用热水进行清理，得到的组织层均匀分布的下贝氏体＋少量回火马氏体。最终的热处理使淬火层较深且不易脱落，综合机械性能提高。
热处理不仅可以改善钢的加工性能，更重要的是可以改善其使用性能，特别显著地提高钢的机械性能，延长其使用寿命。我们知道，不同化学成分的材料可以具有不同的机械性能，而同一种化学成分的钢材料，由于有不同的内部组织也可以具有不同的性能，通过不同的热处理方式可以可以改变内部组织。热处理就是使固态钢铁材料加热到一定温度，并在这个温度保持一定时间，然后一定的冷却速度，方式冷却下来，从而改变钢的的内部组织，获得预期的工艺过程。达到充分发挥材料潜力，提高产品质量，延长使用寿命的目的。
40CrNiMo钢汽轮机主轴调质热处理必须进行正火和等温淬火处理。为了获得高硬度和高韧度和良好的淬透性和抗过热的稳定性则必须进行调质处理。钢汽轮主轴热处理主要问题是保证加热的时间和淬火的温度，得到高质量的钢汽轮机主轴。等温淬火使用的热盐浴温度是下贝氏体相变温度的范围，该温度可保证工件心部和表层冷却速度都大于其临界淬火冷却速度并且要求保证工件各处的温度均匀使过冷的奥氏体完全转变为贝氏体组织，处理的贝氏体组织在静载荷下有敏感性和和裂纹敏感性，同时使强度、硬度、韧性增大。
依据刚汽轮机主轴调质热处理的条件、失效形式及性能要求，从《典型零件热处理》中本设计选择了40CrNiMo等作为材料，在设计热处理工艺中，本设计借鉴了《金属热处理标准应用手册》《热处理技术》《机械材料工程》《机械设计》及《热处理手册》等。根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理后的材料除具有高强度、高韧度性外，还具有一定的硬度性，从而满足钢汽轮机主轴的质量要求。
2 40CrNiMo钢汽轮机主轴调质服役条件、失效形式
2.1 服役条件
汽轮机主轴箱是一个变速装置，通常将主动轴的一种转换为从动轴的一种或多种转速， 而这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮的旋转。
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图1 汽轮机主轴
钢汽轮机主轴在高速运转时要承受多重种载荷作用，入弯曲、扭转、冲击等。所以要求主轴具有抵抗各种载荷的能力。当主轴的载荷较大转数又高时，主轴还承受着很高的交变功，因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能。
2.2 失效形式
长期交变载荷作用易导致疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；承受大载荷或冲击载荷会引起过量变形、断裂，长期承受较大摩擦，轴颈及花键表面会出现过量磨损。轴类零件在试验过程中受到载荷情况是相当复杂的，因而其损坏形式也是多种多样的，常见的轴类失效形式有疲劳断裂、过量变形和过量磨损。
变形失效主要有弹性和塑性变形失效。弹性变形失效是零件因过量塑性变形产生的失效，主要是指失去弹性能力，属于功能失效。引起弹性变形的原因是零件刚度不够，除结构因素外，还取决于材料的弹性模量，因此要预防弹性失效应选择弹性模量高的材料来制作零件。塑性变形失效是零件因过量塑性变形产生的失效，主要由于应力过大造成的。零件产生塑性变形，是由于实际工作应力超过了这种材料的屈服强度。再设计装配使用正常情况下，应考虑选用高屈服强度的材料。
3 40CrNiMo钢汽轮机主轴材料选择及技术要求
40CrNiMo钢汽轮机属于调质钢其中含碳量在0.3—0.6﹪的中碳钢，并且含有一种或
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几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度，钢中合金元素主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后得到的综合性能，钢中含有较高的碳，因此具有很好的机械性能，经过调质处理后的金相组织是回火索式体。
汽轮机主轴是零件重要的一部分之一。需要尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。这些是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。例如支承轴颈、主轴工作表面的精度、主轴次要轴颈和其他表面的精度、主轴各表面粗度、主轴各表面硬度。
表1 机床和接触面积关系
莫氏锥孔对主轴颈的颈向圆跳动／mm 机床类别 近主轴端 普通机床 精密机床 0.005～0.001 0.002～0.005 远轴端300mm 0.01～0.03 0.005～0.01 65～80 >85 莫氏锥孔接触面积％
图2 零件主轴结构
主轴是关键的零件，各项技术要求高，因此，除了工序间检验外，在主轴加工全部工序完成后，应对主轴的尺寸、几何形状、相互位置精度和表面粗糙度硬度应详细检查。工件磨消操作方式，锥孔直线不直等形状误差，影响锥孔精确精度。
4 40CrNiMo钢汽轮机主轴材料的C曲线
图3为40CrNiMo钢汽轮机的等温转变曲线（C曲线），块规材料为40CrNiMo钢，参照40CrNiMo钢汽轮机的C曲线制定生产工艺。
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图3 40CrNiMo的C曲线
C曲线是把过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系。不需要了解某一时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此此曲线是温度—时间曲线。则充分体现出40CrNiMo钢汽轮机主轴材料量的多少。 过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映
C曲线是反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。过冷奥氏体等温转变曲线的建立由于过冷奥氏体在转变过程中不仅有组织转变和性能变化，而且有体积膨胀和磁性转变，因此可以采用膨胀法、磁性法、金相—硬度法等来测定过冷奥氏体等温转变曲线，即C曲线。
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5 40CrNiMo钢汽轮机加工工艺流程图
图4 汽轮机工艺流程图
锻造 等温退火 高温回火 粗加工 高温回火 淬火 精加工 检验 表面强化热处理 装配 图5 40CrNiMo钢汽轮机生产工艺流程
正火：将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的 是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。对于形状复杂的重要锻件，在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。 正火用于中碳钢，可代替调质处理(淬火+高温回火）作为最后热处理，也可作为用感
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应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
等温退火：等温退火是使奥氏体化后不是随炉冷却而是冷至适当温度保温，使奥氏体在这个温度下等温转变，形成珠光体。此钢采用完全退火或不完全退火获得珠光体组织是十分困难的，因为奥氏体化后必须非常缓慢的冷却才能在连续冷却中完成珠光体的转变，否则便于形成马氏体，使钢变硬，难于切削加工。因此选择等温退火。
淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体1化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺。淬火目的：淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
高温回火是把零件淬火后，再加热到500~650℃，一般是加热到psk线（临界点Ac1)的某一温度，保温一段时间后，以适当的速度冷却。高温回火得到铁素体+细粒状渗碳体的混合物，即回火索氏体组织。具有优良的综合力学性能，多用于结构零件淬火后的回火。一般用于淬火的后续处理，淬火+高温回火被称为调质处理，在工业生产中有广泛的应用。回火温度范围为500-650摄氏度，有利于彻底消除内应力，提高金属的塑性和韧性，回火一般采用空气中冷却。硬度一般在25~35HRC之间，回火后的组织为回火索氏体。主要应用于含碳量为0.3%-0.5%的碳钢和合金钢制造的各类连接和传动的结构零件。
回火：将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。
工艺流程：锻造→等温退火→高温回火→粗加工→去应力退火→淬火→高温回火→精加工→检验→表面强化热处理→装配
6 40CrNiMo钢汽轮机热处理工艺曲线
通过查阅《热处理手册》，了解热处理工艺，根据工艺需求需求确定。
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6.1 淬火热处理工艺曲线
40CrNiMo钢汽轮机热处理采用加热到1020℃然后等温淬火加热至1010～1030℃保温一段时间，等温停留1.8～2min，在油冷或空冷却介质中冷却。图5为40CrNiMo钢淬火工艺曲线图。
淬火热处理中需要注意：工件在表面与心部的冷却速度有-定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力，可能使工件变形或开裂。
图6 40CrNiMo钢淬火工艺曲线图
6.2 回火热处理工艺曲线
40CrNiMo钢汽轮机采用淬火冷却冷处理可以使淬火后得到板条马氏体和原奥氏体晶界上未熔的碳化物。
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图7 40CrNiMo钢回火热处理工艺曲线
6.3 等温退火热处理工艺曲线
等温退火使奥氏体在既能转变为硬度不太高的珠光体，完成转变所需时间不太长的温度下进行等温转变，易进行，缩短生产周期。等温退火可以使等温转变形成的组织比较均匀，使奥氏体在较短时间下转变成珠光体。如图7则为等温退火热处理工艺曲线。
图8 等温退火热处理工艺曲线
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7 40CrNiMo钢等温退火、淬火、回火工艺理论
7.1淬火工艺原理
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下或Ms附近进行马氏体或贝氏体转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。对整体淬火而言，保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类淬火，其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。
图9 钢的热孔淬火温度和时间关系
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7.2回火工艺原理
将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。
淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织；钢的显微组织又随其化学成分、淬火工艺及回火工艺而异。碳钢在100～250℃之间回火后能获得较好的力学性能。合金结构钢在200～700℃之间回火后的力学性能的典型变化如图10所示。从图10可以看出，随着回火温度的升高，钢的抗拉强度σb单调下降；屈服强度σ0.3 先稍升高而后降低；断面收缩率ψ和伸长率δ不断改善；韧性总的趋势是上升，但在300～400℃之间和500～550℃之间出现两个极小值，相应地被称为低温回火脆性与高温回火脆性。因此，为了获得良好的综合力学性能，合金结构钢往往在三个不同温度范围回火：超高强度钢约在200～300℃；弹簧钢在460℃附近；调质钢在550～650℃回火。碳素及合金工具钢要求具有高硬度和高强度，回火温度一般不超过200℃。回火时具有次生硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等都在500～650℃范围内回火。
图10 回火温度与合金钢韧性的关系
将淬火成马氏体的钢加热到临界点A1以下某个温度，保温适当时间，再冷到室温的一种热处理工艺。回火的目的在于消除淬火应力，使钢的组织转变为相对稳定状态。在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性，以获得所希望的性能。中碳和高碳钢淬火后通常硬度很高，但很脆，一般需经回火处理才能使用。钢中的淬火
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马氏体，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，具有体心正方结构，其正方度c/a随含碳量的增加而增大（c/a=1+0.045wt%C）。马氏体组织在热力学上是不稳定的，有向稳定组织过渡的趋势。许多钢淬火后还有一定量的残留奥氏体，也是不稳定的，回火过程中将发生转变。因此，回火过程本质上是在一定温度范围内加热粹火钢，使钢中的热力学不稳定组织结构向稳定状态过渡的复杂转变过程。转变的内容和形式则视淬火钢的化学成分和组织。
回火低或消除淬火引起的残余内应力，这对于稳定工具钢制品的尺寸特别重要。回火可以在A1的基本目的是：提高淬火钢的塑性和韧性，降低其脆性，但却往往不可避免地要降低其硬度和强度，回火的另一个目的是降以下很宽的温度范围内进行，钢的性能也可以在很宽的范围内变化，因此，回火是钢制零件的性能以满足使用要求的有效手段。
8 选择设备、仪表和工夹具
8.1设备
加热炉是将物料或工件加热的设备，是主要的设备。按加热方式分为：间接加热电阻炉，直接加热电阻炉。按热源分为：电阻炉，燃料炉和各种表面加热装置。按加热介质分为：自然气氛炉，浴炉，可控气氛炉，真空炉，流动粒子炉。按工作温度分为：低温炉，中温炉和高温炉。按功能不同分为：淬火炉，退火炉，回火炉，渗碳炉，氮化炉等。按炉型结构分为：箱式炉，井式炉，台车炉，罩式炉，振底式炉。按工作规程分为：周期式炉，连续作业炉，热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。
通过以上分析，因为40CrNiMo钢为小件，并且需要淬火后高温回火处理，所以此设计综合分析，选用高温箱式电阻炉作为主要设备如图11。
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图11 箱式电阻炉内部结构图片
1一炉门;2一电热元件;3一炉壳;4一控制箱;5-炉衬
图12 箱式电阻炉平面图
1—底座 2.—观察孔 3—炉门 4—电热偶 5—炉壳 6—电热元件 7—耐火材料 8—保温材料 9—炉架
8.2注意事项
1．使用时炉膛温度不得超过最高炉温，也不要长时间工作在额定温度以上。2．工作环境条件为：温度0～50℃ ，相对湿度<80%,无导电尘埃，无易燃易爆物品和腐蚀性气体。3．使用时炉门要轻开轻关，以防损坏机件。4．在炉膛内取放样品时，应先关断电源，并轻拿轻放，以保证安全和避免损坏炉膛。5．为延长产品使用寿命和保证安全，在设备使用结束之后要及时从炉膛内取出样品，退出加热并关掉电源。6、设备环境大气压力：大气压下。
8.3设计工夹具
热处理过程中，根据40CrNiMo钢的外形结构、性质，尺寸及批量和选用的加热炉型号，需要多种工夹具和吊具以保证块规的加热均匀，不会变形，为了保证操作时的安全性。热处理中的工夹具可分为吊具、架具和挂具等，挂具的形式很多，有能适用几种常见零件的通用挂具，也有为大批量零件专用的挂具。对于几何形状复杂的镀件，有的
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要配备辅助阳极、辅助阴极或屏蔽板等。铝阳极氧化、塑料电镀使用的挂具表面非接点部位要有良好的绝缘层。自动线的挂具和手工电镀的挂具也有所区别。挂具设计的基本原则是:有足够的机械强度和良好的导电性，重量轻，装卸方便，零件与挂具接触牢固。本次设计应用挂具。挂具和吊具如图13所示。
图13 挂具和吊具
9 40CrNiMo钢热处理质量检验项目、内容及要求
9.1外观检查
钢件表面不应有碰伤、裂纹和有害的伤痕（必要时可用磁粉检测或其他无损检测方法检测）。锻造余热淬火工件，表面不能有折叠等缺陷，应清理干净、锈斑盲孔里无残油。
9.2硬度检查
表面硬度范围应符合图样或技术文件满足的范围，局部淬火回火件应避免在过渡区检验硬度。硬度对于控制材料冷热加工工艺质量有一定的参考意义，硬度对材料的断裂度存在一定的经验关系，表面硬度和显微硬度试验反应了金属表面及其局部范围内的力学行为，因此可以用于检验材料表面热处理或微区组织鉴别。硬度检验可分为：压入法，回跳法刻划法，压入法主要有布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，显微硬度，努氏硬度。回跳氏法有肖氏硬度，刻划法为莫氏硬度。都用于材料硬度检测。
9.3金相组织检查
中碳钢和中碳合金结构刚淬火后一般应得到马氏体。由于奥实体化温度不同，马氏体形态和大小不一样，一般分为8级。包括晶粒度、基本组织和碳化物、表面腐蚀与元素贫
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化等。
10 40CrNiMo钢热处理常见缺陷的预防及补救方法
10.1 力学性能不合格
退火状态δ5偏低，淬火或时效处理后强度和延伸率不合格。
退火温度偏低或保温时间不足，或冷却太快；淬火温度偏低或保温时间不够，或冷却速度太慢（淬火介质温度过高）；不完全人工时效和完全人工时效温度偏高，或保温时间偏长，合金的化学成分出现偏差。 再次退火，提高温度或延长保温时间；提高淬火温度或延长保温时间，降低淬火介质温度；如再次淬火，则要调整其后的时效温度和时间；如成分出现偏差，则要根据具体的偏差元素、偏差量、改变或调整重复热处理参数。
10.2 变形、翘曲
热处理后，或之后的机械加工中反映出来的铸件的尺寸、外形变化。
加热速度或淬火冷却速度太快（太激烈）；淬火温度太高；铸件的设计结构不合理（如两连接壁的壁厚相差太大，框形结构中加强筋太薄或太细小；淬火时工件下水方向不当及装料方法不当。 降低升温速度，提高淬火介质温度，或换成冷却速度稍慢的淬火介质以防止合金内产生残余应力；在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位；根据铸件结构、外形选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具；变形量不大的部位，则可在淬火后立即予以矫正。
10.3 裂纹
淬火后的铸件表面用肉眼可以看到的明显的裂纹或通过荧光检查肉眼看不到的微细裂纹。裂纹多曲折不直并呈暗灰色。 加热速度太快，淬火时冷却太快（淬火温度过高或淬火介质温度过低，或淬火介质速度太快）；铸件结构设计不合理（两连接壁壁厚差太大，框形件中间的加强筋太薄或太细小）；装炉方法不当或下水方向不对；炉温不均匀，使铸件温度不均匀。 减慢升温速度或采取等温淬火工艺；提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质；在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包复石棉等隔热材料；采用专用防开裂的淬火夹具，并选择正确的下水方向。
10.4 过烧
铸件表面有结瘤，合金的延伸率大大下降。 合金中的低熔点杂质元素如Cd、Si、Sb等的含量过高；加热不均匀或加热太快；炉内局部温度超过合金的过烧温度；测量和控制温度的仪表失灵，使炉内实际温度超过仪表指示温度值。 严格控制低熔点合金元素的含量不超标；以不超过3℃/min的速度缓慢升温；检查和控制炉内各区温度不超过±5℃；定期检查或校准测控仪表，确保仪表测温、示温、控温准确无误。
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10.5 表面腐蚀
铸件的表面出现斑纹或块状等与铝合金铸件表面的不同色泽。 硝盐液中氯化物含量超标（＞0.5％）而对铸件表面（尤其是疏松、缩孔处）造成腐蚀；从硝盐槽中取出后没得到充分的清洗，硝盐粘附在铸件表面（尤其是窄缝隙、盲孔、通道中）造成腐蚀；硝盐液中混有酸或碱或铸件放在浓酸或浓碱四周受到腐蚀。 尽量缩短铸件从炉内移到淬火槽的时间；检查硝盐中氯化物的含量是否超标，如超标，则应降低其含量（或浓度），从硝盐槽中加热的铸件应立即用温水或冷水冲洗干净；检查硝盐中酸和碱的含量，如有酸或碱则应中和或停止使用；不把铝合金铸件放在有浓酸或浓碱的四周。
10.6 淬火不均匀
铸件的厚大部位的延伸率和硬度低（非凡是其内部中心），薄壁部位硬度高（非凡是其表层）。 铸件加热和冷却不均匀，厚大部位冷却慢，热透性差。 重新作热处理，降低升温速度，延长保温时间，使厚薄部位温度均衡；在厚壁部位涂敷保温性的涂料或包覆石棉等隔热性材料，尽量使铸件各部位同时冷却；使厚大部位先下水；换成有机淬火剂，降低冷却速度。
10.7 渗碳层太深，渗碳浓度太高
补救措施：假如工件完全被渗透渗出，则报废；若浓度高，可以达到渗碳的技术要求，可以采用正火保温一段时间，使碳原子进一步的扩散，来减轻工件表面的碳浓度。
10.8 渗碳层中浓渡过低或深度不够
补救措施：渗碳温度太低，或渗碳过程中碳浓度太低造成的缺陷；应采用重新渗碳来达到技术要求。
10.9 渗碳层的深度不均，浓度不平均
预防措施：炉温不均；渗碳的气氛搅拌不均；工件表面不干净；渗碳剂产生不良反应，如碳黑；炉温平均，搅拌平均，工件的干净，渗剂活性的控制来预防。
10.10淬火后工件表面有大量的残余奥氏体
补救措施：可进行冷处理降低或采用高温回火
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