熱處理是機(jī)器零件制造過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)零件的最終性能、使用壽命起著決定性的影響，并且最終熱處理是在一系列冷加工之后進(jìn)行的，是整個(gè)加工過(guò)程的最后幾個(gè)環(huán)節(jié)之一，如果熱處理產(chǎn)生廢品，不僅僅是浪費(fèi)鋼材，而且使各道工序的成果付之東流，損失大量的加工工時(shí)，并貽誤工期，因此保證零件的熱處理質(zhì)量是十分重要的。
要保證熱處理質(zhì)量，除了制定正確的熱處理工藝和嚴(yán)格熱處理工藝規(guī)程及操作外，還必須對(duì)選材、擬定合理技術(shù)要求零件合理設(shè)計(jì)及各工序間的正確配合等環(huán)節(jié)加以注意。
選材
要按零件的服股條件、常見(jiàn)的失效形式，著眼零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，從滿足性能要求及經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)合理選擇材料；另外，還要考慮到材料有關(guān)的工藝性，包括鑄、鍛、焊、熱處理、機(jī)械加工性能。熱處理工藝性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、過(guò)熱敏感性、氧化脫碳嚴(yán)重程度、畸變開(kāi)裂傾向等，均與材質(zhì)有關(guān)，選材時(shí)要充分考慮使零件便于熱處理。如對(duì)于某些形狀復(fù)雜的零件，為減小熱處理畸變及避免開(kāi)裂，須選擇畸變開(kāi)裂傾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷卻時(shí)采用較為緩和的冷卻介質(zhì)等。
擬定合理的熱處理技術(shù)條件
要按零件的服役條件、常見(jiàn)的失效形式，著眼零件的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，從滿足性能要求及經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)合理選擇材料；另外，還要考慮到材料有關(guān)的藝性，包括鑄、鍛、焊、熱處理、機(jī)械加工性能。熱處理工藝性，如淬透性、淬硬性、回火脆性、過(guò)熱敏感性、氧化脫碳嚴(yán)重程度、畸變開(kāi)裂傾向等，均與材質(zhì)有關(guān)，選材時(shí)要充分考慮使零件便于熱處理。如對(duì)于某些形狀復(fù)雜的零件，為減小熱處理畸變及避免開(kāi)裂，須選擇畸變開(kāi)裂傾向小的材料，或使用淬透性稍高的材料以便淬火冷卻時(shí)采用較為緩和的冷卻介質(zhì)等。
擬定合理的熱處理技術(shù)條件
熱處理技術(shù)條件包括硬度、力學(xué)性能、組織、滲層深度、畸變量……這些技術(shù)條件指標(biāo)數(shù)值應(yīng)合理，使熱處理操作具有可行性，簡(jiǎn)便性。一些應(yīng)考慮的原則或做法如下：
1）在滿足使用要求的前提下，盡量選用較低硬度范圍的技術(shù)條件，否則會(huì)增加熱處理的操作難度，使畸變開(kāi)裂傾向增大。在適當(dāng)放低淬火硬度要求的情況下，熱處理就可以采用分級(jí)淬火或等溫淬火。例如：45鋼制造的機(jī)床卡盤(pán)，當(dāng)要求硬度大于48HRC時(shí)，則必須采用水淬油冷，此時(shí)畸變難以控制，開(kāi)裂傾向大；當(dāng)要求硬度降到40～44HRC時(shí)，采用分級(jí)淬火就能控制畸變量，事實(shí)上這樣的硬度（40～44HRC）已能滿足卡盤(pán)的使用要求。
2）凡是通過(guò)調(diào)質(zhì)能滿足使用要求的零件，就不要再選擇更繁復(fù)的其他熱處理方法；正火能滿足使用要求時(shí)，就不要選用調(diào)質(zhì)�？傊x擇熱處理方法在滿足使用要求的前提下以簡(jiǎn)便、可靠為好。對(duì)于那些影響整機(jī)可靠性和使用壽命的關(guān)鍵、重要零件，必須施行相關(guān)繁復(fù)的熱處理，此時(shí)熱處理時(shí)要采取相應(yīng)有效的措施，以便達(dá)到所要求的技術(shù)條件。
3）對(duì)于細(xì)長(zhǎng)件或薄壁件，只需要局部有高硬度或高耐磨性時(shí)，應(yīng)選擇局部淬硬的方案，以減少整個(gè)零件的畸變。
4）在同一零件上只進(jìn)行一種熱處理時(shí)，應(yīng)盡量避免不同部位上要求不同的硬度值，以簡(jiǎn)化操作。
5）合理擬定耦合副配對(duì)零件所要求的技術(shù)條件差別，如汽車后橋主動(dòng)齒輪的表面硬度比被動(dòng)齒輪高出2～5HRC。
6）重要受力件除了有硬度要求外，還有力學(xué)性能甚至斷裂韌性等要求，所列出的力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)與材料、工件尺寸大小、取樣部位相匹配，即不能以小試樣得出的性能數(shù)據(jù)來(lái)代表大試樣的性能數(shù)據(jù)，或以試樣表面的性能數(shù)據(jù)代表試樣心部的性能數(shù)據(jù)。在確定力學(xué)性能指標(biāo)時(shí)，要注意強(qiáng)度與塑韌性的合理配合，要充分考慮到材料、零件尺寸等因素，避免忽視韌性或過(guò)分追求韌性指標(biāo)的偏向。
7）高溫下工作的零件還有高溫持久強(qiáng)度和蠕變極限等要求，腐蝕介質(zhì)下工作的零件還有耐腐蝕及應(yīng)力腐蝕等要求。對(duì)于這些特殊場(chǎng)合下的工作件，要充分注意它們的特殊性能要求，要對(duì)試樣及試驗(yàn)條件提出一定的要求。
8）對(duì)于表面淬火或化學(xué)熱處理零件，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況條件確定合理的表面硬化層深度或滲層深度，盡可能使表面的硬度、性能及組織達(dá)到最優(yōu)匹配。以磨損為主的零件，應(yīng)按零件的設(shè)計(jì)壽命和磨損速率來(lái)確定其硬化層深度，一般不宜過(guò)厚。以疲勞為主的零件，應(yīng)按表面硬化方法、表心強(qiáng)度、載荷形式及零件形狀尺寸等因素來(lái)確定其硬化層深度，以達(dá)到最佳硬化率（硬化層深度與零件截面厚度之比）。應(yīng)考慮處理方法、工藝參數(shù)對(duì)殘留應(yīng)力場(chǎng)及疲勞強(qiáng)度的影響，應(yīng)選擇在表面產(chǎn)生足夠深度的殘留壓應(yīng)力的方案。從熱處理工藝和節(jié)能降耗考慮，硬化層就大滿足零件使用要求下，盡量選擇淺一些為好。
9）有些零件除硬度、力學(xué)性能要求外，還有一定的顯微組織要求，在技術(shù)條件中應(yīng)列出取樣的要求，試樣還是實(shí)物，取樣部位、方法、評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)等。
10）熱處理會(huì)產(chǎn)生畸變，影響零件的尺寸精度、穩(wěn)定性及制造過(guò)程，因此熱處理畸變量往往是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)。一方面要視零件的具體使用場(chǎng)合，合理擬定熱處理允許的畸變量，盡可能降低對(duì)熱處理畸變量的控制；另一方面，要選擇合適的熱處理方法（如有可能的話，盡量采用低溫化學(xué)熱處理工藝），通過(guò)設(shè)備、工夾具的保證，盡可能達(dá)到小的畸變量；此外還要通過(guò)原材料、機(jī)加工方法、加工量、整個(gè)加工工藝過(guò)程全面配合來(lái)保證零件的尺寸精度和穩(wěn)定性。
11）為了保證機(jī)器零件使用的可靠性和安全性，必須強(qiáng)調(diào)熱處理質(zhì)量的重現(xiàn)性，所選擇的熱處理工藝不一定是能達(dá)到最高性能指標(biāo)的工藝，而必須是在具體的特定條件下保證所生產(chǎn)的全部零件都能過(guò)到設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)的熱處理工藝。
合理的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在滿足零件使用要求的前提下，在零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到零件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸能盡可能好地適應(yīng)熱處理工藝要求，以便能降低熱處理的操作難度，可靠地保證熱處理質(zhì)量，減少大量廢品（畸變超差、開(kāi)裂），并以最低的耗費(fèi)成本和生產(chǎn)周期達(dá)到預(yù)期的技術(shù)要求。
對(duì)熱處理零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求有：
1）零件幾何形狀力求對(duì)稱、簡(jiǎn)單，截面厚度力求均勻、質(zhì)量平衡，避免突然變化。遇結(jié)構(gòu)尺寸厚薄相差懸殊時(shí)，為減少畸變或開(kāi)裂，可在厚度大處加開(kāi)工藝孔，并合理分布其位置和數(shù)量，盡可能避免淬火應(yīng)力的分布不均勻。
2）零件應(yīng)盡量避免尖銳、薄邊和大臺(tái)階，銳力夾角要倒鈍或改成過(guò)渡圓角。零件的狀棱角等部位是淬火應(yīng)力最為集中處，往往成為淬火裂紋的起源。
3）盡量減少零件上的孔、槽、鍵槽，如果不可避免也盡可能使槽開(kāi)得淺些。盡量避免局部滲碳、局部滲氮。
4）內(nèi)孔要求淬硬時(shí)，應(yīng)變不通孔（盲孔）為通孔，以改善冷卻條件�？着c孔之間或孔與棱邊之間應(yīng)有一定距離。
5）熱處理件不允許設(shè)計(jì)成中空密封結(jié)構(gòu)，以避免加熱時(shí)爆炸。如需設(shè)計(jì)成中空結(jié)構(gòu)時(shí)，必須有排氣孔。
6）形狀復(fù)雜或不同部位有不同性能要求時(shí)，在可能的情況下，可改成組合結(jié)構(gòu)；細(xì)（�。╅L(zhǎng)件在結(jié)構(gòu)上有可能拼接時(shí)，應(yīng)盡量拼接。
7）對(duì)于大件、長(zhǎng)件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮便于熱處理時(shí)的裝夾、吊掛。
8）感應(yīng)淬火的部位應(yīng)盡量避免有孔或槽，如有不能避免的孔或槽，其邊緣一定要倒角，鍵槽可在槽肉端的圓弧處倒角，以便能保證順利地進(jìn)行感應(yīng)加熱。
9）帶花鍵孔的套和齒輪，外圓或齒部要求表面淬火時(shí)，對(duì)其壁厚應(yīng)有最小尺寸的限制，以避免畸變超差。
10）設(shè)計(jì)時(shí)盡可能提高零件結(jié)構(gòu)的剛性，必要時(shí)可采取附加加強(qiáng)筋或工藝橋等措施。
11）軸類零件的細(xì)長(zhǎng)比不可太大。
