热处理质量管控-CQI-9教材课件.ppt
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1、热处理质量管控热处理质量管控 CQI-9教材教材n热处理特殊需求介绍热处理特殊需求介绍n供应商热处理策略介绍供应商热处理策略介绍特殊过程定义n当过程的结果不能通过其后产品的检验和试验完全证实时,如加工缺陷仅在使用后才能暴露出来,这些过程应由具备资格的操作者完成和/或要求进行连续的过程参数监视和控制,以确保满足规定要求。这些要求预先鉴定过程能力的过程,通常称为是“特殊过程”。nQ;特殊过程举例?n热处理、铸造、镀锌等 顾客特殊要求何谓顾客特殊要求?n质量管理体系的补充要求;n被某特定顾客期望、批准和/或要求的核心工具的使用(如APQP、FMEA等);n与顾客接口的具体方式、程序及其适用表格工具;
2、n欧美各主机厂建立的特殊要求手册;n对零件的特殊要求(尺寸、材料、性能指标等);顾客特殊要求n产品交付要求(如JIT);n对特定生产过程的要求(如热处理的要求);n环保和有害物质禁用要求(如铅、汞、镉等)法规符合性。顾客特殊要求戴姆勒克莱斯勒汽车公司戴姆勒克莱斯勒汽车公司戴姆勒克莱斯勒顾客特殊要求与ISO/TS 16949第二版一并使用(2007年11月)4.2.9.2 特殊过程的评审4.2.9.2.1 热处理过程 ISO/TS 16949:2002条款8.2.2.2 要求组织应审核每个制造过程以确定它的有效性。热处理过程有适用性和有效性应利用CQI-9第二版特殊过程:热处理系统的评审(Hea
3、t Treat 顾客特殊要求 System Assessment,HTSA)来确定,这文件由AIAG出版。有效性的评估应包括组织的自我评审、已采取措施,并维护所有的记录。这要求也同样适用于组织依据条款7.4.1.2(供应商开发条款)所开发的热处理供应商。对于克莱斯勒集团,所有的供应商的热处理零组件应符合CQI-9。要求执行CQI-9特殊过程:热处理系统评审第二版的日期是2008 年1 月7日。顾客特殊要求 通过具有能力的审核员所执行的第二方评审,且符合上述要求,将满足自我评审的要求。顾客特殊要求福特汽车公司福特汽车公司福特汽车公司顾客特殊要求与SO/TS16949:2002 结合使用(2008
4、 年2月)4.3 工程规格(ISO/TS 16949:2002 条款4.2.3.1,7.3.5)CQI-9 特殊过程:热处理体系评估1 于2008年1月7日生效,每个供应商和组织生产站的所有热处理过程都应进行年度评估,使用CQI-9第二版的“特殊过程:热处理体系评估”顾客特殊要求 (HTSA),可从AIAG 处获得。评估还必须在热处理过程和热处理设备变化的条件下进行。所有的热处理过程要求评估,包括列在CQI-9 和焊接,退火,烧结和正火等状态下的热处理过程。CQI-9 热处理评估中被认为“令人不满意的“或”需要立即行动“的项目应在一份行动计划中强调其根本原因。这份行动计划还必须包括能即时保护所
5、有元件运达福特的风险控制行动。顾客特殊要求 2热处理评鉴可以作为第一方或第二方组织,但必须由合格的评估人执行。注:合格的评估人应对热处理过程的知识了如指 掌。这些知识的获得来自教育、培训或工作经验。热处理组织或供应商应开发评估热处理知识的特定标准。顾客特殊要求通用汽车公司通用汽车公司通用汽车公司顾客特殊要求-ISO/TS 16949 2007 年9月4.1.12 热处理过程 ISO/TS 16949:2002条款8.2.2.2要求,组织应审核每一个制造过程以确定其有效性。热处理过程的适用性和有效性应利用AIAG所发行的CQI-9第二版特殊过程:热处理系统评审(CQI-9 Special Pro
6、cess:Heat Treat顾客特殊要求 SystemAssessment,HTSA)来加以确定,并维护其记录。其有效性的评估应包括组织的自我评审、已采取的措施和已被维护的记录。这要求也同样适用于组织依据条款7.4.1.2(供应商开发条款)所开发的热处理供应商。注1:CQI-9 第二版特殊过程:热处理系统评审 发行的生效日期后120天开始实施。基于CQI-9第二版的发行日期,实施的生效日期是2008年1月7日。顾客特殊要求注2:通过具有能力的审核员所执行的第二方评审,且符合上述要 求,将满足自我评审的要求。注3:有效的实施应该基于组织已具有一个包括了下列要素的证据,如:已验证资格的审核员、自
7、我评审的计划表,其包含实施计 划表、为可适用供应商所建立的供应商开发过程、实施进程的 监控、已定义的纠正措施过程和纪录保持。特殊需求CQI-9特殊过程(第2版):热处理体系评审:n从2008年1月7日生效,在每个供应商和组织制造现场的所有热处理过程都必须进行年度评审(除特殊允许之外),可以通过AIAG,获取CQI-9“特殊过珵:热处理系统评审”(HTSA);n对任何热处理过程和/或热处理设备变更都要进行评审。特殊需求CQI-9特殊过程:热处理体系评审:n评审范围:所有的热处理过程都要得到评估,包括所有列在CQI-9中的如退火、绕结和正火等过程;n当CQI-9中的热处理评审项目被识别为“不满足”
8、或“需要立即采取行动”,组织必须在行动计划中找到根本原因。行动计划必须有风险围堵行动以立即防止所有零件被发运到客户现场。特殊需求CQI-9特殊过程:热处理体系评审:n可以进行第一方或第二方热处理评审,但是必须由合格的审核员来进行:n注:一个合格的审核员对热处理过程有渊博的专业知识。这些知识可以通过教育、培训或工作经验获取,组织或热处理供应商应将热处理过程知识发展为具体的标准。特殊需求CQI-9特殊过程:热处理体系评审:n供应商必须在供应商现场保存评审报告或其他符合CQI-9的证据,并能按要求提供给STA。热处理评审由供应商来进行,热处理供应商证明符合CQI-9,并不能减少组织对其所提供的产品质
9、量所承担的全部责任。供应商热处理策略第二部分:热处理基本 知识及原理金属材料的各项性能n金属材料的各项性能n金属学基础知识介绍n金属热处理工艺概述n金属热处理设备介绍n金属热处理关键参数n金属热处理失效预防金属的机械性能塑性n塑性:塑性指金属材料在外力作用下产生变形而不被破坏,当外力去除后仍能使其变形保留下来的性能,他是与脆性相反的性能。用伸长率和断面收缩率来衡量,数值越高,越容易压力加工。n伸长率=(L1L0)/L0*100%(或者采用延伸率等指标)金属的机械性能强度n强度:金属材料受外力作用时,对变形或断裂的抵抗能力称为强度,用抗弯、抗拉、抗压、抗剪、抗扭强度和屈服强度等衡量;如:TS(抗
10、拉强度)=F0/横截面积 通常来讲,含碳量越高,其抗拉强度越低。金属的机械性能硬度n硬度指金属材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力,硬度是通过试验机测定的,可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度。硬度测试方法工作原理使用场合布氏硬度(HB)硬质合金圆球压入被测面。低硬度场合。洛氏硬度(HR)金刚石圆锥压入被测面。高硬度场合。维氏硬度(HV)金刚石四面锥体压入被测面。硬度从低到高的全范围。金属的机械性能韧性n金属材料的韧性:金属材料的抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力称为韧性,可分为大能量一次冲击(冲击韧性和冲击功)和小能量多次冲击抗力,工程上很多承受冲击载荷的零件多数以小能量多次冲击而导致断裂的。金属
11、的机械性能断裂韧性n金属材料在裂纹存在的情况抵抗脆性开裂的能力,是强度和塑性的综合指标。可根据其和无损探伤的方法预知零件在工作中有无脆性断裂的危险,以采取合金化和热处理的措施满足使用性能的要求。金属工艺性能定义n金属材料是否易于加工的性能称为工艺性能,包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能和热处理工艺性能。工艺性能铸造性能 金属材料的铸造性能包括流动性、收缩性和偏析倾向等。指液态金属充满铸型的能力。是指金属由液态凝固时和凝固后体积收缩的程度。指金属凝固过程中产生的化学成分和组织上的不均匀,大型铸件更容易产生偏析。工艺性能锻压性能n金属材料锻压后,可改变自已的形状而不产生破裂的能力,如果
12、金属材料的可塑性好,易于锻造而不发生破裂,即锻造性好。铜、铝的合金在冷态下具有很好的可锻性,炭钢在加热状态下可锻性好,脆性材料(铸铁)几乎不可锻。(控制好加热和冷却规范)工艺性能热处理性能n金属材料能否通过加热、保温和冷却的方法以改变内部组织的性能,衡量指标为:淬硬性、淬透性、淬火变形及开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、过热及过烧敏感趋势、回火稳定性、回火脆性。工艺性能焊接性n金属材料是否容易用焊接的方法成优良的接头的性能称为焊接性能。用接头强度和母材强度对比来衡量可焊性,两者接近可焊性好,一般低碳钢具有良好的可焊性好,中碳钢中等,高碳钢、高合金钢、铸铁、铝合金的焊接性差。金属学基础知识n金属材料
13、的各项性能n金属学基础知识介绍n金属热处理工艺概述n金属热处理设备介绍n金属热处理关键参数n金属热处理失效预防金属学基础知识晶体n晶体:构成晶体物质的原子都是按一定几何形状有规则的排列,所有固体金属和合金都是晶体。n晶体与非晶体比较有如下特点:(1)组成晶体的原子在空间呈有规则排列;(2)晶体有一定的熔点;(3)晶体有各向异性。金属学基础知识晶格n晶格:晶体内部的原子结构是按一定规则排列的,为了便于分析研究和描述,人为地把原子看成一个点,用假想的线条将各原子中心连接起来,这样用于描述原子在晶体中的排列形式的空间格架称为结晶格子,简称晶格n晶胞:为简化起见,从晶格中取出一个能完整反映晶格结构特征
14、的最小单元,称为晶胞。金属学基础知识晶格类型n体心立方晶格:他的晶胞是一个立方体,在立方体的八个角和立方体的中心,各排列一下原子.属于这类晶格类型的金属有钨/铬/矾及a铁;n面心立方晶格:它的晶胞也是一下立方体.在立方体的8个角和六个面的中心,各排列一个原子.属于这类晶格类型的金属有铜/铝/金及v铁等;n密排六方晶格:它的晶胞是一个立方柱体,在柱体的每个角上,以及上下底面的中心都排列一个原子,在晶胞中间还排列有三个原子.属于这类晶格类型的金属有镁/镉及锌等。金属学基础知识晶粒n晶粒:金属结晶后形成的外形不规则的而内部晶体排列方向一致的每个微小晶体称为晶粒.晶粒等级.1)晶粒度与加热温度有关?2
15、)晶粒度与碳含量有关?3)晶粒度与加热时间和保温时间有关?4)晶粒度与加热速度有关?金属学基础知识晶体类型n单晶体:晶体中由一个晶粒组成的晶体则称此晶体为单晶体.单晶体中的所有晶包都按相同方向排列,单晶体材料只在特定环境下使用,用制造半导体硅元件所用的材料,就是单晶硅.n多晶体:由许多结晶方位不同的晶粒集合组成的晶体称为多晶体.工业中用的金属材料一般都是多晶体.金属学基础知识铁的同素异构现象n有些金属在固态下,其晶体结构会随着温度的变化而发生变化.金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格,这种现象称为金属的通素异构转变,由同素异构转变得到的不同晶格的晶体,称为同素异构体.一般用表示
16、。金属学的基础知识铁碳合金n合金一是由两种以上的金属或金属元素与非金属元素融合而成具有金属特性的物质。n常见的合金晶体结构:固熔体 金属化合物 机械化合物金属学基础知识铁碳合金n铁碳合金:钢和铸铁都是以铁和碳两种元素为主所组成的铁碳合金.含碳量小于2.11%的铁碳合金叫钢,含碳量大于2.11%的铁碳合金叫铸铁.根据含碳量的不同,铁碳合金可以分为以下几种基本组织:铁素体 奥氏体 渗碳体 珠光体 莱氏体金属学基础知识铁碳合金n铁素体碳熔于-Fe晶格间歇形成的间歇固熔体,称为铁素体.用F表示。用于铁素体的含碳量低,所以铁素体的组织与纯铁相似。具有良好的塑性和韧性,而强度和硬度较低。(另有铁素体,是碳
17、熔于-Fe晶格间歇中形成的间歇固熔体。)金属学基础知识铁碳合金n奥氏体碳熔于-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体,称为奥氏体。用A表示。由于奥氏体的溶碳比铁素体多,因此奥氏体的强度和硬度较铁素体高,并且是单一的固溶体,所以其塑性较好,变形抗力较低。绝大多数钢在进行压力加工和热处理时,都加热到奥氏体区域。金属学基础知识铁碳合金n渗碳体渗碳体是Fe和C的金属化合物。当碳的含量超过在铁中的溶解度时,多余的碳和铁以一定的比例化合,形成Fe3C,称为渗碳体。其含碳量为6.69%。渗碳体具有复杂的晶格,它的硬度很高,而塑性和韧性很差,脆性很大。金属学基础知识铁碳合金n珠光体铁素体和渗碳体组成的机械混合物,称为
18、珠光体,用P表示。珠光体的含量为0.77%,由于它是硬的渗碳体和软的铁素体相间组成的机械混合物,所以其机械性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬度适中,有一定的塑性。金属学基础知识铁碳合金n莱氏体奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称为莱氏体,用Ld表示。含碳量在4.3%,莱氏体的性能和渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。金属学基础知识铁碳合金相图相图中几个特性点的意义:nA点纯铁的熔点。该点的温度是1538,含碳量为零。在此点温度以上,纯铁为液态,在此点温度以下,纯铁为固态。nB点1493,包晶转变时,液态合金的碳溶度(0.53)金属学基础知识铁碳合金相图相图中几个特性点的意义:nC点共晶点。该点的
19、温度为1148,含碳量为4.3%的液态合金,但温度下降到C点时,将从液态合金中结晶出奥氏体和渗碳体,所以C点称为共晶体。含碳为4.3%的铁碳合金,在1148时同时结晶出奥氏体和渗碳体的转变称为共晶转变。金属学基础知识铁碳合金相图相图中几个特性点的意义:nD点渗碳体熔点。该点的温度为1127,含碳量为6.69%。nE点温度是1148,含碳量2.11%,该含碳量是碳在-Fe中最大的溶解度。nG点纯铁的同素异构转变点。该点温度是912,含碳量为零。当温度升高时,由-Fe转变为-Fe,温度下降时,-Fe转变为-Fe。金属学基础知识铁碳合金相图相同中几个特性点的意义:nH点温度1495,含碳量0.09%
20、,是碳在-Fe中的最大溶解度nJ点温度1495,含碳量0.17%,包晶点nN点温度1394,纯铁的同素异构转变点,含碳量为零,-Fe转变为-Fe金属学基础知识铁碳合金相图相图中几个特性点的意义:nS点共析点,该点温度为727,含碳量0.77%。含碳量为0.77%的奥氏体温度下降到S点时,奥氏体中析出铁素体和渗碳体的机械混合物,即奥氏体转变为珠光体。这一转变过程称为共析转变。Fe-Fe3C相图中主要点的含义点ACDEGS 温度()1538114811271148912727含碳量(%)04.36.692.1100.77说 明纯铁熔点共晶点渗碳体的熔点碳在-Fe中最大溶解点纯铁的同素异构转变点共析
21、点 金属学基础知识铁碳合金相图相图中几条特性线的意义:nACD线即液相线。此线以上全部是为液体,用L表示。铁碳合金冷却到此线开始结晶,在AC线以下从液体中结晶出奥氏体。在CD线以下结晶出渗碳体。金属学基础知识铁碳合金相图相图中几条特性线的意义 AECF线即固相线。合金冷却到此线,全部结晶为固体,此线以下为固体区。在液相线和固相线之间为合金的结晶区域,这个区域内液体与固体并存;AEC区载内为液体+奥氏体;DCF区域内为液体+渗碳体。金属学基础知识铁碳合金相图相图中几条特性线的意义nGS线是合金冷却时奥氏体开始析出铁素体的温度线,也是加热时铁素体转变为奥氏体的终了线。GS线通常称为A3线。nES线
22、C在y-Fe中的溶解度曲线,随温度的变化,含碳量在0.77-2.11%之间变化,ES线通称为Acm线。金属学基础知识铁碳合金相图相图中几条特性线的意义nECF线共晶转变线。合金冷却到此线时,都要发生共晶转变,从液体合金中同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物,即莱氏体。nPSK线共析转变线,合金冷却到此钱,都要发生共析转变,即从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物,就是珠光体。PSK线简称为A1线。相图中几条特殊线的意义特性线 说 明 ACDAECFGSESECFPSK 铁碳合金的液相线铁碳合金的固相线冷却时,从奥氏体中析出铁素体的开始线,A3表示碳在奥氏体中的深解度曲线,Acm表示共晶转
23、变线共析转变线,A1表示 金属学基础知识铁碳合金分类nFe-Fe3C相图中各种不同成分的铁碳合金,可根据其组织和性能的特点分为工业纯铁、钢和白口铸铁三大类。工业纯铁 含碳量小于0.0218%的铁碳合金。钢 含碳量为0.0218%-2.11%的铁碳合金。共析钢含碳量0.77%亚共析钢含碳量0.0218-0.77%过共析钢含碳量0.077-2.11%白口铸铁 含碳量为2.11-6.69%的铁碳合金。金属学基础知识钢钢的种类 含碳量(%)室温下的组织 备注 共析钢 0.77片状珠光体 亚共析钢 小于0.77珠光体+铁素体 随含碳量的不同,珠光体和铁素体的比例也不同,含碳量愈多,则珠光体的数量也愈多。
24、过共析钢 0.77-2.11珠光体+二次渗碳体 由奥氏体中单独析出的渗碳体称为“二次渗碳体”用Fe3C表示,呈网状,随含碳量的增加,二次渗碳体的数量愈多。金属学基础知识白口铸铁铸铁的种类 含碳量(%)室温下的组织 备 注 共晶白口铸铁4.3 珠光体+二次渗碳体+共晶渗碳体 亚共晶白口铸铁2.11-4.3 珠光体+二次渗碳体+低温莱氏体 把珠光体+渗碳体称为低温莱氏体,以L,D表示 过共晶白口铸铁 4.3-6.69一次渗碳体+低温莱氏体 我们把从液态合金中结晶出的渗碳体,称为一次渗碳体,以Fe3C1表示 总 结n铁碳合金在1148时发生共晶转变,转变组织是奥氏体+共晶渗碳体。在727时发生共析转
25、变,奥氏体转变为珠光体。室温下,钢的组织中都有珠光体,而白口铸铁中都有莱氏体珠光体和渗碳体的机械混合物。金属热处理工艺概述n金属材料的各项性能n金属学基础知识介绍n金属热处理工艺概述n金属热处理设备介绍n金属热处理关键参数n金属热处理失效预防金属热处理工艺概述n金属构件机械力学性能由两部分组成:方法一:结合选材、几何尺寸设计(材料力学),成形工艺来实现金属构件的机械力学性能。金属热处理工艺概述n金属构件机械力学性能由两部分组成:方法二:通过改变金属构件的内部微观金相组织来实现其机械及力学性能(也包括加工性能);这由金属热处理实现。金属热处理工艺概述n热处理基本原理:热处理是指金属或合金在固态范
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