淬火基礎知識

　　將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。那麼你對淬火了解多少呢?以下是由小編整理關於淬火知識的內容，希望大家喜歡!

　　淬火的目的

　　淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然後配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的剛性、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學效能。

　　將金屬工件加熱到某一適當溫度並保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用於各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件***如齒輪、軋輥、滲碳零件等***。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性下降及疲勞強度，並可獲得這些效能之間的配合***綜合機械效能***以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊效能的鋼獲得一定的物理化學效能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不鏽鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用於鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉變為奧氏體。隨後將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉變為馬氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。淬火時的快速冷卻會使工件內部產生內應力，當其大到一定程度時工件便會發生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4類。

　　淬火的應用

　　淬火工藝在現代機械製造工業得到廣泛的應用。機械中重要零件，尤其在汽車、飛機、火箭中應用的鋼件幾乎都經過淬火處理。為滿足各種零件千差萬別的技術要求，發展了各種淬火工藝。如，按接受處理的部位，有整體、區域性淬火和表面淬火;按加熱時相變是否完全，有完全淬火和不完全淬火***對於亞共析鋼，該法又稱亞臨界淬火***;按冷卻時相變的內容，有分級淬火，等溫淬火和欠速淬火等。

　　淬火的工藝

　　包括加熱、保溫、冷卻3個階段。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個階段工藝引數選擇的原則。

　　淬火加熱溫度

　　以鋼的相變臨界點為依據，加熱淬火時要形成細小、均勻奧氏體晶粒，淬火後獲得細小馬氏體組織。碳素鋼的淬火加熱溫度範圍如圖1所示。由本圖示出的淬火溫度選擇原則也適用於大多數合金鋼，尤其低合金鋼。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態處在單相奧氏體***A***區內，故稱為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高於Ac1、低於Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉變成奧氏體，即為不完全***或亞臨界***淬火。過共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度範圍處於奧氏體與滲碳體***A+C***雙相區。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火後得到馬氏體基體上分佈滲碳體的組織。這-組織狀態具有高硬度和高耐磨性。對於過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發生長大，奧氏體碳含量也增加。淬火後，粗大馬氏體組織使鋼件淬火態微區內應力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加;由於奧氏體碳濃度高，馬氏體點下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用鋼種淬火的溫度參見表2。

　　常用鋼種淬火的加熱溫度

　　實際生產中，加熱溫度的選擇要根據具體情況加以調整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限;若工件形狀複雜，變形要求嚴格等要採用溫度下限。

　　淬火保溫

　　淬火保溫時間 由裝置加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和裝置功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內部溫度均勻趨於一致。對各類淬火，其保溫時間最終取決於在要求淬火的區域獲得良好的淬火加熱組織。加熱與保溫是影響淬火質量的重要環節，奧氏體化獲得的組織狀態直接影響淬火後的效能。-般鋼件奧氏體晶粒控制在5～8級。

　　淬火冷卻

　　要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相——馬氏體，冷卻速度必須大於鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有-定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大於臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體，而小於臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內部由於熱脹冷縮不均勻造成內應力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質和冷卻方式。

　　冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達到所需要的效能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關鍵環節。

　　工件硬度

　　淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般採用洛氏硬度計測定其HRC值。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測定HRA值，而厚度小於0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小於5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計測定其HRC值。

　　在焊接中碳鋼和某些合金鋼時，熱影響區中可能發生淬火現象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過程中要設法防止的。

　　由於淬火後金屬硬而脆，產生的表面殘餘應力會造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎上，消除冷裂紋的手段之一。

　　淬火對厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對於過大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問題，此時應考慮在鋼材中加入鉻等合金來增加強度。

　　淬火是鋼鐵材料強化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火後鋼件內部有較大的淬火內應力，因而不宜直接應用，必須進行回火。

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