《钢的整体热处理》课件-4.3.2淬火

工程材料及热成型工艺——EngineeringMaterialsandThermoformingProcess——淬火淬火冲压的基本工序淬火可以显著提高钢的强度和硬度，是赋予钢件最终性能的关键性工序。淬火工艺及其目的淬火是将工件加热到Ac3或Ac1线以上某一温度保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和贝氏体组织的热处理工艺。淬火的主要目的是获得马氏体或下贝氏体组织，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。淬火淬火常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质有水(或水溶液)、油、盐浴①水的冷却能力比较强，但水在便的冷却速度过快，会产生比较大的淬火应力。②油的冷却速度较慢，可以有效减少淬火应容易发生非马氏体转变实际生产中，碳钢一般用水淬，合金钢一般用油淬，而盐浴一般用于等温淬火。一些冷却特性近于理想淬火介质的新型淬火介质，如水玻璃-碱水溶液和硝盐水溶液、氧化锌-碱水溶液、合成淬火剂等，已被广泛使用淬火常用淬火方法同选用淬火介质一样，可以保证在获得所要求的淬火组织和性能名件下，尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。常用的淬火方法有单介质淬火、双介质淬火，马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火。淬火常用淬火方法一、单介质淬火单介质淬火法是将加热至奥氏体状态的工件放人一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。这种淬火方法适用于形状简单的碳钢和合金制工件。形状简单的碳钢件多采用水淬，合金钢件一般用油淬。单介质淬火的优点是操作简便，但只适用于小尺寸且形状简单的工件，对形状复杂且尺寸较大的工件则容易产生较大的变形或开裂。淬火常用淬火方法二、双介质淬火双介质淬火法是将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质，在即将发生马氏体转变时，立即转入冷却能力弱的介质中继续冷却。一般用水作为快冷淬火介质，用油作为慢冷淬火介质，有时也可以采用水淬、空冷的方法。水-油双介质淬火方法充分利用了水在高温区冷却速度快和油在低温区冷却速度慢的优点，既可以保证工件得到马氏体组织又可以降低工件在马氏体转变的冷却速度，减少组织应力，从而防止工件变形或开裂。淬火常用淬火方法三、马氏体分级淬火它是将工件加热奥氏体化后浸入温度稍高于或稍低于Ms线的碱浴或盐浴中保持适当时间，在工件整体达到介质温度后，尚未发生贝氏体转变之前取出空冷，以获得马氏体的淬火方法。马氏体分级淬火也称分级淬火，这种淬火方法由于工件内外温度均匀并在缓慢冷却条件下完成马氏体转变，大大减小了淬火应力(比双介质淬火小)，因而有效地减小或防止了工件淬火变形和开裂同时还克服了双介质淬火出水入油时间难以控制的缺点。淬火常用淬火方法三、马氏体分级淬火但这种淬火方法由于冷却介质温度较高，工件在浴中的冷却速度较慢，而等温时间又有限制，大截面零件难以达到其临界淬火速度。分级淬火只适用于尺寸较小的工件，如刀具、量具和要求变形很小的精密工件。四、贝氏体等温淬火它是将奥氏体化后的工件淬入稍高于Ms线温度的盐浴中等温保够长时间，使奥氏体全部转变为下贝氏体组织，然后于空气中冷却的淬火方法。淬火常用淬火方法四、贝氏体等温淬火它是将奥氏体化后的工件淬入稍高于Ms线温度的盐浴中等温保够长时间，使奥氏体全部转变为下贝氏体组织，然后于空气中冷却的淬火方法。等温淬火可显著提高钢的综合力学性等温淬火可以显著减小工件变形和开裂倾向，适宜处理形状复杂、尺寸精度要求较高重要的机器零件，如模具、刀具和齿轮等。同分级淬火一样，等温淬火也只能适用于尺寸的工件。淬火新的淬火工艺循环快速加热淬火温淬火亚共析钢的亚温淬火淬火钢的淬透性淬透性是在规定条件下，钢试样淬硬深度和硬度分布特征的材料特性。淬透性是材料固有的属性，主要决定于过冷奥氏体的稳定性，与化学成分和奥氏体化条件有关，一般合金鼠的淬透性优于碳钢。测量淬硬层深度测定(末端淬火法)--指从淬硬的工件表面量至规定硬度(一般为550HV)处的垂直距离淬火临界淬透直径测定指钢材在某种介质中淬冷后，芯部得到全部马氏体或马氏体组织时的最大直径。淬火几种钢的临界淬透直径淬火淬透性意义钢的淬透性对于合理选用钢材，正确制订热处理工艺，都具有非常重要的意义。例如，对于大截面、形状复杂和在动载荷下工作的工件，以及承受轴向拉压的连杆、螺栓、拉杆、锻模等要求表面和心部性能均匀一致的零件，应选用淬透性良好的钢材，以保证心部“淬透”;对于承受弯曲、扭转应力(如轴类)以及表面要求耐磨并承受冲击力的零件，因应力主要集中在表面，因此可不淬透;焊接件一般不选用淬透性好的钢，否则会在焊接和热影响区出现淬火组织，造成焊件变形、开裂。淬火常见热处理缺陷(1)过热和过烧工件在加热时，由于温度过高或者在高温下保温时间过长造成奥民粒粗大的缺陷称为过热。过热不仅会在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬透性问题。因此，过热的工件淬火后强度和韧性降低，易于产生脆性断裂轻微的过热可用延长回火时间来补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。因加热温度太高而使奥氏体晶界出现局部熔化或者发生氧化的现象称为过烧。过烧是一种加热缺陷，工件一旦过烧就无法补救，只能报废。淬火常见热处理缺陷(2)氧化和脱碳热处理加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化碳化等缺陷。氧化是钢件在加热时，钢中的Fe与炉气中的02、H20及CO2等氧化性气体生化学作用，形成Fe304、Fe0等氧化物。氧化使工件表面锈蚀，影响表面质量与使寿命。脱碳是钢中的碳与炉气中的02、H20、CO2.及H2，等发生化学反应，形成含碳气体选钢外，使钢件表面碳含量降低。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度和耐磨性，并显著低其疲劳强度。淬火常见热处理缺陷(3)变形和开裂工件在淬火过程中会发生形状和尺寸的变化，有时甚至产生淬火裂丝工件的变形或开裂，都是由淬火过程中在工件内产生的内应力所造成的。工件在热处理过程中，难免产生内应力和变形，关键在于应尽量减小内力，减小变形量。选择淬透性良好的材料以及适当的淬火加热温度、淬火冷却介质和冷却式，可有效地控制工件的变形，防止开裂。淬火常见热处理缺陷