第三章钢的淬火和回火(10)1介绍.ppt

1、第三章：钢的淬火及回火,Quench hardening (transformation hardening) and Tempering,3.1 淬火的定义、目的，淬火的必要条件 及分类,1、定义： 将钢件加热到AC3或AC1点以上，保温一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。 2、目的： 提高工具、渗碳零件和其它要求高强度耐磨零件等的硬度、强度和耐磨性。 结构钢通过淬火、回火后获得良好的综合机械性能。,3、淬火的必要条件 获得奥氏体 冷却速度必须大于临界冷却速度 注意： 不能单一以冷却速度的快慢来判断是否为淬火。如Q195钢水冷处理；高速钢空冷处理 对某些合金

2、（如A不锈钢、高锰钢、铝合金等）的固溶处理。即A化后快速冷却，但不是淬火范畴，最终目的是获得单一的过饱和固溶体组织，而不是马氏体,4、淬火工艺分类 按淬火加热温度：完全淬火；亚温淬火； 按淬火加热方法：真空、脉冲、感应、激光、电子束、火焰淬火等。 按冷却方式：直接淬火、双介质淬火、预冷淬火、模压淬火、M分级淬火等 按淬火部位：整体淬火、局部淬火、表面淬火等,3.2 淬火介质（quenching agent）,1、定义 为实现淬火目的所用的冷却介质称之。 理想的淬火介质如图所示 对淬火介质要求： 冷却能力强； 适用钢种范围宽； 淬火变形开裂倾向小； 在使用过程中不变质、不腐蚀、不粘结工件、不易燃

3、、无公害、来源广。,2、淬火介质的冷却作用,常用的淬火介质是液体，根据工件在冷却过程中介质是否有物态变化分为： 有物态变化介质 如水、油 无物态变化介质 如 ：熔盐、熔化的金属,有物态变化介质,冷却过程分三个阶段： 蒸气膜阶段 (冷却以辐射传热为主) 沸腾阶段 （冷却速度取决于介质 的汽化热。） 特性温度： 对流阶段 （传导与对流）,无物态变化介质,主要以对流传热为主，工件温度较高时，辐射散热也占很大比例，同时存在着传导散热。 常用于分级淬火和等温淬火 介质的冷却能力取决于介质本身的物理性质如：比热、导热性、介质的流动性等,3、淬火介质冷却能力测定与评价 直接法 热电偶探头法、激冷仪法、磁性实

4、验法 间接法：根据淬火后得到硬度来评价淬火介质冷却能力。 端淬实验法、浸入实验法、锥体实验法 最常用的测量方法热电偶探头法 用20mm银球，在它的几何中心安放热电偶丝，将银球加热到800-900 淬入淬火介质中，连续记录探头温度变化并记录,评价标准,淬火烈度H (quenching intensity) 规定以18静止的水的冷却能力作为标准，其淬火烈度为1，其它介质淬火烈度 由与静止水的冷却能力比较而得。 H=/ 介质传热系数；钢传导系数 物理意义：钢内部热传导系数及钢与介质的传热系 数的关系。,表：不同条件下淬火烈度H值,4、常用淬火介质 水 盐水、碱水 油 水油混合液（乳化液） 低熔点熔盐

5、 有机高分子聚合物水溶液,水,水是最常用的淬火介质，不仅来源丰富，经济、稳定性高、热容量大，室温时为钢的8倍。具有良好的物理和化学性能。具有以下特点： （1） 水温对冷却特性影响很大，随着水温的升高，水的冷却特性降低，特别是蒸汽膜阶段延长，特性温度降低； （2）水的冷却速度快，特别是在40100温度范围内的冷却速度特别快； （3）循环水的冷却能力大于静止水的，特别是蒸汽膜阶段的冷却能力提高的更多。,盐水、碱水,水中溶入盐、碱等物质减少了蒸汽膜的稳定性，使蒸汽膜阶段变短，特性温度提高，从而加快了冷却速度。 食盐水溶液的冷却能力在食盐浓度较低时随食盐浓度的增加而提高，随温度提高，冷却能力降低。 碱

6、水溶液作淬火介质时它能和已氧化的工件表面发生反应，淬火后工件表面呈银白色，具有良好的外观，但这种溶液对工件和设备腐蚀较大，淬火时有刺激性气味，因此未能广泛应用。,油,目前工业上主要采用的是矿物油，它是从天然石油中提炼出来的。油的特性温度较水高，在500350左右处于沸腾阶段，冷却速度最快，其后冷速比较慢。 油的冷却能力取决于油的使用范围，即油的粘度和闪点； 油的老化； 光亮淬火油,水油混合液（乳化液）,乳化液一般用于火焰淬火和感应淬火时的喷水冷却，一般要求有高的稳定性，在使用和放置时间内不分解；喷射到工件表面上的乳化液急剧升温以及水部分汽化应不导致乳化液的破坏及产生多层离析；在工序间储存时能防

7、止工件锈蚀等。 乳化液的冷却能力介于水油之间，可通过调配浓度来进行调节。在喷射淬火时，由于抑制了蒸汽膜的形成，可使冷却能力提高。,3.3钢的淬透性(hardenability),1、淬透性基本概念及影响因素 淬透性：指钢在淬火时获得马氏体的能力.主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。 淬硬性（hardening capacity） 在理想条件下淬火所能达到的最高硬度。它主要和钢中含碳量有关。 淬硬层深度（effective depth of hardening） 零件在一定淬火条件下淬火时得到硬化层深度。 除取决于钢的淬透性外，还与采用的冷却介质、零件的尺寸等外部

8、因素有关,HRC,例如：直径相同、冷却介质相同的两种钢淬火后横截面上金相组织及硬度分布,影响因素： 钢的化学成分 奥氏体晶粒度 奥氏体化温度 第二相的存在和分布,2、淬透性试验方法 实验法 计算法,（1）实验法,断口检测法 GB227-1991 适合碳素工具钢、合金工具钢 方法： 方形试样：2020100mm 圆形试样：2223100mm 中间一侧开一个深度为3 5mm的V形槽 分别在760、800、 840温度下加热15 20min，然后淬入 10 30 水中，观察淬硬层深度，对照标准图谱评定淬透性等级。,U曲线法,方法：取长度为直径46倍的一组试样经奥氏体化后在一定淬火介质中冷却，然后沿试

9、样纵向剖开磨平后自试样表面向内每隔12mm距离测定一处硬度值并将结果绘成硬度分布曲线。淬透性大小用淬硬层厚度或DH/D比值来表示。DH为未淬硬心部直径 优点：直观、准确。 缺点：需要测定很多试样，工作量很大；测出的数据仅反映钢在一定条件下的淬透性。,临界直径法,方法：将一组不同直径的圆形试样按照规定的淬火条件进行淬火，然后在中间垂直于轴线截断，制成金相试样，沿直径方向测定自表面至心部的硬度分布曲线。从曲线上可以看出，总有某处硬度变化最大。若用眼睛观看腐蚀后试样，此处正好位于黑白交界处；在金相显微镜下观察，此处位于50马氏体区。Grossmann,M.A.将此处硬度称为临界硬度或半马氏体硬度。

10、临界淬火直径DC：（critical diameter） 在一定的淬火介质中冷却时，心部恰好能淬透的最大直径。(即未出现暗区的最大试样直径),在给定的条件下，淬火临界直径愈大则钢的淬透性愈好。 但是，用临界直径法表示钢的淬透性，必须标明淬火介质的冷却能力或淬火烈度 理想临界直径DI:(critical diameter) 就是工件在淬火烈度为无穷大的淬火介质中淬火时所能淬透的最大直径，称之。它可直接表示钢淬透性的高低。 （P45图为理想临界直径与实际临界直径转换）,端淬法 (jominy test) (GB/T 225-1998 ISO642-1979),方法：用标准试样25100mm，加热到

11、AC3+30,停留3040min，然后在5s时间内迅速放到端淬实验台上，喷水冷却。待试样全部冷透后，将试样沿轴线方向在相对180度的两边各磨去0.20.5mm的深度，获得两个相互平行的平面，然后从距顶端1.5mm处沿轴线自下而上测定洛氏硬度值，并将测得的结果画成硬度分布曲线，这一曲线即所谓的端淬曲线。钢的淬透性以 表示。实际为端淬曲线带。,（2）计算法,根据化学成分计算理想临界直径Di 假设合金元素均在A中充分扩散，碳化物全部溶入A中。对于中碳钢，Grossman提出相乘法计算方法，其基本思想是：用碳含量及奥氏体晶粒度求出Fe-C合金的基本淬透性，然后再根据钢中含有的各种合金元素对淬透性贡献大

12、小用淬透性系数FM来表示，用连乘累积的方法计算出钢的理想临界直径 Di=DicFMnFCrFNi 根据化学成分计算端淬曲线,四、淬透性在选择材料和制定热处理工艺时的应用,1、合理选择材料 2、预测材料组织与硬度 3、确定热处理工艺 见P49端淬曲线,实际生产中选择材料如何考虑淬透性问题？,对大截面零件和动载荷工作的零件及一些螺栓、锤模常要求表面和心部一致，此时应选高淬透性钢。 心部力学性能对零件使用寿命无明显影响时，如承受弯曲和扭转的轴类零件可选用淬透性低的钢。 有些零件不能或不宜选用淬透性高的钢。如焊接件，齿轮等,第四节：淬火应力、变形及开裂,一、淬火应力 1、概念：在淬火冷却过程中由于不同

13、部位的温度差异及组织转变的不同时性所引起的内应力。 热应力（thermal stress）： 工件在加热（或冷却）时，由于不同部位的温度差异，导致热胀（或冷缩）的不一致所引起的应力称为热应力； 组织应力(transformation stress)： 由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。,根据内应力的存在时间特性还可分： 瞬时应力：在冷却过程中某一时刻所产生的内应力叫瞬时应力； 残余应力：冷却终了，残存于工件内部的应力称为残余应力。 两者应力关系：瞬时应力随着温度变化而改变其应力大小和方向，随时应力小于材料的弹性极限时，引起瞬时应力的原因消失后，瞬时应力随即消失。若大于材料极限而引

14、起不均匀塑性变形，当造成应力的原因消失后，保留在工件中的内应力即时残余应力。,2、 热应力的变化规律,01 随温度降低，表面收缩快，承受拉应力，心部承受压应力。在1时刻达到最大。 12 表面收缩慢，心部收缩快，到达2时刻，表面和心部内应力减为最小。 23 表面温度很低，心部温度高于表面，心部收缩多，形成拉应力，表面为压应力。,结论：淬火冷却时，由热应力引起的残余应力表面为压应力，心部为拉应力。 淬火时所产生的热应力是由冷却过程中截面的温度差所造成的，因此冷却速度愈大，产生的热应力愈大。高温时冷却不均匀，将发生扭曲；冷却过程中瞬时应力大于断裂强度时，将会产生淬火裂纹。,3、组织应力变化规律,不考

15、虑热应力影响,当表面冷却到Ms点以下时发生马氏体相变，并伴随体积膨胀。表面产生压应力。心部承受拉应力，由于温度还高会发生塑性变形，使应力得到松弛而降低。 试样继续冷却，心部达到Ms点，发生马氏体相变，体积涨大。,结论： 在心部完全淬透情况下，由组织应力引起的应力表面为拉应力，心部为压应力。,3、淬火后残余应力分布特点及影响因素： （1）含碳量的影响：钢中含碳量增加，马氏体比容增大，淬火后组织应力增加。 （2）合金元素的影响：钢中加入合金元素后，其热传导系数下降，导致热应力和组织应力增加。 （3）工件尺寸的影响：工件尺寸大小对内应力分布的影响，有两种情况： 完全淬透的情况：随着工件直径的增大，淬

16、火后残余应力将由组织应力型逐渐变成热应力型；,不完全淬透情况：工件直径越大，淬硬层越薄，热应力特征越明显。 （4）淬火介质和冷却方法的影响：淬火介质的冷却能力，在不同工件冷却温度区间是不相同的，因而也影响淬火内应力的分布。 因此，通过合理的选择淬火介质及淬火冷却方法就可控制工件内应力，防止变形及开裂。,二、淬火时工件变形,概念：淬火变形主要由淬火时组织的比容差大、加热温度、冷却剧烈等导致很大的热处理应力而产生的变形。 种类：按产生的形式可分：形状变形（几何形状的扭曲、翘曲）和体积变形。 1、体积变形 这种变形是由组织转变引起的，其特点是零件的各部分尺寸按比例同速率的膨胀或收缩，并不改变零件的外

17、形。,2、由淬火应力引起的淬火变形(P56) （1）热应力引起的变形：主要发生在初期，这时零件内部处在塑性较好的高温状态。宏观表现：圆柱体长度方向缩短，直径方向涨大等。 （2）组织应力引起的变形：产生于早期组织应力最大时刻，此时表层应力为压应力、心部为拉应力。心部温度高，仍处于奥氏体状态，塑性较好，此时表现为在多向拉应力作用下的拉长。而工件中尺寸大的一方伸长，较小的一方缩短。,3、淬火变形的影响因素与控制 （1）不同成分的钢材淬火变形倾向不同： （a）低碳钢的淬火变形以热应力变形为主 （b）中碳钢零件尺寸较小时，将以组织应力为主 （c）高碳钢除马氏体比容大而引起体积变形大外，一般表现为热应力变

18、形 （2）加入提高A稳定性的合金元素，采用较缓和的淬火介质，减少淬火变形。通过改变淬火加热温度调节A中碳及合金元素含量，从而控制M的比容和残余A数量。,（3）采用调质、球化退火等预先热处理可以减少零件变形。均匀的碳化物分布可以消除因带状偏析造成各向异性，因此对减少变形也有重要作用。 （4）零件尺寸和形状对淬火变形的影响 在生产实际中，大量遇到形状不对称零件淬火时，发生严重的翘曲、扭曲形状变形，冷却速度越快，翘曲变形越严重。零件形状不均匀对称对冷却状态影响一般规律是：棱角和薄边部分冷却迅速，外表面比内表面冷却快，外表面呈圆凸部位比平面部位冷却快，有窄沟槽部位冷却慢。,（5）冷却方式对变形的影响

19、降低MS点以上冷却速度，可以减少热应力引起变形，降低MS以下的冷却速度，可以减少组织应力引起变形。 分级淬火：熔盐、熔碱等介质的温度一般选择在MS点附近，零件在热介质中短时停留，使截面温度趋于一致均匀。 等温淬火：等温淬火可得到最小淬火变形。 （6）除以上几点外，淬火前的零件因机械加工、锻造、焊接及校直等造成的残余应力，如果没有经过预先消除应力处理，则会增大热处理变形。热处理时，零件在炉中放置方法不当和夹具不良也会引起很大变形。,三、淬火裂纹,原因：工件淬火时，其瞬时内应力超过该时刻钢材的断裂强度（SK）则发生淬火裂纹，即所产生的淬火应力过大引起的。 常见的淬火裂纹有： 1、纵向裂纹（轴向裂纹

20、） 特征：裂纹产生于零件表层附近最大拉应力处并裂向心部有一定深度。裂纹走向一般平行于轴向（若零件存在应力集中和内部组织有缺陷也会改变方向）。,原因：（1）常见于完全淬透的工件中，这是由于淬透工件表层存在较大切向拉应力，随着碳含量提高，形成纵向裂纹倾向增加。低碳钢因M比容小，热应力作用强，表面存在很大残余压应力，因而不易淬裂。 （2）钢原材料缺陷：如大多数钢是由轧制而成的，钢中非金属夹杂物如碳化物等沿着变形方向分布，使钢材具有各向异性，若由于这些夹杂物导致应力集中，甚至切向应力比轴向应力小，也易造成纵向裂纹。,2、横向裂纹和弧形裂纹 特征：内应力分布：表面呈受压应力，离表面一定距离应力发生剧变，

21、由压应力变为很大的拉应力，裂纹常产生在拉应力峰值区域内。当内应力重新分布或钢的脆性进一步增加时，才蔓延到零件表面。 横向裂纹垂直于轴的方向，弧状裂纹经常在零件形状突变的部位以弧形分布。 原因： （1）常发生在未淬透的零件中，因为淬硬和未淬硬的过渡区有一个大的应力峰值。,（2）大型锻件的裂纹往往易于在零件棱角、截面突变或尖角、凸槽等部位出现，这主要是由于几何形状产生应力集中。 （3）表面淬火时，硬化层与非硬化层的过渡区存在较大的残余拉应力，容易引起弧形裂纹。 3、网状裂纹（表面龟裂） 特征：裂纹深度较浅、一般在0.011.5mm左右，裂纹具有任意方向与零件的外形无关。,原因： （1）具有表面脱碳

22、层的高碳或渗碳钢零件，淬火时零件易形成网状裂纹。这是由于表层比内层的M含碳量低，比容小，淬火时使脱碳层表面收到拉应力作用。 （2）某些机加工中未完全去除脱碳层的零件在高频或火焰表面淬火时也会形成网状裂纹。 （3）锻模使用一定时间后，型腔中会出现成条排列的热疲劳龟裂及零件在磨削过程中的磨削裂纹均属这种形式。,第五节：淬火工艺,淬火工艺 既要保证得到技术上要求的性能指标， 同时要满足图纸规定的尺寸要求。 淬火工艺规范的制订要考虑： （1）材料； （2）加热规范（加热温度、保温时间、加热速度）； （3）冷却规范（冷却介质、冷却速度和冷却时间）； （5）回火工艺规范,一、淬火加热规范 1、淬火加热温度

23、 确定加热温度的依据是钢的化学成分即临界点位置（AC1、AC3、ACcm） 通常亚共析钢淬火加热温度是： AC3 + 3050 过共析钢淬火加热温度是： AC13050 选择淬火加热温度要考虑以下因素： （1）加热设备 （2）零件的尺寸大小和形状,（3）淬火冷却介质 （4）零件原始组织 （5）对中高合金钢淬火加热时应考虑合金元素的溶解与再分配 部分钢淬火加热温度,2、加热保温时间 加热时间是指由零件入炉到达指定温度时间1，零件透烧时间2及组织转变时间3所组成。 生产上常用“加热系数”简便估计加热保温时间，该时间按工件入炉后仪表指示温度到温时开始计算，其数据方程为： K加热系数 D零件有效厚度（

24、mm） f与装炉量系数,二、淬火冷却方法及应用,1、直接淬火（direct quenching） 直接淬火是将奥氏体化工件直接淬入单一淬火介质中方法 此方法简单、经济、适合大批量作业。,2、预冷淬火（delay quenching） 定义：为了减少应力，将淬火件奥氏体化后先在空气中（或其它缓冷介质中）预冷到稍高于Ar1温度，然后进行淬火的工艺。 作用：减少淬火件各部分温差，或在技术允许情况下，使其危险淬裂部分产生非马氏体组织，然后再整体淬火。,3、双液淬火（interrupted quenching）,定义：将零件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的淬火介质中，在零件还未达到该淬火介质温度之前，

25、再迅速淬火另一淬火介质中的冷却方法。（如先水后油）,4、喷雾淬火（fog hardening） 原理：利用压缩空气吹到与其成一定角度水柱上使水雾化并与风混合吹向零件表面。喷雾冷却可使形成稳定蒸汽膜的温度提高。沸腾期强烈扩大。 优点：冷却速度可以调节，满足不同钢种不同直径大锻件淬火冷却需求，也适合同一零件不同淬火部位对冷速的要求。,5、马氏体分级淬火（marquenching，martempering）,定义：将钢奥氏体化后，淬入温度稍高或稍低于钢的上马氏体点温度的淬火介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间，待钢件内外层都达到介质温度后取出缓慢冷却到室温，以获得马氏体组织的工艺。,6、贝氏体等温淬火

26、（austempering）,定义：将工件加热奥氏体化后，在贝氏体转变温度区间（400260）保温，使奥氏体转变为贝氏体为主的组织的工艺。 工艺： 等温温度的确定主要由钢的C曲线及零件要求组织性能而定。等温温度越低，则下贝氏体硬度越高，贝氏体量越多。一般认为在Ms Ms+30 等温可获得满意的强度和韧性。 等温时间 1 + 2 + 3,7、喷液淬火（spray quenching） 对于局部硬化零件（如内部型腔或感应与火焰加热零件表面）可以在特制的装置中淬火。 8、模压淬火（press hardening） 对于截面薄的板状、片状零件及细长杆状零件，可将它加热到淬火温度后置于特定的夹具或淬火压

27、床上压紧并随之冷却，这种方法可减少工件淬火畸变。 如：离合器摩擦片、盘形螺旋齿轮、锯片等。,9、深冷处理（subzero treatment） 定义：钢件淬火到室温后，继续在0以下介质中冷却的热处理工艺。 适用范围：许多钢的M或B相变不完全,当马氏体转变终了温度Mf低于室温时，室温下的组织中将保留一定数量的残余奥氏体，需要冷处理。 注：深冷处理后务必要进行回火或时效，（保温410h）以获得更稳定的回火马氏体组织，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化。,常用的深冷处理冷却介质： 液氮（-196）、液氧（-182）、干冰（-78）、 液氨（-33）等 常见的工具钢的Ms点和Mf点,第六节：钢的回火,一

28、、回火定义与目的 1、定义：钢件淬硬后，再加热到AC1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 2、目的：钢回火的过程是由非平衡态向介稳态或稳定态转变过程。具体说是消除淬火M应力，改善钢的塑性韧性，提高尺寸稳定性。,淬火钢在回火过程中组织转变： 淬火马氏体分解； 碳化物析出、聚集长大； 残余奥氏体转变； 相再结晶过程。,二、回火参量方程 回火过程是受碳及合金元素的扩散与铁的自扩散所控制。回火温度与在该温度下的保温时间对钢回火后组织与性能起着决定性影响。 式中C为常数；T为回火温度（K）；是时间（单位为小时）。 对于中碳钢及合金钢，C值为20。上式可写成：,回火参量方程建立有

29、以下假设条件： 1、设相变量相同时，其硬度值变化也相同； 2、相变速度取决于元素的扩散导致的沉淀； 3、不考虑什么合金元素控制了扩散过程，回火过程中扩散激活能统一用Q表示。 可见：时间与M之间是对数关系，而温度与M之间是线性关系。所以回火温度对硬度值的影响较回火时间作用大的多。,三、回火工艺分类及应用 1、低温回火（low-temperature temperature，500） 调质处理：使钢的强度、塑性、韧性达到比较恰当的配合，具有良好的综合机械性能的工艺。用于中碳钢，得到回火索氏体 二次硬化型：高碳合金钢的回火温度一般高达500650，在此温度范围内回火将发生二次硬化作用。 高合金渗碳钢

30、：18Cr2Ni4WA等渗碳后为使马氏体及残余奥氏体分解，也进行600680的高温回火。,4、时效硬化 “淬火时效”：低碳钢在正常退火后三次渗碳体或氮化物将从固溶体中析出。如果对铁素体加热到PQ固溶线以上进行固溶处理（淬火），然后在室温下长期停留（天然时效）或加热到100120停留一段时间，此时C、N将从中脱溶，偏聚在空穴及位错网处，并使碳化物、氮化物以共格形式析出，使强度、硬度升高，塑性韧性下降，并使淬火后不明显的屈服极限再度出现，发生“时效硬化”现象。,第七节：淬火回火工艺的发展,淬火回火的工艺的基本途径是： 1、奥氏体晶粒及自由碳化物相的超细化热处理。 2、充分利用马氏体、下贝氏体的组织

31、强韧性进行强韧化热处理。 3、运用淬火钢中存在塑性第二相复合组织获得强韧性的热处理。 4、形变热处理。,一、形变热处理【TMT】 （thermomechanical treatment）,变形强化和热处理强化是金属及合金最基本的两种强化方法。 定义：在金属材料或机器零件制造过程中，将压力加工（锻、轧）与热处理工艺有效的结合起来，则可同时发挥形变强化与热处理强化的作用，获得由单一强化方法所不能达到的综合机械性能的工艺。 分类：在相变前形变的方法；在相变过程中形变方法；在相变后形变热处理。,1、高温形变正火 钢材生产中采用的控制轧制技术，基本原理是在轧制过程中控制形变量、形变速度以及形变温度，使低

32、碳合金钢通过在奥氏体状态下形变细化晶粒来达到高强度及好的强韧性要求。 2、高温形变淬火 定义：将钢加热到稳定的奥氏体区域保持一段时间，在奥氏体状态下变形、随后进行淬火以获得马氏体组织的工艺。 特点：形变淬火后再于适当温度下回火能够提高钢的强度同时，显著改善钢的塑性和韧性；还可以降低脆性转变温度及缺口敏感性。,3、中温形变淬火 定义：将钢加热到奥氏体状态，保持一定时间，急速冷却到过冷奥氏体亚稳定区域进行一定量变形，然后淬火得到马氏体组织的综合热处理工艺。 特点：经中温形变淬火加上适当温度回火，能在塑性、韧性基本保持不降的条件下，大幅度提高钢的屈服点及抗拉强度。 中温形变温度低，形变抗力大。变形限

33、制在一定时间内进行，不能发生M，因此仅在弹簧等形状简单的小型零件中应用。,4、形变强化原因分析 不同形变热处理工艺方法，其强化效果也不同，原因在于：加热和钢在变形时，一方面因滑移变形使位错密度增加，引起加工硬化；另一方面在高温下位错运动产生回复引起软化。这两种相反作用受致于形变温度（T）和变形速度（）的影响。（动态回复及动态再结晶） 动态再结晶，用下式表示： Z值反映奥氏体形变过程的特征函数。,二、钢中奥氏体晶粒超细化,获得超细化奥氏体晶粒有三种途径： 1、采用具有较高加热速度的新能源。如大功率电脉冲感应加热、电子束、激光加热 2、采用奥氏体逆相变方法。即首先将零件奥氏体化后淬火得到马氏体组织

34、，然后以较快的速度重新加热到奥氏体化温度。 由于加热速度越快，在 淬火马氏体形成的球状 奥氏体越多并且越细小， 往返循环加热数次，可 以达到很细的晶粒度。,三、控制马氏体、贝氏体组织形 态的淬火,1、低碳马氏体淬火 低碳马氏体即低碳合金钢实行淬火强化、得到板条低碳马氏体。 2、中碳钢的高温淬火 3、高碳钢的低温短时加热淬火 高碳钢通过这种处理后组织由很细的板条马氏体及片状马氏体，自由碳化物和少量的残余奥氏体组成。,四、改善钢中第二相分布形态的强韧化淬火,淬火钢中第二相有两类：硬化相如碳化物、氮化物；塑性相如铁素体、残余奥氏体等。 1、碳化物超细化淬火。主要途径： （1）高温固溶碳化物、低温淬火

35、 工艺原理：将钢加热到高于Ac3正常淬火温度，使碳化物充分溶解，然后在小于Ar1温度中温范围内保温或直接淬火后在高温范围回火，析出极细碳化物相；然后再于低温下（稍高于于Ac1）加热淬火。,（2）调质后再低温淬火。对于高碳工具钢先调质使碳化物分布弥散而均匀，然后淬火，提高韧性。 （3）形变超细化 2、亚温淬火（inter critical hardening) 亚温淬火（在双相区）可以提高材料强韧性同时，显著降低临界脆化温度（FATT），抑制可逆回火脆性、此工艺常加在普通淬火和回火之间以获得一定数量细小、均匀分布的铁素体和马氏体的混合组织。,第八节：淬火回火缺陷与预防,在热处理工艺中淬火工序造成的废品率往往很高，主要原因有： （1）淬火过程中形成的组织应力、热应力 （2）材料内部的冶