钢的淬火基础知识

1、2020/7/7，1，钢的淬火，2020/7/7，2，淬火，定义：将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一定时间，使其以大于临界淬火速度Vk的速度冷却，将过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火钢得到的组织：马氏体或下贝氏体、少量残余奥氏体和不溶性第二相。目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性，保持足够的韧性。2020/7/7，3，碳含量不同的钢淬火后硬度和碳含量与残余奥氏体含量的关系，2020/7/7，4，1，淬火应力，淬火应力分为两种。热应力组织中的应力淬火应力超过材料屈服限制的塑性变形淬火应力，产生超出材料强度限制的裂纹，2020/7，5，热应力，定义：由于加热或冷却过程中不同部分的温

2、度差异，热胀冷不匹配工件的内部应力。影响因素：冷却速度越大，截面温差越大，热应力越大。淬火温度越高，工件截面尺寸越大，或者钢的导热性越差，线膨胀系数越大，热应力越大。2020/7/7，6，(a)表面和心脏始终存在温差，1，热应力及其变化规律，(b)冷却初期表面产生拉伸应力，心脏产生压缩应力；冷却后，表面受到压缩应力，心脏产生拉伸应力。(c)冷却后的应力状态保持为残余内应力。表面是压缩应力，心脏是拉伸应力。2020/7/7，7，组织应力，组织应力定义：由于冷却过程中温差引起的组织变化而产生的内部应力。影响因素：冷却速度、工件大小、钢的热导率碳质量分数、马氏体的比热和钢的淬透性、2020/7/7，

3、8，2、组织应力及其变化、淬火初期(表面温度小于Ms，心脏温度大于Ms)、表面压力应力、中心拉伸淬火后(表面温度，心脏温度小于Ms)，表面拉伸应力，心脏压缩应力。2020/7/7，9，热应力和组织应力，共存，嵌套热应力和组织应力变化规律相反，2020/7/7，10，2，开发淬火加热、淬火加热工艺：加热温度，加热时间加热方法，介质选择，介质选择淬火加热时间：加热时间和绝热时间之和是影响加热时间的因素：加热介质、钢成分、炉温工件形状和尺寸高炉方法和高炉容量经验公式：=KD，2020/7/7，13，淬火加热过程中的缺陷，过热过热过热表面氧化和脱碳(加热工件和加热介质之间的相互作用) 性能：强度、韧性

4、降低，易碎(急冷裂纹)的纠正措施：退火或正火(晶粒细化)后淬火、2020/7/15，超塑性、淬火和加热时工件的温度过高，导致奥氏体晶界氧化或局部熔化现象。超塑性零件只能报废，2020/7/7，16，由于表面氧化、氧化，工件大小减小，表面粗糙度减小，影响淬火冷却速度。加热温度越高，氧化速度越快。2020/7/7，17，氧化反应，炉气中的O2，CO2，H2O等氧化气体的化学反应，2020/7/7，18，脱碳，钢中的碳和炉气中的O2，H2O，CO2，加热温度越高，加热时间越长，脱碳层越深。2020/7/7，19，氧化，防脱碳方法，盐浴加热(氯酸盐，硝酸盐)保护气氛加热(氨分解气氛，天然气或人工煤气)

5、真空加热(机械真空泵)包装加热(铸铁碎屑或木碳)，以及，2020/7/7，22，理想淬火冷却曲线，600-400oC奥氏体最不稳定、最快的冷却，珠光体或贝氏体变形，并确保马氏体组织。650oC以上或400oC以下，靠近点Ms，过冷奥氏体相对稳定，冷却，降低热应力和组织应力，减少工件的淬火变形，防止裂纹。2020/7/7，23，淬火介质，水经济，冷却能力强的淬火介质矿物油主要用于合金钢或小型碳钢工件的淬火熔化状态的盐(NaCl，NaOH)也经常用作盐浴的淬火介质。这种介质仅适用于形状复杂、变形严重的小零件的等级淬火和等温淬火。聚乙烯醇水溶液、三醇铵水溶液、高浓度硝酸根水溶液淬火介质。2020/7

6、/7，24，淬火介质的冷却能力，2020/7/7，25，常用淬火介质的冷却特性，2020/7/7，26，淬火介质数的冷却特性曲线，800-380 oC 380 OOC高油温(40-100oC)可以降低油的粘度，提高高温区域的冷却能力。2020/7/7，30，淬火工艺，2020/7/7，31，红热毛坯进入淬火介质后的三个冷却阶段，2020/7/7，32，理想的淬火冷却曲线，2020/7/7，32，适用于简单形式的工件；操作简单，自动化容易。2020/7/7，36，2，通过双液体淬火方式加热到奥氏体状态的工件首先从冷却能力强的淬火介质快速冷却到接近点Ms的温度，防止过冷奥氏体中发生珠光体和托架变形

7、，然后继续冷却到冷却能力弱的其他介质，使过冷奥氏体从慢的冷却条件转变到马氏体淬火方法。水淬油冷却或油淬空气冷却。双液体淬火主要用于复杂的高碳钢工件和大型合金钢工件。技术要求高，防止变形和开裂。2020/7/7，37，3，通过等级淬火方式加热到奥氏体状态的工件首先浸入相应钢点Ms附近的热水澡，然后用室温取出空冷设备，在缓慢冷却条件下完成马氏体相变淬火方法，直到工件的各部分符合热水浴的温度为止。其特点是大幅减少淬火变形和裂纹，将其用于截面尺寸较小、淬火性高的钢部件，2020/7/7，38，4，采用等温淬火方法加热到奥氏体状态的工件在比点Ms的盐浴中间温度稍高的温度下浸泡足够长的时间，然后切换到河北体操组织，消除空气中冷却的淬火方法。工件通常具有无需回火的优秀综合机械特