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淬火(也叫蘸火)

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淬火(也叫蘸火)_第1页
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  淬火是将钢加热到临界温度 Ac3(亚共析钢)或 Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下(或 Ms 附近等温)进行马氏体(或 贝氏体)转变的热处理工艺通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火蘸 火 ”是淬火工 艺 的行业术语,起源于工艺处理的方法,因为淬火就是把热工件蘸一下介质,达到要求,形象的称谓淬火为蘸火,淬火工艺应用很广, “蘸火”的读法也随之流传开来淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝 氏 体 转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回 火 ,以大幅提高钢的强度、硬 度 、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求也可以通过淬火满足某些特 种 钢 材 的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介 质 中快速冷却的金 属 热 处 理 工 艺 常用的淬冷介质有盐水、水、矿 物 油 、空气等淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表 面 耐磨的零件(如齿 轮 、轧辊、渗 碳 零件等) 。

通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机 械 性 能 )以满足不同的使用要求另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不 锈 钢 提高其耐蚀性等淬火工艺主要用于钢 件常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高淬火时的快速冷 却 会使工件内部产生内 应 力 ,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂为此必须选择合适的冷却方法根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双 介质 淬 火 、马氏体分级淬火和贝 氏 体 等 温 淬 火 4 类   淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和检测方法:淬火工件的硬度影响了淬火的效果淬火工件一般采用洛 氏 硬 度 计 ,测试 HRC 硬度淬火的薄硬钢 板 和表 面 淬 火 工件可测试 HRA 的硬度厚度小于 0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于 5mm 的淬火钢棒,可改用表面洛氏硬度计,测试 HRN 硬度    在焊接中 碳 钢 和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬,易形成冷 裂 纹 ,这是在焊接过程中要设法防止的。

  由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一   淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度    淬火是钢 铁材料强化的基本手段之一钢中马 氏 体 是铁基固溶体组织中最硬的相,故钢件淬火可以获得高硬度、高强度但是,马氏体的脆性很大,加之淬火后钢件内部有较大的淬 火 内 应 力 ,因而不宜直接应用,必须进行回火 淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用机械中重要零件,尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理为满足各种零件干差万别的技术要求,发展了各种淬火工艺如,按接受处理的部位,有整体、局 部 淬 火 和表面淬火;按加热时相变是否完全,有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢,该法又称亚 临 界 淬 火 );按冷却时相变的内容,有分级淬火,等 温 淬 火 和欠速淬火等   工艺过程 包括加热、保温、冷却 3 个阶段下面以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工 艺 参 数 选择的原则 淬 火 加 热 温 度以钢的相变临界点为依据,加热时要形成细小、均匀奥氏体晶 粒 ,淬火后获得细小马氏体组织。

碳 素 钢 的淬火加热温度范围如下图所示 淬 火 加 热 温 度 范 围由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢,尤其低 合 金 钢 亚共析钢加热温度为 Ac3 温度以上 30~50℃ 从图上看,高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内,故称为完全淬火如亚共析钢加热温度高于 Ac1、低于 Ac3 温度,则高温下部分先 共 析 铁 素 体未完全转变成奥氏体,即为不完全(或亚临界) 淬火过共析钢淬火温度为 Ac1 温度以上30~50℃,这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火,淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织这-组织状态具有高硬度和高耐磨性对于过共析钢,若加热温度过高,先共析渗碳体溶解过多,甚至完全溶解,则奥氏体晶粒将发生长大,奥氏体碳含量也增加淬火后,粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加,微裂纹增多,零件的变形和开裂倾向增加;由于奥氏体碳浓度高,马氏体点下降,残 留 奥 氏 体 量增加,使工件的硬度和耐磨性降低实际生产中,加热温度的选择要根据具体情况加以调整如亚共析钢中碳含量为下限,当装炉量较多,欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限;若工件形状复杂,变形要求严格等要采用温度下限。

淬火保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定对整体淬火而言,保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致对各类淬火,其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织   加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能般钢件奥氏体晶粒控制在 5~8 级   要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体,冷却速度必须大于钢的临 界 冷 却 速 度 工件在冷却过程中,淬 火 冷 却淬 火 冷 却表面与心部的冷却速度有-定差异,如果这种差异足够大,则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体,而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬 火 介 质 ,以保证工件心部有足够高的冷却速度但是冷却速度大,工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力,可能使工件变形或开裂因而要考虑上述两种矛盾因素,合理选择淬火介质和冷却方式   冷却阶段不仅零件获得合理的组织,达到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的关键环节。

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