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1、在强烈淬火条件下，马氏体转变区的冷速30。/s时，钢件表层 的过冷奥氏体受到1200MPa的压应力，使淬火后钢的屈服强度至少提 高25%。在强烈淬火过程中，由相变塑性引起的残余应力和奥氏体一 马氏体转变的比容变化导致的残余应力增加。在强烈冷却时，工件 表面立即冷到槽液温度，心部温度几乎没有变化。快速冷却引起表 面层收缩和被心部应力平衡的高拉伸应力。温度梯度的增加使初始 马氏体转变造成的拉应力增加，而马氏体转变开始温度Ms的提高会 引起相变塑性导致的表层膨胀，表面拉应力会明显减小，并转化为压 应力，表面压应力数值和生成的的表面马氏体量成正比。强烈淬火方法的优点是在表层形成压应力，降低产生裂纹的几
2、 率，提高硬度和强度。表层形成100%马氏体组织，会使给定钢种得 到最大的淬硬层，故可用碳钢代替较贵重的合金钢，强烈淬火也可促 使钢获得均匀的力学性能和产生最小的工件畸变。零件经强烈淬火 后，在交变载荷下的使用寿命大致可提高一个数量级。强烈淬火工艺中，当表层冷却至Ms温度后，奥氏体转变为比体 积较大的马氏体，表面开始膨胀，就导致了表层开始受切向压应力作 用。需要注意的是在强烈淬火中，工件表层以极快的速率冷至Ms点， 而心部则仍维持在起始的奥氏体温度范围内。当工件表层完全为马 氏体后,心部的奥氏体也开始冷却，但温度一直保持在Ms点以上。心 部奥氏体的体积在明显缩小，我们称这一现象为“马氏体相变前
3、的 收缩”。在这一过程中，“表层马氏体壳”基本不产生畸变，但切向 压应力则不断增大，因为心部奥氏体的缩小，使表层有向中间收缩的 趋势。由于奥氏体高温时具有的“超塑性”，实际淬火时不会像 图中模型那样发生奥氏体核与表层分离的现象。随着时间的延长， 心部也开始马氏体相变，体积又逐渐增大，造成表层压应力下降。但 这一过程并不会彻底消除残余压应力。因为奥氏体在“马氏体相变 前的收缩”抵消了随后相变时的膨胀，所以即使心部奥氏体全部转 变为马氏体，表层的残余压应力仍是存在的。在心部进行马氏体转 变过程中的某一临界时间，表层的压应力达到最大值，这时我们需要 将工件从淬火介质中取出来停止强烈冷却过程，这是强烈
4、淬火技术 中的一个关键步骤。一旦工件被取出，由于冷速的降低，心部的马氏 体转变将会减缓甚至完全停止（此工件须有一定厚度，一般要超过25 4 mm ）。最终心部的奥氏体会转变为一个复杂相，如贝氏体、珠光体 或铁素体。这样，心部的体积明显小于全部转变为马氏体时的体积， 表层就可以保持较高的残余压应力。感应加热表面淬火时，由于电磁感应和集肤效应，工件在极短 的时间内达到Ac3以上很高的温度，而工件芯部仍处于相变点之下。 中碳钢表面淬火后，工件表面得到马氏体组织，往里是马氏体组织 加铁素体组织加托氏体组织，芯部为铁素体加珠光体或回火托氏体 组织。感应淬火和强烈淬火的最大不同之处在于芯部的加热情况，强 烈淬火过程中芯部处于Ms点之上，芯部组织在热处理之后也会发生 改变；而感应淬火只是加热了表层金属，热处理之后芯部仍保持原 有组织，这是强烈淬火之后得到的表层压应力更大的原因。
