机械工程材料—钢的淬火

淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 
淬火是应用最广的热处理工艺之一。淬火的目的： 获得马氏体组织，提高钢的性能。 
一、淬火温度
1、碳钢 ⑴ 亚共析钢淬火温度：Ac3+30-50℃。预备热处理组织：退火(F+P) 或正火组织(F+S或S)。 

亚共析钢淬火组织：0.5%C时为M 0.5%C时为M+A’。 


在Ac1~ Ac3之间的加热淬火称亚温淬火。亚温淬火组织为F+M 强硬度低，但塑韧性好。 

⑵ 共析钢淬火温度 Ac1+30-50℃ 淬火组织 M+A’。 

⑶ 过共析钢 淬火温度 Ac1+30-50℃ 温度高于Accm，奥氏体晶粒粗大、淬火后马氏体晶粒粗大；M含碳量高， A’量增多。使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。 

淬火组织为 M+颗粒状Fe3C+A’ * 预备热处理组织 P球。 
2、合金钢 由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。 ⑴ 亚共析钢淬火温度 Ac3+50－100℃ ⑵ 共析钢、过共析钢淬火温度 Ac1+50－100℃ 
二、加热时间（升温、保温） 6500C以上，慢，减小热应力 650-4000C，快，避免C曲线 4000C以下，慢，减轻相变应力 
三、淬火介质
理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的。但目前还 
没有找到理想的淬火介质。常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只用于形状简单的碳钢件。

 
油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，用于合金钢和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间，用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。 
其他淬火介质如聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业上常用的介质。 
四、淬火方法
采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。 1、单液淬火法加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。操作简单，易实现自动化。 

2、双液淬火

法 工件先在一种冷却能力强的介质中冷却，躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷。 优点是冷却理想，缺点是 
不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。 
3、分级淬火法 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。 可减少内应力 用于小尺寸工件。 

4、等温淬火法 将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小。 适用于形状复杂及要求较高的小型件。 

五、钢的淬透性
淬透性是钢的主要热处理性能。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。 

1.淬透性的概念
淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M + 50%P)的深度。 

淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力。 
2.影响淬透性的因素

 钢的淬透性取决于临界冷却速 度Vk， Vk越小，淬透性越高。 而Vk取决于C曲线的位置，C 　曲线越靠右，Vk越小。 
因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素。除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。 
3.淬透性的测定及其表示方法 
1）淬透性的测定常用末端淬火法 

2）淬透性的表示方法 ⑴ 用淬透性曲线表示 
即用 表示，J 表示末端淬透性，d 表示 
半马氏体区到水冷端的距离, HRC为半马氏体区的硬度。 

⑵ 用临界淬透直径表示 临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0表示。 D0与介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。 只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较，如45钢D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。 

4.淬透性的应用 
1、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。如螺 栓、连杆、模具等。 2、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透（淬硬层深度一般为半径的1/2~1/3），如轴类、齿轮等。 淬硬层深度与工件尺寸有关，设计时应注意尺寸效应。 
不同冷却条件下的转变产物 (共析钢) 
 

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