熱處理工藝

1、淬火淬火正文正文將鋼從高溫奧氏體區(qū)快速冷卻，使過冷的奧氏體產(chǎn)生非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變產(chǎn)物──馬氏體的金屬熱處理工藝（見馬氏體相變，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖）。淬火是使鋼強(qiáng)化的基本手段之一，將鋼淬火成馬氏體，隨后回火以提高韌性，是使鋼獲得高綜合機(jī)械性能的傳統(tǒng)方法。為了充分發(fā)掘鋼的強(qiáng)度，必須首先使鋼完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，即必須以足夠快的速率冷卻，避免奧氏體在淬火過程中分解成鐵素體、珠光體或貝氏體一類組織，這一速率稱為臨界冷卻速率，一般也稱作臨界冷卻速度。有些高合

2、金鋼如沉淀硬化型不銹鋼（177PH177PH鋼等），或有色金屬如硬鋁合金(AlCuMgAlCuMg系合金)等，也都進(jìn)行類似淬火的快冷處理，但它們的目的是為了把高溫相（分別為奧氏體和α固溶體）保持到室溫，使其呈過飽和狀態(tài)以后需另通過時(shí)效處理才能使材料硬化這類淬火稱為固溶熱處理。從工藝的角度出發(fā)淬火溫度和淬火介質(zhì)的選擇是影響淬火效果的重要因素，而這些都取決于鋼和合金的性質(zhì)。就鋼的性質(zhì)而言，鋼在淬火中形成馬氏體的能力取決于鋼的臨界冷卻速度（鋼

3、的淬透性）。鋼的淬透性則是由奧氏體的成分和其他一些因素，如奧氏體晶粒度、合金元素在奧氏體中分布的均勻程度等決定的。確定鋼的淬透性至關(guān)重要，它是選擇淬火工藝參數(shù)的重要依據(jù)。淬火加熱溫度淬火加熱溫度簡稱淬火溫度，選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以能得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便于冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體。碳鋼的淬火加熱溫度范圍如圖1所示。一般亞共析鋼的淬火溫度為Ac3以上30～50℃，淬火后獲得馬氏體組織。如淬火溫度選在Ac1～Ac3之間一部分先共析鐵素體依

4、然存在；在淬火后的組織中，除馬氏體外，將混有低硬度的鐵素體，降低力學(xué)性能。如加熱至Ac3以上的過高溫度奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得的馬氏體組織也粗大，脆性增加；且淬火變形大，易造成淬火開裂。過共析鋼的淬火溫度為Ac1以上30～50℃淬火后獲得馬氏體和未溶的粒狀滲碳體組織，殘留奧氏體也少。如加熱至Acm以上先共析滲碳體將全部溶入奧氏體，使奧氏體的碳量增加，奧氏體晶粒長大馬氏體轉(zhuǎn)變起始點(diǎn)Ms和終了點(diǎn)Ms降低；淬火后不僅馬氏體粗大，而且有大量殘

5、留奧氏體。對(duì)于低合金鋼的淬火溫度，可根據(jù)其臨界溫度Ac和Ac3及所含合金元素的性質(zhì)，參照上述原則確定。若鋼中含有強(qiáng)碳化物形成元素，淬火溫度一般應(yīng)偏高些，以加速碳化物的溶解，增大奧氏體中碳和合金元素含量，從而提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性；對(duì)于含碳、錳較高的鋼，應(yīng)采用較低的淬火溫度，以避免奧氏體晶粒粗化。淬火加熱過程中的氧化、脫碳直接影響淬火后工件的使用壽命，為此采用鹽浴加熱、可控氣氛加熱或真空加熱等方法。淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)淬火時(shí)鋼制件中需

6、要得到100％馬氏體的部位，其冷卻速度(冷卻速率)必須大于臨界冷卻速度，否則不能充分淬硬和達(dá)到要求的淬硬深度。但是冷卻速度過大在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過程中將產(chǎn)生巨大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，使工件變形并有開裂的危險(xiǎn)。為了解決上述矛盾鋼的合理的淬火冷卻過程應(yīng)如圖2所示。通常要求在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)或貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)等奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域要快速冷卻，以防止其分解，通過馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域要較速度的大小，因而可通過加入合金元素來降低鋼的臨界冷卻速度，使鋼的淬透層深度增

7、加。最常用的確定鋼的淬透性方法是頂端淬火試驗(yàn)。淬火淬火淬火淬火頂端淬火試驗(yàn)或稱Jominy試驗(yàn)，是一種測定淬透性的簡便方法，在許多國家已標(biāo)準(zhǔn)化。圖5a是用標(biāo)準(zhǔn)試樣經(jīng)適當(dāng)奧氏體化后進(jìn)行頂端淬火的示意圖。頂端淬火時(shí)冷卻速度由淬火端沿試棒逐漸減小，組織和硬度隨之相應(yīng)地變化，由此得到的硬度變化曲線（圖5b）稱為淬透性曲線或Jominy曲線。嚴(yán)格地說，這種曲線只對(duì)某一爐次的鋼有效；對(duì)于某一定鋼種來說，由于化學(xué)成分的差異（成分波動(dòng)及偏析）、預(yù)先熱處