鋼的淬火

淬火時(shí)將鋼加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一定時(shí)間使其奧氏體化，再以大于臨界冷卻速度快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。淬火鋼得到的組織主要是馬氏體（或下貝氏體），此外，還有少量殘余奧氏體及未溶的第二相。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。

1、 淬火加熱溫度

???

?對(duì)于亞共析碳鋼，適宜的淬火溫度為Ac3+30～50℃，使碳鋼完全奧氏體化，淬火后獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織。對(duì)于過(guò)共析碳鋼，適宜的淬火溫度為Ac1+30～50℃。淬火前先進(jìn)行球化退火，使之得到粒狀珠光體組織，淬火加熱時(shí)組織為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶的細(xì)粒狀滲碳體，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布在馬氏體基體上的細(xì)小粒狀滲碳體組織。對(duì)于低合金鋼，淬火加熱溫度也根據(jù)臨界點(diǎn)Ac1或Ac3來(lái)確定，一般為Ac1或Ac3以上50～100℃。高合金工具鋼中含有較多的強(qiáng)碳化物形成元素，奧氏體晶粒粗化溫度高，故淬火溫度亦高。

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2、淬火加熱時(shí)間

　　為了使工件各部分完成組織轉(zhuǎn)變，需要在淬火加熱時(shí)保溫一定的時(shí)間，通常將工件升溫和保溫所需的時(shí)間計(jì)算在一起，統(tǒng)稱為加熱時(shí)間。

??? 影響淬火加熱時(shí)間的因素較多，如鋼的成分、原始組織、工件形狀和尺寸、加熱介質(zhì)、爐溫、裝爐方式及裝爐量等。

　　鋼在淬火加熱過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒或表面氧化、脫碳等缺陷。

　　過(guò)熱是指工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。過(guò)熱不僅使淬火后得到的馬氏體組織粗大，使工件的強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆斷，而且容易引起淬火裂紋。對(duì)于過(guò)熱工件，進(jìn)行一次細(xì)化晶粒的退火或正火，然后再按工藝規(guī)程進(jìn)行淬火，便可以糾正過(guò)熱組織。

過(guò)燒是指工件在淬火加熱時(shí)，溫度過(guò)高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過(guò)燒的工件無(wú)法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。

鋼的表面淬火

表面淬火是對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝。它是將工件表面進(jìn)行快速加熱，使其奧氏體化并快速冷卻獲得馬氏體組織，而心部仍保持原來(lái)塑性、韌性較好的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力和降低脆性。表面淬火可有效提高工件表面層的硬度和耐磨性，達(dá)到外硬內(nèi)韌的效果，并可造成表面層壓應(yīng)力狀態(tài)，提高疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)工件的使用壽命。

1. 感應(yīng)加熱表面淬火

??? 感應(yīng)加熱表面淬火法的原理如圖1-66（a）所示。把工件放入由空心銅管繞成的感應(yīng)線圈中，當(dāng)感應(yīng)線圈通以交流電時(shí)，便會(huì)在工件內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在工件內(nèi)自成回路，故稱為“渦流”。渦流在工件截面上的分布是不均勻的，如圖1-66（b）所示，表面電流密度最大，心部電流密度幾乎為零，這種現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。由于鋼本身具有電阻，因而集中于工件表面的渦流，幾秒種可使工件表面溫度升至800～1000℃，而心部溫度仍接近室溫，在隨即噴水（合金鋼浸油）快速冷卻后，就達(dá)到了表面淬火的目的。

感應(yīng)加熱時(shí)，工件截面上感應(yīng)電流密度的分布與通入感應(yīng)線圈中的電流頻率有關(guān)。電流頻率愈高，感應(yīng)電流集中的表面層愈薄，淬硬層深度愈小。因此可通過(guò)調(diào)節(jié)通入感應(yīng)線圈中的電流頻率來(lái)獲得工件不同的淬硬層深度，一般零件淬硬層深度為半徑的1／10左右。對(duì)于小直徑（10～20mm）的零件，適宜用較深的淬硬層深度，可達(dá)半徑的1／5，對(duì)于大截面零件可取較淺的淬硬層深度，即小于半徑1／10以下。

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(運(yùn)轉(zhuǎn)世界大國(guó)龍騰 龍出東方 騰達(dá)天下 龍騰三類調(diào)心滾子軸承 劉興邦C E MB MA)

1. 火焰加熱表面淬火

火焰加熱表面淬火法是用乙炔一氧火焰（最高溫度3200℃）或煤氣一氧火焰（最高溫度2000℃），對(duì)工件表面進(jìn)行快速加熱，并隨即噴水冷卻。淬硬層深度一般為2～6mm。適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件（如大型軸類、模數(shù)齒輪等）的表面淬火?；鹧婕訜岜砻娲慊鸬膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，靈活性大。缺點(diǎn)是加熱溫度不易控制，工件表面易過(guò)熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

1. 激光加熱表面淬火

??? 激光加熱表面淬火是以高能量激光束掃描工件表面，使工件表面快速加熱到鋼的臨界點(diǎn)以上，利用工件基體的熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)自冷淬火，實(shí)現(xiàn)表面相變硬化。

??? 激光加熱表面淬火加熱速度極度快（105～106℃／s），因此過(guò)熱度大，相變驅(qū)動(dòng)力大，奧氏體形核數(shù)目劇增，擴(kuò)散均勻化來(lái)不及進(jìn)行，奧氏體內(nèi)碳及合金濃度不均勻性增大，奧氏體中碳含量相似的微觀區(qū)域變小，隨后的快冷（104℃／s）中不同微觀區(qū)域內(nèi)馬氏體形成溫度有很大差異，產(chǎn)生細(xì)小馬氏體組織。由于快速加熱，珠光體組織通過(guò)無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)化為奧氏體組織；由于快速冷卻，奧氏體組織通過(guò)無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)化為馬氏體組織，同時(shí)殘余奧氏體量增加，碳來(lái)不及擴(kuò)散，使過(guò)冷奧氏體碳含量增加，馬氏體中碳含量增加，硬度提高。

??? 激光加熱表面淬火后，工件表層獲得極細(xì)小的板條馬氏體和孿晶馬氏體的混合組織，且位錯(cuò)密度極高，表層硬度比淬火＋低溫回火提高20％，即使是低碳鋼也能提高一定的硬度。

??? 激光淬火硬化層深度一般為0.3～1mm，硬化層硬度值一致。隨零件正常相對(duì)接觸摩擦運(yùn)動(dòng)，表面雖然被磨去，但新的相對(duì)運(yùn)動(dòng)接觸面的硬度值并未下降，耐磨性仍然很好，因而不會(huì)發(fā)生常規(guī)表面淬火層由于接觸磨損，磨損隨之加劇的現(xiàn)象，耐磨性提高了50％，工件使用壽命提高了幾倍甚至十幾倍。

激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調(diào)質(zhì)組織，淬火后零件變形極小，表面質(zhì)量很高，特別適用于拐角、溝槽、盲孔底部及深孔內(nèi)壁的熱處理，而這些部位是其它表面淬火方法極難做到的。

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淬火處理的常見(jiàn)問(wèn)題

Ms點(diǎn)隨C%的增加而降低,淬火時(shí)，過(guò)冷奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度稱之為Ms點(diǎn)，轉(zhuǎn)變完成之溫度稱之為Mf點(diǎn)。C%含量愈高，Ms點(diǎn)溫度愈降低。0.4%C碳鋼的Ms溫度約為350℃左右，而0.8%C碳鋼就降低至約200℃左右。

淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?/p>

1、水中加入食鹽可使冷卻速率加倍：鹽水淬火之冷卻速率快，且不會(huì)有淬裂及淬火不均勻之現(xiàn)象，可稱是最理想之淬硬用冷卻劑。食鹽的添加比例以重量百分比10%為宜。

2、水中有雜質(zhì)比純水更適合當(dāng)淬火液：水中加入固體微粒，有助於工件表面之洗凈作用，破壞蒸氣膜作用，使得冷卻速度增加，可防止淬火斑點(diǎn)的發(fā)生。因此淬火處理，不用純水而用混合水之淬火技術(shù)是很重要的觀念。

3、聚合物可與水調(diào)配成水溶性淬火液：聚合物淬火液可依加水程度調(diào)配出由水到油之冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無(wú)火災(zāi)、污染及其他公害之慮，頗具前瞻性。

4、干冰加乙醇可用於深冷處理溶液：將干冰加入乙醇中可產(chǎn)生-76℃之均勻溫度，是很實(shí)用的低溫冷卻液。