钢的淬火

1. 基本概念

将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析钢加热到Ac1以上（低于Accm）的温度，保温后以大于Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺叫淬火。马氏体强化是钢的主要强化手段，因此淬火的目的就是为了获得马氏体，提高钢的机械性能。淬火是钢的最重要的热处理工艺，也是热处理中应用最广的工艺之一。

2. 淬火加热温度

淬火加热温度的选择应以得到细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织｡亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30℃～50℃，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。如果温度过高，会因为奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织，使钢的机械性能恶化，特别是使塑性和韧性降低；如果淬火温度低于Ac3，淬火组织中会保留未溶铁素体，使钢的强度硬度下降。

淬火温度主要根据钢的临界点确定:

亚共析钢:Ac3 以上 30~50℃;

共析钢､过共析钢:Ac1 以上 30~50℃;

对于低合金结构钢钢和高合金工具钢，考虑到合金元素的作用，为了加速奥氏体化，其淬火加热温度可偏高一些｡

3. 加热时间的确定

加热时间由升温时间和保温时间组成。由零件入炉温度升至淬火温度所需的时间为升温时间，并以此作为保温时间的开始。保温时间是指零件烧透及完成奥氏体化过程所需要的时间。加热时间通常根据经验公式估算或通过实验确定。生产中往往要通过实验确定合理的加热及保温时间，以保证工件质量。

4. 淬火介质

钢从奥氏体状态冷却至 Ms点以下温度所用的冷却介质称为淬火介质。理想淬火介质的冷却特性应该是:650℃以上应当缓慢冷却。以尽量降低淬火热应力;650~400℃之间应当快速冷却，以避免发生珠光体转变或贝氏体转变;400℃以下 Ms点附近的温度区域，应当缓慢冷却以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力｡ 常用的冷却介质有水､盐水或碱水溶液及各种矿物油等｡ 水的冷却特性不理想，在需要快冷的 650~400℃区间，其冷却能力较小｡而在需要慢冷的 400℃~Ms点温度区，其冷却能力又较大｡此外，水温对水的冷却能力影响较大｡水主要用于尺寸不大､形状简单的碳钢工件淬火｡ 盐水或碱水溶液可使高温区的冷却能力显著增强，但在 200~300℃低温区的冷却能力也很快｡ 矿物油的优点是低温区的冷却能力比水小很多，缺点是高温区的冷却能力也较低｡

5. 淬火方法

为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决｡包括单液淬火､双液淬火､分级淬火和等温淬火等｡

a.单液淬火法:它是将奥氏体化的工件淬入某一种介质中，连续冷却至介质温度的淬火方法｡适用于形状简单的碳钢和合金钢工件.尺寸大的工件用水，尺寸小的工件用油｡

b.双液淬火法：它是将奥氏体化的工件先淬入较强的冷却介质中，冷却至接近 Ms点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体相变｡适用于尺寸较大的碳钢工件｡一般用水作为快冷介质，用油作为慢冷介质｡

c.分级淬火法：它是将奥氏体化的工件首先淬入温度略高于钢的 Ms点的盐浴或碱浴中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体相变｡只适用于尺寸较小的工件，否则难以淬透｡

d.等温淬火法：它是将奥氏体化的工件淬入 Ms点以上温度盐浴中，等温保持足够时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出取出空冷至室温的淬火方法｡适用于形状复杂､尺寸要求精密和重要的小型零件｡

6. 钢的淬透性与淬硬性

（1）淬透性

钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火后获得马氏体的能力，其大小以钢在规定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示｡ 生产中也常用临界淬火直径表示钢的淬透性.所谓临界淬火直径，用D0表示｡在相同冷却条件下，D0越大，钢的淬透性越好｡

（2）影响淬透性的因素

影响淬透性的主要因素是化学成分，除Co以外，所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。另外，奥氏体的均匀性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都会影响淬透性。

（3）淬透性的测定及其表示方法

淬透性的测定方法很多，目前应用得最广泛的是“末端淬火法”，简称端淬试验。试验时，先将标准试样加热至奥氏体化温度，停留30～40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。

（4）淬透性的应用

淬透性大的工件易淬透，组织和性能均匀一致;

淬火性大的工件在淬火时，可选用冷却能力较小的淬火介质以减小淬火应力;

对受力大而复杂的工件，为确保组织性能均匀一致，可选用淬透性大的钢;

当要求工件表面硬度高，而心部韧性好时，可选用低淬透性钢｡

（5）钢的淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬成的马氏体可能得到的最高硬度表示。它主要取决于马氏体中的含碳量。含碳量越高，淬硬性越高。