淬火的基本原理及关键参数选取

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：对淬火工艺而言，主要是一个加热→保温→冷却的过程。因此，要保证淬火质量，必须正确制定钢奥氏体化加热的规范。各类钢材奥氏体化的温度、保温时间和材质有关，跟零件的尺寸也有一定关系，可参考相关的热处理手册来选定。冷却介质不同可获得不同的冷却速度，因而冷却介质的选择对淬火质量至关重要。因此，选择合适的加热规范和冷却规范便可实现钢的淬火，获得所需要的性能。

对淬火工艺而言，主要是一个加热→保温→冷却的过程。为实现淬火，首先必须将钢加热到临界点（AC3或AC1）以上获得奥氏体组织，其后的冷却速度必须大于临界淬火速度，以得到全部马氏体（含残余奥氏体）组织。因此，能否通过淬火使得材料获得我们所需要的性能，主要决定于内因——淬火中的相变和外因——淬火中的冷却。

钢在淬火工艺中主要的相变是马氏体相变，即A→M。但要实现马氏体相变，首先要将钢奥氏体化，即P→A。由Fe-C状态图（见图7-2）可以知道，室温下处于平衡状态的钢，根据其含碳量的不同，其组织可以分为：珠光体+铁素体（亚共析钢）；珠光体（共析钢）；珠光体+渗碳体（过共析钢）。当钢加热到AC1时，珠光体开始转变为奥氏体，但亚共析钢中的铁素体和过共析钢中的渗碳体还继续存在。当温度升高到AC3或ACcm时，亚共析钢中的铁素体也转变为奥氏体，而过共析钢中的渗碳体溶入了奥氏体中，得到完全的奥氏体。奥氏体形成后，钢中的化学成分并不就立即均匀一致，原来渗碳体处的含碳量较高，而铁素体处的含碳量较低。为了得到均匀一致的奥氏体也即实现奥氏体均匀化，必须加热到足够高的温度和保持一定的加热时间，以便各处的化学成分扩散均匀。

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图7-2　Fe—C状态图

随着加热温度的升高和保温时间的延长，钢奥氏体化后的晶粒不断长大。而奥氏体晶粒大小决定了过冷奥氏体转变产物晶粒的大小。因此，要保证淬火质量，必须正确制定钢奥氏体化加热的规范。各类钢材奥氏体化的温度、保温时间和材质有关，跟零件的尺寸也有一定关系，可参考相关的热处理手册来选定。

钢加热转变为奥氏体后，以不同的方式冷却可以得到不同的组织，根据材质和冷却条件可能会转变为珠光体型组织（珠光体、索氏体、屈氏体）、贝氏体组织（上贝氏体、下贝氏体）和马氏体组织（低碳马氏体、高碳马氏体）。为了使冷却速度大于临界淬火速度，获得所需要的组织，钢的淬火冷却可以在水、油、化学溶液、熔盐和熔碱、熔融金属、空气等介质中进行，也可以在某些特殊介质中进行，还可以工件自身作为冷却介质进行冷却。冷却介质不同可获得不同的冷却速度，因而冷却介质的选择对淬火质量至关重要。

因此，选择合适的加热规范和冷却规范便可实现钢的淬火，获得所需要的性能。

淬火的基本原理及关键参数选取

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