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，使過冷的奧氏體產生非擴散性轉變產物──馬氏體的金屬熱處理工藝（見馬氏體相變，過冷奧氏體轉變圖）。淬火是使鋼強化的基本手段之一，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械性能的傳統方法。為了充分發(fā)掘鋼的強度，必須首先使鋼完全轉變成馬氏體，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。就鋼的性質而言，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重要，它是選擇淬火工藝參數的重要依據。淬火加熱溫度淬火加熱溫度簡稱淬火溫度，選擇標準應以能得到細而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便于冷卻后獲得細小的馬氏體。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變起始點Ms和終了點Ms降低；淬火后不僅馬氏體粗大，而且有大量殘

5、留奧氏體。對于低合金鋼的淬火溫度，可根據其臨界溫度Ac和Ac3及所含合金元素的性質，參照上述原則確定。若鋼中含有強碳化物形成元素，淬火溫度一般應偏高些，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；對于含碳、錳較高的鋼，應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。淬火冷卻介質淬火冷卻介質淬火時鋼制件中需

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變過程中將產生巨大的組織應力和熱應力，使工件變形并有開裂的危險。為了解決上述矛盾鋼的合理的淬火冷卻過程應如圖2所示。通常要求在珠光體轉變區(qū)或貝氏體轉變區(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。淬火淬火淬火淬火頂端淬火試驗或稱Jominy試驗，是一種測定淬透性的簡便方法，在許多國家已標準化。圖5a是用標準試樣經適當奧氏體化后進行頂端淬火的示意圖。頂端淬火時冷卻速度由淬火端沿試棒逐漸減小，組織和硬度隨之相應地變化，由此得到的硬度變化曲線（圖5b）稱為淬透性曲線或Jominy曲線。嚴格地說，這種曲線只對某一爐次的鋼有效；對于某一定鋼種來說，由于化學成分的差異（成分波動及偏析）、預先熱處