鋼鐵的淬火

一、定義與原理

淬火，又稱蘸火，是一種將金屬或合金加熱到一定溫度后，迅速冷卻以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能的熱處理工藝。

對(duì)于鋼鐵而言，淬火通常是將鋼加熱到臨界溫度（如Ac3對(duì)于亞共析鋼，或Ac1對(duì)于過共析鋼）以上，保溫

一段時(shí)間，然后迅速冷卻到Ms點(diǎn)以下（或Ms附近進(jìn)行等溫處理），使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體，從而

獲得所需的力學(xué)性能。

二、目的

淬火的主要目的是使過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度

的回火，以大幅提高鋼的剛性、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同

使用要求。此外，淬火還可以使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、

不銹鋼提高其耐蝕性等。

三、工藝過程

鋼鐵的淬火工藝過程主要包括加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段：

1   加熱：將鋼鐵加熱到臨界溫度以上，以促使鋼中的奧氏體全部或部分形成。加熱溫度的選擇要根據(jù)鋼的種類

和成分來確定，通常亞共析鋼的加熱溫度為Ac3溫度以上3050℃，過共析鋼的加熱溫度為Ac1溫度以上3050℃。

2   保溫：在加熱溫度下保持一段時(shí)間，使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致，并確保奧氏體充分形成。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短

取決于工件的尺寸、形狀、材料和加熱方式等因素。

3   冷卻：采用高于臨界冷卻速度的冷卻方式，迅速將鋼鐵冷卻至Ms點(diǎn)以下（或Ms附近進(jìn)行等溫處理），以促使

馬氏體（或貝氏體）的轉(zhuǎn)變。冷卻速度的選擇要考慮到工件的尺寸、形狀、材料和所需的性能等因素。常用的

淬火介質(zhì)有水、油、空氣、鹽水等。

四、淬火方法

根據(jù)冷卻方式的不同，淬火方法可以分為多種類型，包括單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火、貝氏體

等溫淬火等。以下是幾種常見的淬火方法：

1   單介質(zhì)淬火：將加熱到淬火溫度的工件浸入一種淬火介質(zhì)中，使其完全冷卻。這種方法適用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼

和合金鋼工件。

2   雙介質(zhì)淬火：將加熱到淬火溫度的工件先在冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近Ms點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)入慢冷的淬火介

質(zhì)中冷卻至室溫。這種方法適用于形狀復(fù)雜或高碳鋼、合金鋼制作的大型工件。

3   馬氏體分級(jí)淬火：將鋼材奧氏體化后，浸入溫度稍高或稍低于鋼的上馬氏點(diǎn)的液態(tài)介質(zhì)（如鹽浴或堿浴）中，

保持適當(dāng)時(shí)間，待鋼件的內(nèi)、外層都達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷。這種方法適用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴(yán)的小型工件。

4   貝氏體等溫淬火：將工件淬入該鋼下貝氏體溫度的浴槽中等溫，使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變。這種方法常用于合金鋼、

高碳鋼小尺寸零件及球墨鑄鐵件。

五、淬火效果與影響因素

淬火后鋼鐵的硬度和強(qiáng)度顯著提高，但塑性和韌性有所下降。淬火效果的好壞受到多種因素的影響，包括加熱溫度、

保溫時(shí)間、冷卻速度、淬火介質(zhì)以及工件的尺寸和形狀等。

六、注意事項(xiàng)

在淬火過程中，由于工件內(nèi)部溫度梯度的存在，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能導(dǎo)致工件變形或開裂。因此，必須選擇合適的

冷卻方法和淬火介質(zhì)，以控制內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和分布。

淬火后的工件通常需要進(jìn)行回火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力和提高工件的塑性和韌性。

淬火工藝的選擇要根據(jù)工件的材料、尺寸、形狀和所需的性能等因素來確定。