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詳解熱處理淬火工藝
發(fā)布時(shí)間：2025-01-17
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淬火是熱處理工藝中重要的種工藝，會(huì)經(jīng)常用到工業(yè)熱處理上，例如鋼加工，鋼在制作成可用的零件產(chǎn)品時(shí)，就會(huì)用到淬火工藝。那么我們常用的熱處理淬火工藝到底是什么呢？下面就讓蓬達(dá)小編一一為您解答。
一、熱處理淬火工藝
從廣義上說，淬火是將合金在高溫下所具有的狀態(tài)以過冷、過飽和狀態(tài)固定至室溫，或使基體轉(zhuǎn)變成晶體結(jié)構(gòu)與高溫狀態(tài)不同的亞穩(wěn)狀態(tài)的熱處理形式。
鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上溫度，保溫段時(shí)間，使之部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
工藝過程：加熱、保溫、冷卻。
淬火的實(shí)質(zhì)是過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織。
淬火的目的：（1）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；（2）通過淬火滿足某些種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等殊的物理、化學(xué)性能。
應(yīng)用范圍：淬火工藝應(yīng)用為廣泛，如工具、量具、模具、軸承、彈簧和汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、切削加工機(jī)床、氣動(dòng)工具、鉆探機(jī)械、農(nóng)機(jī)具、石油機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、飛機(jī)等零件都在使用淬火工藝。
二、熱處理淬火介質(zhì)
工件進(jìn)行淬火冷卻所使用的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)（或淬火介質(zhì)）。理想的淬火介質(zhì)應(yīng)具備的條件是使工件既能淬成馬氏體，又不致引起太大的淬火應(yīng)力。
常用的淬火介質(zhì)有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。
1、水
水是冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn)：來源廣、價(jià)格低、成分穩(wěn)定不易變質(zhì)。
缺點(diǎn)：冷卻能力不穩(wěn)定，易使工件變形或開裂。在C曲線的“鼻子”區(qū)（500～600℃左右），水處于蒸汽膜階段，冷卻不夠快，會(huì)形成“軟點(diǎn)”；而在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)（300～100℃），水處于沸騰階段，冷卻太快，易使馬氏體轉(zhuǎn)變速度過快而產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，致使工件變形甚至開裂。當(dāng)水溫升高，水中含有較多氣體或水中混入不溶雜質(zhì)（如油、肥皂、泥漿等），均會(huì)顯著降低其冷卻能力。
應(yīng)用：適用于截面尺寸不大、形狀簡單的碳素鋼工件的淬火冷卻。
2、鹽水和堿水
在水中加入適量的食鹽和堿，使高溫工件浸入該冷卻介質(zhì)后，在蒸汽膜階段析出鹽和堿的晶體并立即爆裂，將蒸汽膜破壞，工件表面的氧化皮也被炸碎，這樣可以提高介質(zhì)在高溫區(qū)的冷卻能力，其缺點(diǎn)是介質(zhì)的腐蝕性大。
應(yīng)用：般情況下，鹽水的濃度為10％，苛性鈉水溶液的濃度為10％～15％?？捎米魈间摷暗秃辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼工件的淬火介質(zhì)，使用溫度不應(yīng)超過60℃，淬火后應(yīng)及時(shí)清洗并進(jìn)行防銹處理。
3、油
冷卻介質(zhì)般采用礦物質(zhì)油（礦物油）。如機(jī)油、變壓器油和柴油等。機(jī)油般采用10號(hào)、20號(hào)、30號(hào)機(jī)油，油的號(hào)越大，黏度越大，閃點(diǎn)越高，冷卻能力越低，使用溫度相應(yīng)提高。
三、熱處理淬火工藝類型
以冷卻形式的不同來劃分淬火的種類，主要有單液淬火、雙液淬火、分淬火和等溫淬火等。
1、液淬火：
單液淬火是將奧氏體工件迅速浸入某種淬火介質(zhì)，直冷到室溫的淬火操作方法。單液淬火冷卻介質(zhì)的選擇依據(jù)是：工件在該介質(zhì)中的冷卻速度必須大于此工件鋼種的臨界冷卻速度，并應(yīng)保證工件不會(huì)淬裂。單液淬火介質(zhì)有水、鹽水、堿水、油以及些門配制的水基淬火劑等。
2、雙液淬火：
為了克服單液淬火的缺點(diǎn)，使工件的淬火冷卻盡可能接近理想情況，可以將兩種冷卻能力不同的介質(zhì)配合起來使用，即將加熱后的工件先淬入種冷卻能力大的介質(zhì)中，待其冷至稍高于Ms溫度（約300℃），然后立即轉(zhuǎn)入另種冷卻能力較小的介質(zhì)中冷至室溫，這種淬火冷卻方法稱為雙液淬火。
對(duì)于有些工件，為了進(jìn)步減慢Ms以下的冷速，也可采用水淬空冷或油淬空冷的方法，空氣也可作為冷卻介質(zhì)來對(duì)待。
3、分淬火（馬氏體分淬火）：
這種冷卻方法的點(diǎn)是先將工件浸入溫度略高于Ms的浴槽，在浴槽中保溫至工件表面與中心均冷至浴槽的溫度，然后取出空冷。浴槽溫度般為Ms+（10~20）℃。浴槽中介質(zhì)的成分采用硝鹽浴、堿浴、中性鹽浴。
4、預(yù)冷淬火;
淬火加熱后，工件并不立即浸入冷卻介質(zhì)中，而是在空氣中先進(jìn)行短時(shí)間的冷卻，待工件降至定溫度時(shí)，再浸入冷卻介質(zhì)，這種淬火方法稱為預(yù)冷淬火或延遲淬火。
預(yù)冷淬火的關(guān)鍵是控制好預(yù)冷時(shí)間，預(yù)冷時(shí)間短則差；時(shí)間長則有可能使工件淬火硬度降低（發(fā)生非馬氏體轉(zhuǎn)變）。由于工件的材料各異，形狀尺寸千差萬別，同時(shí)還受出爐溫度和環(huán)境溫度的影響，故很難對(duì)預(yù)冷時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，主要靠操作者的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)來掌握。
5、局部淬火:
有的工件只要某個(gè)局部硬度較高，其他部位無硬度要求或要求硬度較低。這種情況般可采用局部淬火法，即只對(duì)工件上某個(gè)局部進(jìn)行淬火的方法。局部淬火的主要形式有兩種，局部加熱局部冷卻法和整體加熱局部冷卻法。前者主要適用于鹽浴爐加熱時(shí)的工件，后者箱式爐、鹽浴爐均可采用。
6、冷處理:
冷處理就是將淬火鋼繼續(xù)冷卻到室溫以下某溫度，使在室溫尚未轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的種淬火后操作。
對(duì)于些尺寸穩(wěn)定性高求很高的零件，必須把淬火組織的殘余奧氏體減少到低溫度，使用過程中不致因形狀和尺寸變化超出精度要求而失。冷處理的目的就在于此。冷處理溫度主要根據(jù)鋼的Ms點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合零件的技術(shù)要求及工藝設(shè)備條件等因素確定。冷處理操作必須在淬火工件冷到室溫后立即進(jìn)行，否則會(huì)影響其果。中小件冷處理般保溫1~3h,處理后應(yīng)在空氣中緩慢升溫。當(dāng)工件升到室溫后立即回火，這樣能有地避免工件開裂。
看完文章后，是不是對(duì)常用的熱處理中的“四把火”之淬火有了些了解，是不是發(fā)現(xiàn)原來淬火并不是種，而是有很多種類型，并且淬火使用的介質(zhì)也是不同的，并不單是水這種。不同的類型介質(zhì)適用的范圍的不同的，要根據(jù)熱處理情況來定怎么淬火。
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