退火、正火、淬火、回火等金屬熱處理工藝

1、金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷卻的一種工藝方法。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過(guò)熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、

2、鎂、鈦等及其合金也都可以通過(guò)熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的。隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這

3、說(shuō)明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.150.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上，說(shuō)明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人”手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國(guó)人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對(duì)金屬的保護(hù)方

4、法，以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等。18501880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體(如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專(zhuān)利。18891890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專(zhuān)利。二十世紀(jì)以來(lái)，金屬物理的發(fā)展和其它新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是19011925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳 ；30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法；60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方

5、法。 二 金屬熱處理的工藝熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之

6、一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使 整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻(冷卻速度最慢)，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火將工件加熱

7、到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。淬火將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱(chēng)為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來(lái)的工藝，稱(chēng)為調(diào)質(zhì)。

8、某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱(chēng)為時(shí)效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱(chēng)為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱(chēng)為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到

9、高溫。表面熱處理的主要方法，有激光熱處理、火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。 化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬、復(fù)合滲等。熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過(guò)程中的重要工序之一。大體來(lái)說(shuō)，它可以保證和提高工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐

10、蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài)，以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 ；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價(jià)廉的碳鋼通過(guò)滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過(guò)熱處理方可使用。 三 鋼的分類(lèi)鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11% 。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料。鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼）與合金鋼兩大類(lèi)。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除鐵、碳為其主要成分外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)械性能

11、，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉。因此，碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱(chēng)為合金元素）而得到的多元合金。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高，故應(yīng)用日益廣泛。由于鋼材品種繁多，為了便于生產(chǎn)、保管、選用與研究，必須對(duì)鋼材加以分類(lèi)。按鋼材的用途、化學(xué)成分、質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類(lèi)：（一） 按用途分類(lèi)按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類(lèi)。1.結(jié)構(gòu)鋼：（1）.用作各種機(jī)器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼。（2）用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素鋼中的

12、甲、乙、特類(lèi)鋼及普通低合金鋼。2.工具鋼：用來(lái)制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。3.特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼。可分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。（二） 按化學(xué)成分分類(lèi)按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類(lèi)。碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量0.25%）；中碳鋼（0.25%含碳量0.6%）；高碳鋼（含碳量0.6%）。合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量5%）；中合金鋼（合金元素總含量=5%-10%）；高合金鋼（合金元素總含量10%）。此外，根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類(lèi)不同，也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。（三） 按

13、質(zhì)量分類(lèi)按鋼材中有害雜質(zhì)磷、硫的含量可分為普通鋼（含磷量0.045%、含硫量0.055%；或磷、硫含量均0.050%）；優(yōu)質(zhì)鋼（磷、硫含量含硫量0.030%）。此外，還有按冶煉爐的種類(lèi)，將鋼分為平爐鋼（酸性平爐、堿性平爐），空氣轉(zhuǎn)爐鋼（酸性轉(zhuǎn)爐、堿性轉(zhuǎn)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）與電爐鋼。按冶煉時(shí)脫氧程度，將鋼分為沸騰鋼（脫氧不完全），鎮(zhèn)靜鋼（脫氧比較完全）及半鎮(zhèn)靜鋼。鋼廠在給鋼的產(chǎn)品命名時(shí)，往往將用途、成分、質(zhì)量這三種分類(lèi)方法結(jié)合起來(lái)。如將鋼稱(chēng)為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼等。均0.040%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷量0.035%、 四 金屬材料的

14、機(jī)械性能金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類(lèi)。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過(guò)程中加工成形的適應(yīng)能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來(lái)的性能，它包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。在機(jī)械制造業(yè)中，一般機(jī)械零件都是在常溫、常壓和非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過(guò)程中各機(jī)械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵

15、抗破壞的性能，稱(chēng)為機(jī)械性能（或稱(chēng)為力學(xué)性能）。金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能。1 強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過(guò)量塑性變形或斷裂）的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。2 塑性塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形

16、）而不破壞的能力。3 硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值。常用的方法有布氏硬度（hb）、洛氏硬度（hra、hrb、hrc）和維氏硬度（hv）等方法。4 疲勞前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指標(biāo)。實(shí)際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。5 沖擊韌性以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱(chēng)為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。五 退火-淬火-回火(一)退火的種類(lèi)1 完全退火和等溫退火完全退火

17、又稱(chēng)重結(jié)晶退火，一般簡(jiǎn)稱(chēng)為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重要工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。2 球化退火球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。3 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火又稱(chēng)低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來(lái)消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后，或在隨后的切削加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或裂紋。(二)淬火為了提高硬度采取的方法，主要形式是通過(guò)加熱、

18、保溫、速冷。最常用的冷卻介質(zhì)是鹽水，水和油。鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn)，但卻易使工件變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生開(kāi)裂。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。(三)回火1 降低脆性，消除或減少多用性的，可選用箱式爐。2加熱長(zhǎng)軸類(lèi)及長(zhǎng)的絲桿，管子等工件時(shí)，可選用深井式電爐。3小批量的滲碳零件，可選用井式氣體滲碳爐。4對(duì)于大批量的汽車(chē)、拖拉機(jī)齒輪等零件的生產(chǎn)可選連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線或箱式多用爐。5對(duì)沖壓件板材坯料的加熱大批量生產(chǎn)時(shí)，最好選用滾動(dòng)爐，輥底爐。6對(duì)成批的定型零件，生產(chǎn)上可選用推桿式或傳送帶式電阻爐（推桿爐或鑄帶爐

19、）7小型機(jī)械零件如：螺釘，螺母等可選用振底式爐或網(wǎng)帶式爐。8鋼球及滾柱熱處理可選用內(nèi)螺旋的回轉(zhuǎn)管爐。9有色金屬錠坯在大批量生產(chǎn)時(shí)可用推桿式爐，而對(duì)有色金屬小零件及材料可用空氣循環(huán)加熱爐。 七、表面處理資料（1）鋼結(jié)構(gòu)的防火處理鋼材是一種不會(huì)燃燒的建筑材料，它具有抗震、抗彎等特性。在實(shí)際應(yīng)用中，鋼材既可以相對(duì)增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設(shè)計(jì)美感造型的需要，還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲、拉伸的缺陷，因此鋼材受到了建筑行業(yè)的青睞，單層、多層、摩天大樓，廠房、庫(kù)房、候車(chē)室、候機(jī)廳等采用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機(jī)械性能，如屈服點(diǎn)、抗拉及彈性

20、模量等均會(huì)因溫度的升高而急劇下降。鋼結(jié)構(gòu)通常在450650溫度中就會(huì)失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因過(guò)大的形變而不能繼續(xù)使用，一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。這一時(shí)間的長(zhǎng)短還與構(gòu)件吸熱的速度有關(guān)。要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r(shí)間等。但無(wú)論采取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼

21、結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施。一、外包層。就是在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法。現(xiàn)澆成型的實(shí)體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來(lái)加強(qiáng)，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強(qiáng)度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護(hù)層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時(shí)外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預(yù)制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。二、充水(水套)?？招男弯摻Y(jié)構(gòu)（2）常用火焰噴涂塑料材料及性能塑料種類(lèi)很多，根據(jù)塑料受熱的性能，可分為熱塑性塑料及熱固性塑料兩大類(lèi)?；鹧鎳娡坑盟芰戏勰┮话阌伤芰显霞由细男圆牧现瞥?，這些改性材料，包括各種填

22、料、顏料、流平劑、增韌劑等。通過(guò)改性，使塑料粉末容易進(jìn)行火焰噴涂。使制成的涂層具有所要求的顏色和各種性能。熱塑性塑料的特點(diǎn)是可隨溫度上升而變軟或熔化，冷卻后則凝固成型變硬，這個(gè)過(guò)程為可逆過(guò)程可反復(fù)進(jìn)行多次，通常熱塑性塑料，具有優(yōu)良的抗化學(xué)性、韌性和彎曲性能，火焰噴涂常用的熱塑性塑料主要有聚乙烯、尼龍、聚丙烯、聚苯硫醚、氯化聚醚、eva等，其中以聚乙烯、尼龍應(yīng)用最多最廣。熱固性塑料的特點(diǎn)是用某些較低聚合度的予聚體樹(shù)脂，在一定溫度下或加入固化劑條件下，固化成不能再次熔化或熔融的，質(zhì)地堅(jiān)硬的最終產(chǎn)物，溫度再升高，產(chǎn)品只能分解，不能再軟化。熱固性塑料分子量較低，所以具有較好的流平性、潤(rùn)濕性；因而能很好

23、地粘附在工件表面，并具有較好的裝飾性能?；鹧鎳娡砍Ｓ玫臒峁绦运芰戏勰┯协h(huán)氧、環(huán)氧/聚酯及聚酯粉末等。1、聚乙烯(pe）聚乙烯為白色透明物質(zhì)，外觀似石蠟，可著色，可彎曲，稍具延伸性。聚乙烯是乙烯的高分子聚合物，因生產(chǎn)方法不同，產(chǎn)品分為高密度 hdpe(低壓0.94110.965)。中密度mdpe(中壓0.9260.940)低密度ldpe(高壓 0.9100.025)。三者性質(zhì)相似，但高密度聚乙烯在無(wú)負(fù)載和短期通常，聚乙烯隨密度增加，抗張強(qiáng)度、硬度、耐熱性均增高。聚乙烯有優(yōu)良的耐蝕性，對(duì)非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸、氫氟酸)、稀硝酸、堿、油(冷)和鹽溶液都有良好的耐蝕性，能耐極性有機(jī)物(醇、酮)、水

24、。在室溫下耐一般溶劑，但在 60以上溶于芳烴、氯化溶劑及熔蠟中，有些溶劑能使其溶脹。 聚乙烯不耐濃硝酸、濃硫酸和其它強(qiáng)氧化劑的腐蝕。聚乙烯粉末涂層的物理化學(xué)性能如表 1。表1聚乙烯粉末涂層的物理化學(xué)性能 注：試驗(yàn)采用 1.5m鋼板，涂后在3035條件下、酸堿浸漬10d溶劑油類(lèi)分別浸漬30d和100d后測(cè)試。聚乙烯粉末涂層與其它涂層性能比較見(jiàn)表 2表2聚乙烯等其它品種粉末涂層的性能比較 2、尼龍(聚酰胺) 尼龍是一種應(yīng)用很廣的熱塑性塑料，最高應(yīng)用溫度為 80120，最低使用溫度為-50-60。尼龍具有良好的耐蝕性，十分耐堿和大多數(shù)鹽水、稀酸。但不耐強(qiáng)酸和氧化性酸的腐蝕。對(duì)烴、酮、酯、油類(lèi)抗蝕能力

25、良好，不耐酚和甲酸的腐蝕。尼龍強(qiáng)度高，堅(jiān)韌、耐磨損，有潤(rùn)滑作用，所以常用作耐磨涂層，如:印刷機(jī)械中的鋼制墨輥、車(chē)床導(dǎo)軌、潤(rùn)滑涂層如軸承等。尼龍對(duì)生物侵蝕是惰性的，無(wú)毒，受細(xì)菌作用，可作食品和牛奶等容器表面涂層?；鹧鎳娡砍Ｓ玫哪猃埛勰┯心猃?11、尼龍12、尼龍1010及一些二元、三元共聚尼龍，尼龍層與金屬附著力好續(xù)表 4尼龍11涂層的耐化學(xué)品性能 3、聚丙烯聚丙烯是丙烯的高分子量聚合物，外觀似聚乙烯但比聚乙烯更輕更透明。聚丙烯密度低(0.90)耐蝕性和聚乙烯相似，且較低，應(yīng)用溫度范圍為-14+120。除濃硝酸，發(fā)煙硫酸、氯磺酸等強(qiáng)氧化性酸外，能耐大多數(shù)的有機(jī)和無(wú)機(jī)酸、堿和鹽，對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂的抗

26、蝕性良好。80以下能耐有機(jī)溶劑，但能被某些強(qiáng)有機(jī)溶劑破壞。聚丙烯強(qiáng)度高于聚乙烯，軟化點(diǎn)較高（180）。硬度接近尼龍，剛性好，常溫下耐沖擊性能良好。耐溫性高，在低應(yīng)力下可長(zhǎng)期使用于110120。 4、聚苯硫醚（pps）聚苯硫醚通常指對(duì)苯基硫的聚合物。交聯(lián)前是一種線型結(jié)構(gòu)，呈熱塑性，是一類(lèi)具有支鏈、無(wú)結(jié)晶熔點(diǎn)、高粘度聚合物、交聯(lián)后呈熱固性，若予以充分加熱，卻還能軟化到一定程度，因此并非真正熱固性塑料。聚苯硫醚密度1.36，熔點(diǎn)288，是一種硬而脆、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的熱塑性塑料，同時(shí)它具有優(yōu)良的電絕緣性和粘結(jié)性，適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，應(yīng)用溫度范圍為-148+250。聚苯硫醚的化學(xué)惰性及耐高溫性使它成為良好的耐腐蝕

27、涂層。 聚苯硫醚防腐涂層可耐170下的各種溶劑，200下的各種酸堿、鹽和化學(xué)藥品，但易受鹵素和氧化性介質(zhì)，如游離氯、溴、硝酸、過(guò)氧化氫等腐蝕。聚苯硫醚的熔區(qū)寬300420，故有良好的流動(dòng)性，且無(wú)毒、不燃。與金屬的粘接力強(qiáng)，因此是一種良好的耐腐蝕涂層。5、氯化聚醚氯化聚醚是線型、高結(jié)晶度的熱塑性塑料，具有較高的熔點(diǎn)（180），優(yōu)良的耐熱、耐腐蝕性能以及良好的機(jī)械性能和電性能?？箾_擊強(qiáng)度高，耐磨性和尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)良，吸水性小。應(yīng)用溫度范圍為-30+120。氯化聚醚的耐蝕性?xún)H次于聚四氟乙烯，可與聚三氟氯乙烯媲美，除強(qiáng)氧化性酸如濃硫酸、濃硝酸外，能耐各類(lèi)酸、堿、鹽及大多數(shù)有機(jī)溶劑的腐蝕，不耐液氯、氟、溴

28、的腐蝕。 氯化聚醚的導(dǎo)熱系數(shù)低于大多數(shù)耐腐蝕熱塑性塑料，適宜作絕熱材料。 6、eva（乙烯醋酸乙烯酯共聚物）eva是乙烯與醋酸乙烯酯的共聚物，是一種具有橡皮似彈性的熱塑性塑料。eva的性能與醋酸乙烯酯（va）的含量有很大的關(guān)系，va越少，越像低密度聚乙烯，而va越多越像橡皮。eva在較廣的溫度范圍（-4570）質(zhì)堅(jiān)韌，加入填料能使剛性和硬度提高。填料增多，對(duì)其主要性能影響不大，耐紫外光及臭氧。eva熔點(diǎn)低，（80100）密度0.930.95。施工方便，化學(xué)物理性能良好，耐稀酸、濃堿、不耐濃酸，50以上能溶于芳烴及氯化溶劑中。耐候性?xún)?yōu)于聚乙烯。eva還有良好的抗霉菌生長(zhǎng)的特性，可作食品容器防護(hù)涂

29、層。 7、氟塑料 氟塑料是各種含氟塑料的總稱(chēng)，由含氟單體如四氟乙稀，六氟丙烯，三氟氯乙烯，偏氟乙烯，氟乙烯及乙烯等單體通過(guò)均聚或共聚反應(yīng)制得，按數(shù)量及用途來(lái)說(shuō)，以聚四氟乙烯（f4）最為重要。其它還有聚三氟氯乙烯（f3），聚全氟代乙丙烯（f46）等。氟塑料具有優(yōu)良的電絕緣性能，摩擦系數(shù)極低，與其它物質(zhì)親和力最小，具有優(yōu)良的不粘性。尤其是其化學(xué)性能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性能好。如f4，除了金屬鈉、氟元素及其化合物對(duì)它有侵蝕作用外，其他諸如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、油脂、去污劑及有機(jī)溶劑等化學(xué)藥品均對(duì)它不起作用，使用溫度范圍為-200+260。為抗蝕性最好的塑料。氟塑料本身無(wú)毒，但遇熱分解時(shí)，則產(chǎn)生劇毒，所以應(yīng)特別注意。

30、8、環(huán)氧粉末涂料 環(huán)氧樹(shù)脂是環(huán)氧基的高分子聚合物的通稱(chēng)，未固化前它屬于熱塑性樹(shù)脂，加入固化劑后能發(fā)生一系列交聯(lián)反應(yīng)，形成具有附著力極佳，堅(jiān)韌度和抗化學(xué)性能均好的熱固性樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂能耐一般溶劑，耐稀酸、稀堿、強(qiáng)堿，不耐強(qiáng)氧化劑如硝酸、濃硫酸等的腐蝕，耐水性非常好，最高使用溫度為90100（一般型）、150（耐熱型）。在熱固性粉末涂料中，環(huán)氧粉末涂料是首先應(yīng)用的一個(gè)品種，也是粉末涂料中，銷(xiāo)售量占首位的品種。環(huán)氧粉末涂料有有光、半光、無(wú)光環(huán)氧粉末涂料（普通型）和防腐型環(huán)氧粉末涂料之分。普通環(huán)氧粉末密度1.51.8、熔點(diǎn)8595。 9、環(huán)氧/聚酯粉末涂料 環(huán)氧/聚酯粉末是由環(huán)氧、聚酯為主要原料的熱固

31、性粉末涂料。它比環(huán)氧粉末具有更好的裝飾性、耐候性。環(huán)氧/聚酯粉末密度1.41.8、熔點(diǎn)8595。 （3）復(fù)合熱處理對(duì)crwmn鋼組織的影響 內(nèi)容摘要:摘要：研究了crwmn鋼經(jīng)復(fù)合熱處理后的組織變化。結(jié)果表明，采用790/680循環(huán)球化退火可代替常規(guī)等溫球化退火，并能縮短球化退火周期，節(jié)約能源。采用高溫固溶處理加790/680循環(huán)球化退火，可獲得高彌散度碳化物，使crwnmn鋼的最終組織得到改善，強(qiáng)韌性明顯提高。復(fù)合熱處理。摘 要：研究了crwmn鋼經(jīng)復(fù)合熱處理后的組織變化。結(jié)果表明，采用790/680循環(huán)球化退火可代替常規(guī)等溫球化退火，并能縮短球化退火周期，節(jié)約能源。采用高溫固溶處理加790

32、/680循環(huán)球化退火，可獲得高彌散度碳化物，使crwnmn鋼的最終組織得到改善，強(qiáng)韌性明顯提高。關(guān)鍵詞：crwmn鋼；復(fù)合熱處理；球化退火；顯微組織 1 前言crwmn鋼可用于制造各種形狀復(fù)雜的冷擠壓模和沖裁模，具有較高的淬透性，淬火和低溫回火后具有較高的硬度和耐磨性。但經(jīng)常規(guī)熱處理后此鋼易形成網(wǎng)狀碳化物，在模具的受力部位形成開(kāi)裂和剝落。模具的失效主要是由磨損、強(qiáng)度和韌性不足而造成的。試驗(yàn)用crwmn鋼為40mm棒材，為淬火低溫回火態(tài)，硬度58hrc。其主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。表1 crwmn鋼的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) w(%)元素ccrwmnsi 含量090105090120120160081

33、10015035對(duì)crwmn鋼的復(fù)合熱處理分為兩個(gè)步驟，一是預(yù)處理，二是淬火低溫回火。預(yù)處理工藝見(jiàn)圖1。 圖1 crwmn鋼預(yù)處理工藝(a) 常規(guī)退火(b) 等溫球化退火(c) 循環(huán)球化退火(d) 高溫固溶循環(huán)球化退火crwmn鋼經(jīng)不同工藝預(yù)處理后，選擇組織形態(tài)、分布較好的試樣，在不同溫度條件下進(jìn)行淬火低溫回火的最終熱處理，觀察其組織形態(tài)與分布，測(cè)定硬度變化。最終熱處理工藝見(jiàn)圖2。 圖2 crwmn鋼淬火回火工藝3 試驗(yàn)結(jié)果及分析 圖3為crwmn鋼經(jīng)不同預(yù)處理工藝處理后的顯微組織照片，crwmn鋼經(jīng)常規(guī)退火后的硬度為180190hb，經(jīng)圖1所示熱處理工藝處理后為180200hb。 圖3 cr

34、wmn鋼預(yù)處理后組織(a) 常規(guī)退火(b)等溫球化退火(c) 循環(huán)球化退火(d) 固溶循環(huán)球化退火由圖3可看出，經(jīng)常規(guī)退火處理后的crwmn鋼組織中碳化物呈片狀分布；經(jīng)810等溫球化退火處理后，碳化物呈不規(guī)則的顆粒狀分布在鐵素體基體上，分布不均勻；經(jīng)790/6803次循環(huán)球化退火處理后，顆粒狀碳化物尺寸變小，分布較為均勻；經(jīng)1050固溶加790/6803次循環(huán)球化退火處理后，碳化物呈細(xì)小顆粒狀析出且彌散程度高。 從工藝上看，在獲得相同硬度情況下，用790/6803次循環(huán)球化退火，不僅可代替830等溫球化退火，而且能改善組織中碳化物的形態(tài)和分布、縮短球化退火時(shí)間，節(jié)約能源。這是因?yàn)檠h(huán)球化退火在

35、ac1(750)以上加熱保溫過(guò)程中，片狀珠光體中的碳化物從尖角處溶解破斷，而在ar1(710)以下保溫過(guò)程中，在原片狀碳化物的平面處析出顆粒狀碳化物，從而加速了crwmn鋼球化過(guò)程的進(jìn)行，改善了碳化物的形態(tài)和分布。在1050高溫條件下，crwmn鋼中大量難溶的w、cr等合金元素的碳化物溶入奧氏體中，經(jīng)油淬后得到馬氏體或下貝氏體組織，在隨后進(jìn)行的790/680循環(huán)球化退火過(guò)程中，則會(huì)彌散地析出點(diǎn)狀的w、cr的碳化物。 因此，對(duì)于一般要求的crwmn鋼，采用790/6803次循環(huán)球化退火工藝，既可滿足組織和硬度的要求，又能提高生產(chǎn)率，降低能耗；而對(duì)要求較高的可選用1050高溫固溶加790/6803

36、次循環(huán)球化退火的預(yù)處理工藝。 圖4為經(jīng)1050固溶加790/6803次循環(huán)球化退火處理后，經(jīng)不同溫度油淬低溫回火后的crwmn鋼的顯微組織。 圖4 crwmn鋼不同溫度淬火低溫回火后組織(a) 790淬火200回火(b) 830淬火200回火(c) 870淬火200回火(d)900淬火200回火4 結(jié)論 (1) 對(duì)crwmn鋼采用790/680 3次循環(huán)球化替代常規(guī)退火、等溫球化退火，不僅可以改善其組織狀態(tài)和性能，而且還可以提高熱處理生產(chǎn)率，降低能耗。(2) 1050固溶加790/680 3次循環(huán)球化退火，可進(jìn)一步改善crwmn鋼的組織狀態(tài)分布，提高其性能。(3) 經(jīng)1050固溶加790/68

37、0 3次循環(huán)球化退火處理后，再經(jīng)830油淬200回火處理，crwmn鋼組織均勻而細(xì)小，碳化物彌散程度高，其耐磨性和綜合性能好。作者簡(jiǎn)介：陳文華(1963)，男，碩士，講師。主要研究方向?yàn)榻饘俦砻娓男约敖饘俨牧虾附?。?lián)系電話o)作者單位：陳文華(南京航空航天大學(xué)，南京210016) 參考文獻(xiàn)：1蔣修治譯.模具鋼熱處理j模具技術(shù)，1994(1)2蔡 繤等低溫快速球化處理j金屬熱處理，1992(4)：8113滿 波高碳鋼和軸承鋼的周期球化退火工藝j金屬熱處理，1993(6)：4344 八、淬火介紹（1）鋼的淬火淬火時(shí)將鋼加熱到ac3或ac1以上，保溫一定時(shí)間使其奧氏體化，再

38、以大于臨界冷卻速度快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。淬火鋼得到的組織主要是馬氏體（或下貝氏體），此外，還有少量殘余奧氏體及未溶的第二相。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性。1、 淬火加熱溫度碳鋼的淬火加熱溫度可利用fe-fe3c相圖來(lái)選擇。 對(duì)于亞共析碳鋼，適宜的淬火溫度為ac3+3050，使碳鋼完全奧氏體化，淬火后獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織。對(duì)于過(guò)共析碳鋼，適宜的淬火溫度為ac1+3050。淬火前先進(jìn)行球化退火，使之得到粒狀珠光體組織，淬火加熱時(shí)組織為細(xì)小奧氏體晶粒和未溶的細(xì)粒狀滲碳體，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布在馬氏體基體上的細(xì)小粒狀滲碳體組織。對(duì)于低合金鋼，淬火加熱溫度也根據(jù)臨界

39、點(diǎn)ac1或ac3來(lái)確定，一般為ac1或ac3以上50100。高合金工具鋼中含有較多的強(qiáng)碳化物形成元素，奧氏體晶粒粗化溫度高，故淬火溫度亦高。2、淬火加熱時(shí)間為了使工件各部分完成組織轉(zhuǎn)變，需要在淬火加熱時(shí)保溫一定的時(shí)間，通常將工件升溫和保溫所需的時(shí)間計(jì)算在一起，統(tǒng)稱(chēng)為加熱時(shí)間。影響淬火加熱時(shí)間的因素較多，如鋼的成分、原始組織、工件形狀和尺寸、加熱介質(zhì)、爐溫、裝爐方式及裝爐量等。鋼在淬火加熱過(guò)程中，如果操作不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱、過(guò)燒或表面氧化、脫碳等缺陷。 過(guò)熱是指工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。過(guò)熱不僅使淬火后得到的馬氏體組織粗大，使工件的強(qiáng)度和韌性降低，易于產(chǎn)生

40、脆斷，而且容易引起淬火裂紋。對(duì)于過(guò)熱工件，進(jìn)行一次細(xì)化晶粒的退火或正火，然后再按工藝規(guī)程進(jìn)行淬火，便可以糾正過(guò)熱組織。過(guò)燒是指工件在淬火加熱時(shí)，溫度過(guò)高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過(guò)燒的工件無(wú)法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。（2）鋼的表面淬火表面淬火是對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝。它是將工件表面進(jìn)行快速加熱，使其奧氏體化并快速冷卻獲得馬氏體組織，而心部仍保持原來(lái)塑性、韌性較好的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力和降低脆性。表面淬火可有效提高工件表面層的硬度和耐磨性，達(dá)到外硬內(nèi)韌的效果，并可造成表面層壓應(yīng)力狀態(tài)，提高疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)工件的使用壽命。1.感應(yīng)加熱表面淬

41、火感應(yīng)加熱表面淬火法的原理如圖1-66（a）所示。把工件放入由空心銅管繞成的感應(yīng)線圈中，當(dāng)感應(yīng)線圈通以交流電時(shí)，便會(huì)在工件 激光淬火硬化層深度一般為0.31mm，硬化層硬度值一致。隨零件正常相對(duì)接觸摩擦運(yùn)動(dòng)，表面雖然被磨去，但新的相對(duì)運(yùn)動(dòng)接觸面的硬度值并未下降，耐磨性仍然很好，因而不會(huì)發(fā)生常規(guī)表面淬火層由于接觸磨損，磨損隨之加劇的現(xiàn)象，耐磨性提高了50，工件使用壽命提高了幾倍甚至十幾倍。激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調(diào)質(zhì)組織，淬火后零件變形極小，表面質(zhì)量很高，特別適用于拐角、溝槽、盲孔底部及深孔內(nèi)壁的熱處理，而這些部位是其它表面淬火方法極難做到的。（3）淬火處理的常見(jiàn)問(wèn)題ms點(diǎn)隨c%的增加而

42、降低,淬火時(shí)，過(guò)冷奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的溫度稱(chēng)之為ms點(diǎn)，轉(zhuǎn)變完成之溫度稱(chēng)之為mf點(diǎn)。c%含量愈高，ms點(diǎn)溫度愈降低。0.4%c碳鋼的ms溫度約為350左右，而0.8%c碳鋼就降低至約200左右。淬火液可添加適當(dāng)?shù)奶砑觿?、水中加入食鹽可使冷卻速率加倍：鹽水淬火之冷卻速率快，且不會(huì)有淬裂及淬火不均勻之現(xiàn)象，可稱(chēng)是最理想之淬硬用冷卻劑。食鹽的添加比例以重量百分比10%為宜。2、水中有雜質(zhì)比純水更適合當(dāng)淬火液：水中加入固體微粒，有助於工件表面之洗凈作用，破壞蒸氣膜作用，使得冷卻速度增加，可防止淬火斑點(diǎn)的發(fā)生。因此淬火處理，不用純水而用混合水之淬火技術(shù)是很重要的觀念。3、聚合物可與水調(diào)配成水溶性淬

43、火液：聚合物淬火液可依加水程度調(diào)配出由水到油之冷卻速率之淬火液，甚為方便，且又無(wú)火災(zāi)、污染及其他公害之慮，頗具前瞻性。4、干冰加乙醇可用於深冷處理溶液：將干冰加入乙醇中可產(chǎn)生-76之均勻溫度，是很實(shí)用的低溫冷卻液。（4）鋼淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻時(shí)，既要快速冷卻以保證淬火工件獲得馬氏體組織，又要減少變形，防止裂紋產(chǎn)生。因此，冷卻是關(guān)系到淬火質(zhì)量高低的關(guān)鍵操作。 1、理想淬火冷卻速度 由共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線得知，要得到馬氏體，淬火的冷卻速度就必須大于臨界冷卻速度。但是淬火鋼在整個(gè)冷卻過(guò)程中并不需要都進(jìn)行快速冷卻。關(guān)鍵是在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定的c曲線鼻尖附近，即在650400的溫度范圍內(nèi)要快速冷

44、卻。而從淬火溫度到650之間以及400以下，特別是300200以下并不希望快冷。因?yàn)榇慊鹄鋮s中工件截面的內(nèi)外溫度差會(huì)引起熱應(yīng)力。另外，由于鋼中的比容（單位質(zhì)量物質(zhì)的體積）不同，其中馬氏體的比容最大，奧氏體的比容最小，因此，馬氏體的轉(zhuǎn)變將使工件的體積脹大，如冷卻速度較大，工件截面上的內(nèi)外溫度差將增大，使馬氏體轉(zhuǎn)變不能同時(shí)進(jìn)行而造成相變應(yīng)力。冷卻速度越大，熱應(yīng)力和相變應(yīng)力越大，鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中便容易引起變形與裂紋。2、常用淬火介質(zhì)工件淬火冷卻時(shí)，要使其得到合理的淬火冷卻速度，必須選擇適當(dāng)?shù)拇慊鸾橘|(zhì)。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的冷卻介質(zhì)是水和油。當(dāng)冷卻介質(zhì)為20的自來(lái)水，工件溫度在200300時(shí)，平均冷卻速

45、度為450/s；工件溫度在340時(shí)，平均冷卻速度為775/s；工件溫度在500650時(shí)，平均冷卻速度為135/s。因此，水的冷卻特性并不理想，在需要快冷的500650溫度范圍進(jìn)展是有機(jī)聚合物淬火劑的研究和應(yīng)用。這類(lèi)淬火介質(zhì)是將有機(jī)聚合物溶解于水中，并根據(jù)需要調(diào)整溶液的濃度和溫度，配制成冷卻性能能滿足要求的水溶液，它在高溫階段冷卻速度接近于水，在低溫階段冷卻速度接近于油。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)毒，無(wú)煙無(wú)臭，無(wú)腐蝕，不燃燒，抗老化，使用安全可靠，且冷卻性能好，冷卻速度可以調(diào)節(jié)，適用范圍廣，工件淬硬均勻，可明顯減少變形和開(kāi)裂傾向，因此，能提高工件的質(zhì)量，改善工作環(huán)境和勞動(dòng)條件，給工廠帶來(lái)節(jié)能、環(huán)保、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效

46、益。目前有機(jī)聚合物淬火劑更在大批量、單一品種的熱處理上用得較多，尤其對(duì)于水淬開(kāi)裂，變形大，油淬不硬的工件，采用有機(jī)聚合物淬火劑比淬火油更經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能。從提高工件質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件、避免火災(zāi)和節(jié)能得角度考慮，有機(jī)聚合物淬火劑有逐步取代淬火油的趨勢(shì)，是淬火介質(zhì)的主要發(fā)展方向。有機(jī)聚合物淬火劑的冷卻速度受濃度，使用溫度和攪拌程度3個(gè)基本參數(shù)的影響。一般來(lái)說(shuō)，濃度越高，冷卻速度越慢；使用溫度越高，冷卻速度越慢；攪拌程度越激烈，冷卻速度越快。攪拌的作用很重要；1使溶液濃度均勻；2加強(qiáng)溶液的導(dǎo)熱能力從而保證淬火后工件硬度高且分布均勻，減少產(chǎn)生淬火軟點(diǎn)和變形，開(kāi)裂的傾向。通過(guò)控制上述這些因素，可以調(diào)整有

47、機(jī)聚合物淬火劑的冷卻速度，從而達(dá)到理想的淬火效果。一般來(lái)說(shuō)，夏季使用的濃度可低些，冬季使用的濃度可高些，而且要有充分的攪拌。有機(jī)聚合物淬火劑大多制成含水的溶液，在使用時(shí)可根據(jù)工件的特點(diǎn)和技術(shù)要求，加水稀釋成不同的濃度，便可以得到具有多種淬火烈度的淬火液，以適應(yīng)不同的淬火需要。不同種類(lèi)的有機(jī)聚合物淬火劑具有顯著不同的冷卻特性和穩(wěn)定性，能適合不同淬火工藝需要。目前世界上使用最穩(wěn)定，應(yīng)用面最廣的有機(jī)聚合物淬火劑是聚烷二醇（pag）類(lèi)淬火劑。這類(lèi)淬火劑具有逆溶性，可以配成比鹽水慢而比較接近礦物油的不同淬火烈度的淬火液，其濃度易測(cè)易控，可減少工件的變形和開(kāi)裂，避免淬火軟點(diǎn)的產(chǎn)生，使用壽命長(zhǎng)，適合于各類(lèi)感

48、應(yīng)加熱淬火和整體淬火。（5）如何從淬火冷卻特性選擇淬火介質(zhì)選擇淬火介質(zhì)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)兼顧到對(duì)淬火介質(zhì)冷卻特性、穩(wěn)定性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保等方面的要求。在這些要求中，最重要的是淬火介質(zhì)的冷卻特性。1 特定工件淬火的最低和最高冷卻速度分布線從普通機(jī)油和自來(lái)水的冷卻速度分布（如圖1）可以看出，普通機(jī)油的冷卻速度慢，因而不少工件在其中淬不硬；而自來(lái)水的冷卻速度又太快，以致于多數(shù)鋼種不能在其中淬火。在圖中，自來(lái)水和普通機(jī)油之間有一個(gè)寬廣的"中間地帶"，只有普通機(jī)油和自來(lái)水的工廠，時(shí)常會(huì)遇到一些工件"油淬不硬而水淬又裂"的麻煩，原因就在這里?？梢酝浦?，對(duì)于一種這樣的

49、工件，如果將機(jī)油的冷卻速度提高，該工件淬火硬度也會(huì)相應(yīng)提高。我們假定，當(dāng)機(jī)油的冷卻速度提高到圖2中帶齒線水平時(shí)，該工件剛好可以得到要求的淬火硬度。無(wú)疑， 冷速更高，淬火硬度還將進(jìn)一步提高。我們把它叫做允許的最低冷速分布線。同時(shí)，研究表明，自來(lái)水引起淬裂和變形，是自來(lái)水冷卻太快，尤其是鋼件冷到其過(guò)冷奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍時(shí)受到的冷卻太快的緣故。 于是又可以推知，如果能降低自來(lái)水的冷卻速度，尤其是在工件冷到較低的溫度以后的淬火冷卻速度，就可以減小工件淬裂的危險(xiǎn)。假定自來(lái)水冷卻速度降到圖3中帶齒線所示的水平時(shí)，該類(lèi)工件便不會(huì)再淬裂了，我們把這條線叫做此工件已確定條件下允許的最高冷速分布線。

50、把圖2和圖3合在一起，可以得到該工件能同時(shí)獲得前述三項(xiàng)淬火效果的淬火介質(zhì)的冷卻速度分布范圍，如圖4所示。圖中，只要所選的淬火介質(zhì)的冷卻速度分布曲線能全部落入這兩條曲線之間的區(qū)域從另一角度說(shuō)，有兩種不同的淬火介質(zhì)，它們的冷卻速度分布有較大的差別。比如一種冷卻速度快，快到接近允許的最高冷卻速度線的水平，而另一種冷卻速度慢，慢到接近圖中最低冷卻速度線的水平。但由于二者的冷卻速度的分布都在允許的區(qū)域內(nèi)，因而，二者都可以選用?；蛘哒f(shuō)，對(duì)上述工件淬火冷卻而言，二者能同樣獲得滿意的淬火效果。事實(shí)上，淬火冷卻過(guò)程在使鋼淬硬的同時(shí)，還會(huì)使工件發(fā)生一定程度的淬火變形。傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，淬火冷卻越快，工件的淬火硬度越

51、高，淬火變形也越大；淬火冷卻慢，淬火態(tài)硬度不高，工件的淬火變形就越小。但是，實(shí)際的情況是大多數(shù)和比較大的淬火變形是由淬火冷卻偏慢，工件淬火硬度不足引起的。只有少數(shù)和較小的淬火變形是淬火冷卻偏快，淬火硬度偏高引起的。由于這樣的原因， 圖5 按淬火冷卻速度大小將端淬曲線分成四個(gè)區(qū)分區(qū) 名稱(chēng) 區(qū)內(nèi)淬火效果i區(qū) 過(guò)快冷速區(qū) 硬度高、淬裂、變形ii區(qū) 適度冷速區(qū) 硬度高而均勻、無(wú)淬裂、變形小iii區(qū) 不足冷速區(qū) 硬度不足且高低不均，變形大iv區(qū) 過(guò)慢冷速區(qū) 完全未淬硬，變形小接著，該文又將已發(fā)生淬火變形，開(kāi)裂以及硬度不足的工件參與淬火變形部位中冷卻速度的最高值和最低值所劃定的范圍叫做該工件淬火時(shí)的&qu

52、ot;冷卻速度帶"。根據(jù)實(shí)際工件的情況和淬火方法之不同，這種冷卻速度帶有寬有窄。工件上各部位獲得的冷卻比較均勻時(shí)，其冷卻速度帶就比較窄；當(dāng)工件上各部位獲得的冷卻很不均勻時(shí)，其冷卻速度帶就比較寬。在工件的硬度-冷速曲線上，寬的冷卻速度帶容易跨越不同的冷卻速度區(qū)，而窄的冷卻速度帶則往往落入某一冷速區(qū)之內(nèi)。由于冷卻速度帶進(jìn)入第i冷速區(qū)會(huì)發(fā)生淬裂和變形，而進(jìn)入第iii冷速區(qū)會(huì)硬度不足且變形嚴(yán)重，因此，只有使工件的冷卻速度帶完全落入其第ii冷速區(qū)，才能獲得希望的淬火三效果。根據(jù)這樣的道理，該文提出的解決淬火變形的方法和措施，都是使冷卻速度帶伸出第ii區(qū)的部分完全移入第ii冷速區(qū)。 用上述分析和

53、解決淬火變形問(wèn)題的方法來(lái)認(rèn)識(shí)圖4中劃定的區(qū)域，容易看出，淬火時(shí)，進(jìn)入最低冷速分布曲線以左的區(qū)域，就會(huì)出現(xiàn)硬度不足并發(fā)生較大的淬火變形；而若進(jìn)入最大冷速分布曲線以右的區(qū)域，又會(huì)發(fā)生淬裂。于是，可以按工件的淬火效果，把圖4中兩條曲線分割成三個(gè)區(qū)域，從左到右分別定為第iii（即不足）冷速分布區(qū)；第ii（即適度）冷速分布區(qū)以及第i（即過(guò)快）冷速分布區(qū)，如圖6所示。 圖6 工件的淬火效果-冷卻速度分布分區(qū)圖分區(qū) 名稱(chēng) 區(qū)內(nèi)淬火效果i區(qū) 過(guò)快冷速區(qū) 硬度高、淬裂、變形ii區(qū) 適度冷速區(qū) 硬度高而均勻、無(wú)淬裂、變形小iii區(qū) 不足冷速區(qū) 硬度不足且高低不均，變形大2 兩例分析及選擇冷速分布的五原則例一、某廠

54、在進(jìn)口的多用爐中對(duì)該廠生產(chǎn)的汽車(chē)齒輪進(jìn)行滲碳淬火，開(kāi)始選用的是美國(guó)某公司的一種分級(jí)淬火油。一年多以后，開(kāi)始發(fā)現(xiàn)滲碳淬火態(tài)齒輪的淬火硬度有明顯降低，同時(shí)淬火變形也增大。在排除其它因素的影響之后，發(fā)現(xiàn)所用的分級(jí)淬火油的冷卻速度分布與該種新油有較大區(qū)別，如圖7所示。和未經(jīng)使用的新油相比，使用一年多（中間做正常補(bǔ)充）后的舊油，蒸氣膜階段變短、最高冷速增大、且出現(xiàn)最高冷速的溫度大有提高。如果按過(guò)去較普遍的說(shuō)法，圖7中的舊油是符合"高溫冷得快，低溫冷得慢"的更理想的淬火油。但在這樣的舊油中淬火效果卻是變形更大，硬度偏低，不如比它"不理想"的新油。用圖6圖線所示的方法

55、來(lái)分析該廠出現(xiàn)的問(wèn)題，又可以畫(huà)出圖8所示的圖線：舊油在中低溫階段冷速低于新油，以至在這一階段使其冷卻速度曲線進(jìn)入了第iii（即不足）冷速區(qū)，所以淬火硬度偏低。北京華立精細(xì)化工公司對(duì)該廠舊油進(jìn)行了改性添加，使該廠舊油的冷卻速度分布的中低溫階段冷速提高，達(dá)到稍高于原用油新油的水平。生產(chǎn)應(yīng)用表明，在經(jīng)過(guò)這樣改性的舊油中淬火后，齒輪的淬火硬度明顯提高，變形量也小于或等于原用新油。 例二、遼寧某彈簧廠的一條生產(chǎn)線上發(fā)生過(guò)一次這樣的問(wèn)題：一向正常的生產(chǎn)線上，突然發(fā)生鋼板淬火硬度偏低，變形增大事故。在尋找原因的那些天里，板簧淬火硬度又有降低，變形也進(jìn)一步增大。當(dāng)該廠意識(shí)到可能是淬火油有問(wèn)題后，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)上

56、述淬火硬度不足和變形過(guò)大的原因是淬火油冷卻系統(tǒng)有一處管壁破裂，冷卻水滲透進(jìn)去并部分乳化在油中造成的。乳化進(jìn)油中的水量高達(dá)4%。圖9是該廠已進(jìn)水的舊油和無(wú)水的新油之冷卻速度對(duì)比。含水舊油的gm時(shí)間遠(yuǎn)高于新機(jī)油，只因其蒸氣膜階段太長(zhǎng)，在高溫階段進(jìn)入了第冷速分布區(qū)，因而引起淬火硬度低、變形大。對(duì)該油進(jìn)行除水處理后，舊油中的水被分離和排除，油的冷卻能力又得到了恢復(fù)。 從以上兩個(gè)例子中可以看出，評(píng)價(jià)液體淬火介質(zhì)的冷卻能力高低，不能簡(jiǎn)單地看它的總的冷卻烈度（h），也不能簡(jiǎn)單地看它使特定鎳球從850冷到300所需的時(shí)間（gm），而應(yīng)當(dāng)看供選擇的淬火介質(zhì)的冷速分布與工件及其鋼種的關(guān)系。關(guān)于從淬火介質(zhì)的冷速分布作選擇的原則，一看鋼的含碳量多少先從允許的最低冷卻速度分布曲線上看。含碳量低的鋼，因有可能析出先共析鐵素體，且它的過(guò)冷奧氏體最易發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的溫度（即所謂"鼻尖"位置的溫度）較高，馬氏體起點(diǎn)（ms）也較高，為了使這類(lèi)鋼制的工件充分淬硬，所用的淬火介質(zhì)應(yīng)當(dāng)有較短的蒸氣膜階段且出現(xiàn)最高冷速的溫度應(yīng)當(dāng)較高。相反，對(duì)含碳量較高的鋼，淬火介質(zhì)的蒸氣膜階段可以更長(zhǎng)些，出現(xiàn)最高冷速的溫度也相應(yīng)