第十章 淬火及回火

1、NoImage1 第10章 淬火與回火NoImageNoImage熱處理原理與工藝第10章 淬火與回火NoImage2 第10章 淬火與回火NoImageNoImage導(dǎo)讀n通過(guò)學(xué)習(xí)本章，主要掌握掌握鋼的淬透性和淬硬性及其影響因素，掌握常用淬火介質(zhì)的特性；掌握常用淬火工藝方法 。NoImage3 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 第10章 鋼的淬火及回火第一節(jié) 定義、目的、 必要條件 淬火定義： 把鋼加熱到臨界點(diǎn)AC3或AC1以上， 保溫并隨之以大于臨界冷卻速度VC冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。 淬火的目的： 提高零件的硬度，強(qiáng)度，耐磨性。結(jié)構(gòu)鋼通過(guò)淬

2、火，回火獲得良好的綜合機(jī)械性能，改善鋼的物理和化學(xué)性能。例如：提高磁鋼的磁性，不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性。 n NoImage4 第10章 淬火與回火NoImageNoImage65鋼鋼(0.60%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織NoImage5 第10章 淬火與回火NoImageNoImage必要條件：1、臨界點(diǎn)以上，獲得奧氏體， 2、大于臨界冷速，得到 M 、 B下。 n NoImage6 第10章 淬火與回火NoImageNoImage第二節(jié) 淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)：為實(shí)現(xiàn)淬火目的用的冷卻介質(zhì)。 理想淬火介質(zhì)：在過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域（珠

3、光體轉(zhuǎn)變區(qū)）具有較快的冷卻速度，而在MS附近的溫度區(qū)域冷速比較緩慢，它可以減少淬火內(nèi)應(yīng)力。避免淬火變形開裂； 分類：固態(tài)、 液態(tài)、 氣態(tài)。NoImage7 第10章 淬火與回火NoImageNoImage理想淬火曲線示意圖理想淬火曲線示意圖MsMfNoImage8 第10章 淬火與回火NoImageNoImage一、淬火介質(zhì)的冷卻作用n淬火介質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。對(duì)固態(tài)介質(zhì)，或者是靜止接觸(熱傳導(dǎo)問題)，如是沸騰床冷卻，則主要與其冷卻特性有關(guān)。氣態(tài)，則是氣體介質(zhì)加熱的逆過(guò)程。 n最常用介質(zhì)為液態(tài)介質(zhì)，淬火時(shí)不僅發(fā)生傳熱作用，還會(huì)產(chǎn)生物態(tài)變化，因此過(guò)程較為復(fù)雜。NoImage9 第10章 淬火與

4、回火NoImageNoImagen有物態(tài)變化的介質(zhì)冷卻過(guò)程可分為三個(gè)階段： n1蒸氣膜階段：緊貼工件形成連續(xù)的蒸汽膜；冷卻主要靠輻射傳熱，冷卻速度較緩慢。 n2.沸騰階段：蒸汽膜厚度減薄并在越來(lái)越多的地方破裂，使工件與液體直接接觸，冷卻速度較快，取決于淬火介質(zhì)的汽化熱，汽化熱越大，冷卻速度也越快。 n3.對(duì)流階段：表面的溫度降至介質(zhì)的沸點(diǎn)或分解溫度以下時(shí)，工件的冷卻主要靠介質(zhì)的對(duì)流進(jìn)行，此時(shí)對(duì)流傳熱起主導(dǎo)作用 n NoImage10 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage11 第10章 淬火與回火NoImageNoImage無(wú)物態(tài)變化的淬火介質(zhì)： 淬火冷卻：主要靠對(duì)流散

5、熱。溫度較高時(shí)輻射散熱占有很大比例，也有傳導(dǎo)傳熱。 二、淬火介質(zhì)冷卻特性的測(cè)定 略 NoImage12 第10章 淬火與回火NoImageNoImage三、常用淬火介質(zhì)及其冷卻特性n1水： n 良好的物理化學(xué)性能，來(lái)源豐富良好的物理化學(xué)性能，來(lái)源豐富。 n冷卻特性： n1）水溫對(duì)冷卻特性影響很大，隨水溫提高水的冷卻速度降低，特別是蒸汽膜階段延長(zhǎng)，特性溫度降低。 n2）水的冷卻速度快，400100溫度范圍內(nèi)的冷卻速度特別快。 n3）循環(huán)水的冷卻能力大于靜止水的冷卻能力。特別是蒸汽膜階段的冷卻能力提高得更多。 NoImage13 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage14

6、第10章 淬火與回火NoImageNoImage 2堿或鹽的水溶液 水中溶入鹽堿等物質(zhì)，減少了蒸汽膜的穩(wěn)定性，使蒸汽膜階段縮短，特性溫度提高從而加速冷卻速度，10%食鹽水溶液的冷卻能力650400范圍內(nèi)有最大冷卻速度，食鹽水溶液在食鹽濃度較低時(shí)隨食鹽濃度的增加而提高，冷速均大于純水的，20的堿溶液也具有很高的冷卻能力，隨溫度提高冷卻能力降低，表面銀白色、好的外觀，腐蝕嚴(yán)重。 NoImage15 第10章 淬火與回火NoImageNoImage50NaOHNaCl溶液NoImage16 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 3油 冷卻能力比水差，但馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷速較慢。 n油的冷卻過(guò)

7、程也具有三個(gè)階段： n(1)油在沸騰時(shí)還伴隨油的分解。因此，油中包圍工件的蒸汽膜與水中冷卻不同，它具有油的分解產(chǎn)物與油沸騰產(chǎn)生的混合氣體蒸汽膜。此外，油的特性溫度(500以上)比水(300左右)高。NoImage17 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen(2)油沸騰是在一個(gè)溫度范圍(250一400)內(nèi)，比水沸騰溫度(100)高得多；這就使油冷卻過(guò)程中對(duì)流傳熱階段開始溫度比較高，對(duì)流階段范圍比較寬。這個(gè)溫度范圍正是所要求的緩慢冷卻的馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，工件正好在油中冷卻曲低溫階段以餃小的對(duì)流熱交換進(jìn)行冷卻，因此工件在油中冷卻變形與開裂傾向較小。 n NoImage18 第10章 淬火與回

8、火NoImageNoImageNoImage19 第10章 淬火與回火NoImageNoImage1.水；水；2.油；油；3.水與油水與油NoImage20 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen保質(zhì)措施： n控制油溫，防止局部過(guò)熱，最好有循環(huán)裝置；避免水分帶入；經(jīng)常清除油渣和氧化皮，保持油的純潔，及時(shí)補(bǔ)充新油。NoImage21 第10章 淬火與回火NoImageNoImage光亮淬火油：n用于可控氣氛熱處理，它使工件淬火后，能達(dá)到表面光潔，不氧化(天氧化皮)。 n要求：冷卻性能好，耐老化；水分低，含硫最少；耐熱穩(wěn)定性好，氧化傾向小，還有還原作用，工件淬火時(shí)，氣體發(fā)生量少。 n種

9、類：1.選用灰分、雜質(zhì)少的如石蠟、凡士林、儀表油、變壓器油，用于小型精密件； n2.選用粘度、雜質(zhì)適量，加入有高抗氧化能力的添加劑如10號(hào)機(jī)油0.512，6二叔丁基對(duì)甲酚15植物油所組成光亮淬火油 NoImage22 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage23 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 4有機(jī)物的水溶液及乳化液 水的冷卻能力大，但冷卻特性很不理想，油的冷卻特性比較理想，但其能確能力有小一些。因此需要尋找冷卻能力介于兩者之間，而冷卻特性又比較理想的介質(zhì)。 有機(jī)物的水溶液是較理想 的淬火介質(zhì)。常用的有聚乙二醇水溶液加入一定的防蝕劑。這類淬火介質(zhì)正處在

10、發(fā)展中。NoImage24 第10章 淬火與回火NoImageNoImage第三節(jié) 鋼的淬透性1鋼的淬透性：鋼材被淬透的能力，淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。 說(shuō)明：不同的鋼種，淬透性不同，截面上淬成馬氏體組織的厚度也不同，淬成馬氏體組織的厚度越大，表示該鋼中的淬透性愈高。這種馬氏體組織厚度通常稱為硬化層厚度或淬透深度、淬硬層深度等。 NoImage25 第10章 淬火與回火NoImageNoImage2淬透性與淬硬性的區(qū)別 淬透性系指淬火時(shí)獲得馬氏體的難易程度，主要和鋼的過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性有關(guān)或者說(shuō)與鋼的臨界淬火冷卻速度有關(guān)，它是鋼材本身固有的一個(gè)屬性；可硬性（淬硬性）是指淬成馬氏體可得到的硬度，主

11、要和鋼中含碳量有關(guān)。 淬硬性是鋼淬火后獲得馬氏體的最高硬度 。NoImage26 第10章 淬火與回火NoImageNoImage淬透性與淬硬性淬透性與淬硬性NoImage27 第10章 淬火與回火NoImageNoImage一、影響鋼的淬透性的因素n1鋼的化學(xué)成分 碳： 過(guò)共析鋼：溫度低于Acm點(diǎn)時(shí)，含C1%的鋼，隨含碳量的升高,臨界冷速VC降低,淬透性提高，含C1%的鋼，則相反；當(dāng)加熱溫度高于AC3或Acm時(shí),隨含碳量的增加,VC單調(diào)下降. Me：除 Co 、Ti 、Zr 以外大多數(shù)合金元素，提高鋼的淬透性。NoImage28 第10章 淬火與回火NoImageNoImage0.3%CNo

12、Image29 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen2奧氏體晶粒度的影響 n奧氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高，奧氏體晶粒尺寸對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的延遲作用比貝氏體的大。NoImage30 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen3奧氏體化溫度 n不僅可以促進(jìn)奧氏體晶粒增大，而且可以促使碳化物及其它非金屬夾雜物溶入，并使奧氏體成分均勻化，這將提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而提高淬透性。 奧氏體中未溶的非金屬夾雜物和碳化物的存在，以及大小和分布，影響過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，從而影響淬透性。 n NoImage31 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen4鋼的原始組織的影響 n鋼的

13、原始組織中，由于珠光體的類型（片狀或粒狀）及彌散度的不同，在奧氏體化時(shí)，將會(huì)影響到奧氏體的均勻性，從而影響到鋼的淬透性，碳化物愈細(xì)小，溶入奧氏體愈迅速，從而有利于提高鋼的淬透性。NoImage32 第10章 淬火與回火NoImageNoImage二、淬透性的試驗(yàn)測(cè)定方法n1計(jì)算法：根據(jù)鋼材的主要成分，與奧氏體晶粒度，通過(guò)一系列對(duì)鋼的淬透性影響系數(shù)的連乘積而估算鋼的理想臨界直徑D 。NoImage33 第10章 淬火與回火NoImageNoImage2實(shí)驗(yàn)法： 斷口檢驗(yàn)法 GB227-63 碳素工具鋼淬透性測(cè)定方法 退火鋼棒中部截取23個(gè)試樣方形試樣的截面尺寸：2020mm0.2mm,圓形截面為

14、:2223mm,長(zhǎng)度為1005mm .試樣中間一側(cè)開一個(gè)深度為35mm的V形槽, 試樣分別在760、800、840溫度下加熱1520分鐘，然后淬入1030水中，通過(guò)觀查斷口上淬硬層（脆斷區(qū)）的深度h，對(duì)照相應(yīng)的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)圖來(lái)評(píng)定淬透性等級(jí)（GB227-63規(guī)定分成05級(jí)）。NoImage34 第10章 淬火與回火NoImageNoImage(二)、U曲線法（臨界直徑法）： 長(zhǎng)度直徑46倍 奧氏體化后，淬火介質(zhì)中冷卻，自表面向內(nèi)每隔12mm距離測(cè)定一處硬度值，并將所測(cè)結(jié)果畫成硬度分布曲線；用淬硬層（到半馬氏體區(qū)處）厚度h 或比值來(lái)表示淬透性，其中DH為未淬硬心部的直徑D為試樣直徑。 反映鋼材在一定

15、條件下的淬透性。 淬火臨界直徑：能淬透的最大直徑。 n NoImage35 第10章 淬火與回火NoImageNoImage0.45C水淬后斷面硬度水淬后斷面硬度NoImage36 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen上述臨界直徑是在一定淬火條件下測(cè)得的，因此用臨界直徑法表示鋼的淬透性，需標(biāo)明淬火介質(zhì)的冷卻能力及淬火烈度。 n淬火烈度H：標(biāo)明淬火介質(zhì)的冷卻能力的相對(duì)值。如規(guī)定靜止水的淬火烈度H=1，其它淬火介質(zhì)的淬火烈度由與靜止水的冷卻能力比較而得。NoImage37 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage38 第10章 淬火與回火NoImageNoIma

16、geNoImage39 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage40 第10章 淬火與回火NoImageNoImage(三)頂端淬火試驗(yàn)法（端淬法）應(yīng)用廣泛、方法簡(jiǎn)便. 試樣:25100mm； 溫度：AC3+30； 時(shí)間3040分鐘； 管口距試樣頂端12.5mm, 噴水柱自由高度為65mm 水溫460,NoImage41 第10章 淬火與回火NoImageNoImage端淬法示意圖端淬法示意圖NoImage42 第10章 淬火與回火NoImageNoImage兩邊各磨去0.20.5mm的深度 距頂端1.5mm處沿軸線自下而上測(cè)定洛氏硬度值 硬度下降緩慢時(shí),可以每隔3mm測(cè)

17、一次硬度 測(cè)定結(jié)果畫成硬度分布曲線. 鋼的淬透性以下式表示： d:至水冷端距離,HRC為在該處測(cè)定的硬度值 n dHRCJNoImage43 第10章 淬火與回火NoImageNoImage四、淬透性在選材和制訂工藝時(shí)的應(yīng)用n據(jù)端淬曲線選擇和設(shè)計(jì)鋼材及制定熱處理工藝。協(xié)助選擇熱處理工藝、和選材。 n1、根據(jù)淬透性曲線合理選擇鋼材，以滿足心部硬度要求。 n2、預(yù)測(cè)材料的組織與硬度。 n3、根據(jù)端淬試驗(yàn)曲線，確定熱處理工藝。如在給定工件所用材料及淬火后硬度的要求情況下，選用淬火介質(zhì)等。 n NoImage44 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen例1，有一圓柱形工件，直徑35mm，要

18、求油淬（H=0.4)后心部硬度大于HRC45，試問能否采用40Cr鋼？ n例2，有40Cr鋼，直徑50mm圓柱，求油淬后沿截面硬度？ n NoImage45 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage46 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 第四節(jié) 淬火應(yīng)力、 變形及開裂一、淬火時(shí)工件的內(nèi)應(yīng)力 A熱應(yīng)力：工件在加熱（或冷卻）時(shí)，由于不同部位的溫度差異，導(dǎo)致熱脹（或冷卻）的不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。 B組織應(yīng)力：由于工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)而引起的內(nèi)應(yīng)力。 根據(jù)內(nèi)應(yīng)力的存在時(shí)間、特性分： 瞬時(shí)應(yīng)力：在冷卻過(guò)程中某一時(shí)刻所發(fā)生的內(nèi)應(yīng)力。 殘余應(yīng)力：冷卻終了，

19、殘存于工件內(nèi)部的應(yīng)力。 n NoImage47 第10章 淬火與回火NoImageNoImage1熱應(yīng)力熱應(yīng)力是熱處理過(guò)程普遍存在的一種內(nèi)應(yīng)力。由于表層與心部溫差引起工件的體積脹縮不均勻所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力即為熱應(yīng)力。 試樣在快速冷卻時(shí)，表層和心部冷卻狀態(tài)不同，出現(xiàn)溫度差，冷卻初期，表面溫度較低，熱收縮較大，但受到溫度較高的心部的阻礙，于是在試樣表層產(chǎn)生拉應(yīng)力，心部為壓應(yīng)力 此應(yīng)力值隨著溫差增大而增加，一直到溫差最大時(shí)應(yīng)力達(dá)到最大值。 n NoImage48 第10章 淬火與回火NoImageNoImage1熱應(yīng)力： 熱應(yīng)力是熱處理過(guò)程普遍存在的一種內(nèi)應(yīng)力。例如，工件加熱在A1以下溫度進(jìn)行快冷，冷卻

20、過(guò)程不發(fā)生相變，由于表層與心部溫差引起工件的體積脹縮不均勻所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力即為熱應(yīng)力。 熱應(yīng)力所造成的殘余應(yīng)力分布特點(diǎn)： 表層為壓應(yīng)力，心部為拉應(yīng)力。NoImage49 第10章 淬火與回火NoImage 第10章 淬火與回火NoImage50 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 影響熱應(yīng)力的因素： 1）冷卻速度對(duì)熱應(yīng)力有顯著影響，冷卻速度越快則熱應(yīng)力越大。 2）淬火加熱溫度高， 工件截面尺寸大，鋼的導(dǎo)熱性差，均會(huì)增加截面上的溫差，增大熱應(yīng)力。 3）鋼材的高溫強(qiáng)度高，在早期熱應(yīng)力的作用下不均勻塑性變形小，應(yīng)力松馳程度減小。 n NoImage51 第10章 淬火與回火NoImage

21、NoImage2、組織應(yīng)力n組織應(yīng)力又稱相變應(yīng)力，是由于 工件快速冷卻時(shí)表層與心部相變不同時(shí)而產(chǎn)生的應(yīng)力。 n在心部完全淬透的情況下，組織應(yīng)力導(dǎo)致工件最終的應(yīng)力分布是，表層呈現(xiàn)拉應(yīng)力，心部為壓應(yīng)力分布。 n不完全淬透(只有表面形成馬氏體)時(shí)殘余應(yīng)力則相反，與熱應(yīng)力相同。 n NoImage52 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage53 第10章 淬火與回火NoImageNoImage3. 淬火應(yīng)力及對(duì)其分布的影響因素n工件淬火時(shí)，一般熱應(yīng)力和組織應(yīng)力同時(shí)發(fā)生，而這兩種應(yīng)力變化規(guī)律正好相反，因此如恰當(dāng)利用他們，以減少變形、開裂。 n1）含碳量的影響；隨著碳含量的增加，熱

22、應(yīng)力作用逐漸減弱，組織應(yīng)力逐漸增強(qiáng)，因此表面沿應(yīng)力值減少，拉應(yīng)力增加。 n2）合金元素的影響；合金元素使導(dǎo)熱系數(shù)下降，導(dǎo)致熱應(yīng)力和組織應(yīng)力增加，增加淬透性的元素，在工件為完全淬透的情況下，有增加組織應(yīng)力的作用。 n NoImage54 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen3）工件尺寸的影響；完全淬透時(shí)，主要影響截面溫差，尺寸大熱應(yīng)力作用增強(qiáng)，應(yīng)力為熱應(yīng)力型，尺寸小時(shí)熱應(yīng)力作用小，應(yīng)力為組織應(yīng)力型。不完全淬透時(shí)，除了上述應(yīng)力外，由于未淬透，內(nèi)部為非馬氏體，表面為馬氏體組織，從而引起內(nèi)應(yīng)力，結(jié)果為表面為壓應(yīng)力，內(nèi)部為拉應(yīng)力?？傊?，工件直徑越大，淬硬層越薄。熱應(yīng)力特征越明顯。 n4）淬

23、火介質(zhì)的影響；如果高于Ms點(diǎn)以上的溫度區(qū)冷速快，而在低溫度區(qū)冷速慢，則為熱應(yīng)力型，反之則為組織應(yīng)力型。NoImage55 第10章 淬火與回火NoImageNoImage二、淬火時(shí)工件的變形n淬火時(shí)工件的變形有兩類， n一是翹曲變形， n一是體積變形。 n翹曲變形包括形狀變形和扭曲變形。這里只討論形狀變形和體積變形。NoImage56 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen1引起各種變形的原因及其變化規(guī)律 n1）由于淬火前后組織變化而引起的體積變形。工件在淬火前的組織狀態(tài)一般為珠光體型，即鐵素體和滲碳體的混合組織，而淬火后為馬氏體組織，由于這些組織的比容不同，淬火前后將引起體積變化

24、，從而產(chǎn)生變形，變形只按比例使工件脹縮，但不改變形狀。NoImage57 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 例如： 過(guò)共析鋼，淬火前為球狀珠光體，淬火后為馬氏體+殘余奧氏體+碳化物。 設(shè)淬火前體積為Vi（球狀珠光體）淬火后Vi中有Vc部分未溶碳化物，體積維持不變，有Va部分體積轉(zhuǎn)變?yōu)闅堄鄪W氏體，則有Vi-Vc-Va部分體積轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體 已知球狀珠光體轉(zhuǎn)變成馬氏體時(shí)，由于比容發(fā)生變化而引起的體積變化為： 而轉(zhuǎn)變成奧氏體的體積變化為CVMVspsp%68. 1%100CVAVspsp%21. 264. 4%100NoImage58 第10章 淬火與回火NoImageNoImage因

25、此，設(shè)Vc,Va 均以體積百分?jǐn)?shù)計(jì) 則Vi=100 ,而有NoImage59 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage60 第10章 淬火與回火NoImageNoImage2）熱應(yīng)力引起的形狀變形 產(chǎn)生部位：熱應(yīng)力引起的變形發(fā)生在鋼件屈服強(qiáng)度較低塑性較高，而表面冷卻快，工件內(nèi)外溫差最大的高溫區(qū)，此時(shí)瞬時(shí)熱應(yīng)力為表面張應(yīng)力，心部壓應(yīng)力，而此時(shí)心部溫度高，屈服強(qiáng)度比表面低得多，易于變形。表現(xiàn)為在多向壓應(yīng)力作用下的變形，即：立方體呈球形方向變化，即尺寸較大的一方縮小，而尺寸較小的一方則脹大，例如：長(zhǎng)圓柱體長(zhǎng)度方向縮短直徑方向脹大。NoImage61 第10章 淬火與回火NoIm

26、ageNoImageNoImage62 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 3）組織應(yīng)力引起的形狀變形 產(chǎn)生時(shí)刻：產(chǎn)生在早期組織應(yīng)力最大時(shí)刻，此時(shí)，截面溫差較大，心部溫度較高，仍處于奧氏體狀態(tài)，塑性較好屈服強(qiáng)度較低。 應(yīng)力特點(diǎn)：瞬時(shí)組織應(yīng)力是表面壓應(yīng)力，心部拉應(yīng)力，變形表現(xiàn)為心部在多向拉應(yīng)力作用下的拉長(zhǎng)，工件中尺寸較大的一方伸長(zhǎng)，而尺寸較小的一方縮短。 NoImage63 第10章 淬火與回火NoImageNoImage2、影響淬火變形的因素： 1）影響淬火應(yīng)力的因素，都是影響形狀變形的因素 2）影響淬火變形的其它因素 A夾雜物和帶狀組織沿軋制方向分布，淬火變形就有方向性； B工

27、件截面形狀不同或不對(duì)稱性的影響； C淬火前殘余應(yīng)力及加熱冷卻不均勻性的影響；NoImage64 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage65 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 三、淬火裂縫工件淬火冷卻時(shí)，如其瞬時(shí)內(nèi)應(yīng)力超過(guò)該時(shí)鋼材的斷裂強(qiáng)度，則將發(fā)生淬火裂縫。 產(chǎn)生原因：淬火過(guò)程中所產(chǎn)生的淬火應(yīng)力過(guò)大，若工件內(nèi)存在著非金屬夾雜物，碳化物偏析，其它割離金屬的粗大第二相，以及由于各種原因存在于工件中的微小裂縫，當(dāng)淬火應(yīng)力過(guò)大時(shí)，將由此而引起淬火裂縫。NoImage66 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 1縱向裂縫沿著工件軸向方向由表面裂向心部的

28、深度較大的裂縫，往往發(fā)生在鋼材完全淬透情況下。 特征:沿著切向拉應(yīng)力方向，且完全淬透情況 是因淬火時(shí)組織應(yīng)力過(guò)大使最大切向拉應(yīng)力大于該時(shí)材料斷裂抗力而發(fā)生。 縱向裂紋也可能是由于鋼材沿軋制方向有嚴(yán)重帶狀?yuàn)A雜物所致。NoImage67 第10章 淬火與回火NoImageNoImage2橫向裂縫和弧形裂縫橫向裂縫常發(fā)生于大型軸類零件上，如軋輥、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子或其它軸類零件。 特征：垂直于軸線方向，由內(nèi)向外斷裂，往往在未淬透情況下形成，屬于熱應(yīng)力所引起。 鍛件往往存在氣孔、夾雜物、鍛造裂縫和白點(diǎn)等冶金缺陷，這些缺陷作為斷裂的起點(diǎn)，在軸向拉應(yīng)力作用下斷裂。NoImage68 第10章 淬火與回火NoIma

29、geNoImage2橫向裂縫和弧形裂縫弧形裂縫特征：熱應(yīng)力引起，主要產(chǎn)生于工件內(nèi)部或尖銳棱角，凹槽及孔洞附近，呈弧形分布。 當(dāng)直徑或厚度為80100mm以上的高碳鋼件，淬火未淬透時(shí)，表面呈壓應(yīng)力，心部呈拉應(yīng)力，在淬硬層至非淬硬層的過(guò)渡區(qū)，出現(xiàn)最大拉應(yīng)力，弧形裂紋就發(fā)生在這些地區(qū)。 n NoImage69 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 3表面裂縫（或稱網(wǎng)狀裂縫）n一種分布在工件表面的深度較小的裂紋，深度一般在0.011.5mm左右，裂紋分布方向與工件形狀無(wú)關(guān)，但與裂紋深度有關(guān)，當(dāng)裂紋深度較小時(shí)，工件表面形成細(xì)小的網(wǎng)狀裂紋，當(dāng)裂紋較深1mm或更深時(shí)，則表面裂紋不一定呈網(wǎng)狀分布。

30、NoImage70 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage71 第10章 淬火與回火NoImageNoImage第五節(jié) 確定工藝原則工藝方法及應(yīng)用淬火工藝規(guī)范包括淬火加熱方式、加熱溫度、冷卻介質(zhì)及冷卻方式等。 依據(jù)是工件圖紙及技術(shù)要求，所用材料牌號(hào)，相變點(diǎn)及過(guò)冷奧氏體等溫或連續(xù)冷卻曲線，端淬曲線，原始組織，加工工藝路線等，只有充分掌握這些原始材料，才能正確地確定淬火工藝規(guī)范。NoImage72 第10章 淬火與回火NoImageNoImage一、淬火加熱方式及加熱溫度的確定原則n淬火加熱特點(diǎn)及原則： n1.淬火是最終熱處理工序，應(yīng)采用保護(hù)氣氛加熱或鹽爐加熱； n2.淬火

31、加熱一般熱爐裝料，合金鋼和采用預(yù)熱爐，或分區(qū)加熱； n3.加熱溫度主要根據(jù)材料的特征溫度確定；NoImage73 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 溫度確定原則 亞共析鋼AC3+3050 ； 過(guò)共析鋼AC1+3050 原因： 另外：還應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)、冷卻方式。NoImage74 第10章 淬火與回火NoImageNoImage如： 尺寸大，加熱速度快時(shí)，溫度可選得高一些 淬火溫度可取AC3+5080 , 細(xì)晶粒鋼AC3+100 ,形狀復(fù)雜件，易變形工件，加熱速度較慢，淬火溫度取下限，原始組織，如果先共析鐵素體比較大或珠光體片間距較大，為加速

32、奧氏體的均勻化過(guò)程。NoImage75 第10章 淬火與回火NoImageNoImage二、淬火加熱時(shí)間的確定原則n加熱時(shí)間包括整體加熱到淬火溫度，并完成組織轉(zhuǎn)變、碳化物溶解和成分均勻化所需時(shí)間； n客觀上包括加熱和保溫時(shí)間，但實(shí)際除了大尺寸件和裝爐量大的情況外，不分開考慮，統(tǒng)稱淬火加熱時(shí)間。 n也可以依經(jīng)驗(yàn)公式： n=kD nK見表NoImage76 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage77 第10章 淬火與回火NoImageNoImagen工件有效厚度D原則: n圓柱體取直徑 n正方形截面取邊長(zhǎng). n長(zhǎng)方形截面取短邊長(zhǎng), n板件取板厚, n套筒類工件取壁厚, n圓

33、錐體取離小頭2/3長(zhǎng)度處直經(jīng) n球體取球徑的0.6倍NoImage78 第10章 淬火與回火NoImageNoImage三、淬火介質(zhì)及冷卻方式的選擇與確定淬火介質(zhì)原則 1、滿足工件淬透層深度要求的前提下，選擇淬火烈度最低的淬火介質(zhì)； 2、在被淬火鋼的過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)有足夠的冷卻能力，而在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)冷卻速度卻又很緩慢。 3、淬火介質(zhì)在使用過(guò)程中，應(yīng)該穩(wěn)定長(zhǎng)期使用，存放；不易變質(zhì)，價(jià)格低廉，來(lái)源豐富，無(wú)毒，無(wú)環(huán)境污染。NoImage79 第10章 淬火與回火NoImageNoImage四、淬火方法及其應(yīng)用1單液淬火法：工件淬入一種淬火介質(zhì)，使其完全冷卻。 適用：形狀簡(jiǎn)單的碳鋼，合金鋼工件，對(duì)

34、碳鋼直徑大于35mm的工件水中淬火，更小的可采用油淬，各類合金鋼則以油為常用淬火介質(zhì)。 預(yù)冷淬火法：為減小工件與淬火介質(zhì)之間的溫差，減小內(nèi)應(yīng)力，可以把欲淬火工件，在淬入淬火介質(zhì)之前，先空冷一段時(shí)間，此方法叫“預(yù)冷淬火法” n NoImage80 第10章 淬火與回火NoImageNoImage 2雙液淬火介質(zhì)淬火法 先在強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近MS點(diǎn)，后轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的淬火介質(zhì)中冷卻至室溫； 優(yōu)點(diǎn)：不同淬火冷卻溫度區(qū)間，具有比較理想的淬火冷卻速度，既保證了獲得較高的硬度層和淬硬層深度，又可減小內(nèi)應(yīng)力及防止發(fā)生淬火開裂。 做法：一般用水做快冷淬火介質(zhì)，用油或空氣做慢冷淬火介質(zhì)，但較少采用空氣；

35、關(guān)鍵：分級(jí)淬火的停留時(shí)間（雙液淬火時(shí)間）在水中停留時(shí)間為每56mm有效厚度約1秒。NoImage81 第10章 淬火與回火NoImageNoImage3噴射淬火法 向工件噴射水流的淬火方法，水流可大可小，視所要求的淬火深度而定； 優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)在工件表面形成蒸汽膜，能保證比普通水中淬火更深的淬硬層，水流應(yīng)細(xì)密，工件上下運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，主要用于局部淬火。 NoImage82 第10章 淬火與回火NoImageNoImage4分級(jí)淬火法 淬入高于該鋼種的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度的淬火介質(zhì)中，在其中冷卻直至工件各部分溫度達(dá)到淬火介質(zhì)的溫度，然后緩冷至室溫。 優(yōu)點(diǎn)：這種方法不僅減少了熱應(yīng)力力。且馬氏體轉(zhuǎn)變前工件各部

36、分溫度已趨于均勻，相變應(yīng)力也小。 適用條件：只適用于尺寸較小的工件。 各種碳素工具鋼和合金工具鋼（MS=200250）。淬火時(shí)分級(jí)溫度選擇在250 附近，但更經(jīng)常選用120150 甚至100 。 分級(jí)淬火，MS點(diǎn)以上或以下分級(jí)。NoImage83 第10章 淬火與回火NoImageNoImage5等溫淬火法 在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度使之完成奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，獲得下貝氏體組織； 等溫淬火與分級(jí)淬火的區(qū)別在于前者是獲得下貝氏體組織， 目的：獲得變形小，硬度高并兼有良好韌性的工件 原因：下貝氏體的硬度較高，而韌性又好，在等溫淬火時(shí)，冷卻又較慢，NoImage84 第10章 淬火與回火NoImageNo

37、Imagea-單液淬火；單液淬火；b雙液淬火；雙液淬火； c分級(jí)淬火；分級(jí)淬火；d等溫淬火等溫淬火NoImage85 第10章 淬火與回火NoImageNoImage第六節(jié) 鋼的回火目的：減少或消除淬火應(yīng)力，提高韌性和塑性，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合，滿足不同工件的性能要求。 為正確選擇回火工藝，了解和掌握鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變及性能變化規(guī)律，包括回火脆性問題。 n NoImage86 第10章 淬火與回火NoImageNoImageNoImage87 第10章 淬火與回火NoImageNoImage一、碳鋼的回火特性：n淬火回火鋼的力學(xué)性能常用硬度來(lái)衡量； n回火初期硬度下降快（如圖

38、）； n回火后的硬度主要取決于回火溫度；NoImage88 第10章 淬火與回火NoImageNoImage0.9CNoImage89 第10章 淬火與回火NoImageNoImage二、回火工藝的制訂n1、回火溫度的選擇和確定 n1）低溫回火250 n2）中溫回火(350500 ) n3）高溫回火500 n NoImage90 第10章 淬火與回火NoImageNoImage低溫回火應(yīng)用情況: A、工量具的回火；180200 B：精密量具和高精度配合的結(jié)構(gòu)零件120150 目的是穩(wěn)定組織使尺寸穩(wěn)定； C:低碳馬氏體的低溫回火； D:滲碳鋼淬火回火； 200 要求表面具有高碳鋼的性能內(nèi)部具有低碳馬氏體的性能，都要求低溫回火；NoImage91 第10章 淬火與回火NoImageNoImage中溫回火(350500 )n主要用于處理彈簧鋼，回火后得到回火屈氏體,較高的彈性極限，為避免第一類回火脆性，不要采用300 左右的溫度回火.NoImage92 第10章 淬火與回火NoImageNoImage高溫回火500 A、調(diào)質(zhì)處理:淬火加高溫回火，獲得回火索氏體組織 ； B、二次硬化型鋼的回火； 具有二次硬化作用的高合金鋼，如高速鋼，在淬火后利用高溫回火以獲得二次硬化的效果。 C、高合金滲碳鋼的