機(jī)械工程材料5-3

§5-4鋼的淬火與回火一、鋼的淬火

將鋼加熱到Ac3（或Ac1）+30~50℃，保溫一定時(shí)間，然后迅速冷卻獲得馬氏體的熱處理工藝。

(一）淬火的定義

(二）鋼的淬火工藝§5-4鋼的淬火與回火加熱→A(+Fe3C）冷卻→M+A′（+Fe3C）§5-4鋼的淬火與回火箱式電阻爐（或煤氣爐）→氧化和脫碳可控氣氛爐（光亮淬火、滲碳、滲氮、氮共滲等）真空加熱爐鹽浴爐*

加熱設(shè)備τH＝升溫時(shí)間＋保溫時(shí)間?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)或配合實(shí)驗(yàn)確定，也可參考熱處理手冊(cè)。*加熱時(shí)間（τH）1.加熱溫度亞共析鋼：Ac3＋30～50℃→A共析鋼、過共析鋼：Ac1＋30～50℃→A+Fe3C§5-4鋼的淬火與回火箱式電阻爐實(shí)驗(yàn)室電阻爐§5-4鋼的淬火與回火燃?xì)鉅t§5-4鋼的淬火與回火真空爐§5-4鋼的淬火與回火2.淬火冷卻有機(jī)物（PAG、聚乙烯醇等）水溶液

冷速可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性差鋼的理想冷卻曲線示意圖水：冷速快、無污染、低成本油：冷速慢、污染重、成本高鹽水：冷速快、有腐蝕、成本低硝鹽浴和堿?。何廴局?，成本高分級(jí)淬火或等溫淬火的冷卻介質(zhì)

（１）淬火介質(zhì)§5-4鋼的淬火與回火（２）

淬火方法A1時(shí)間溫度MSa.預(yù)冷淬火加熱、保溫后先在空氣或熱水中預(yù)冷一段時(shí)間后，再放入淬火冷卻介質(zhì)中。

b.單液淬火一種淬火介質(zhì)。如：水冷、油冷

c.雙液淬火高溫區(qū)：冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)低溫區(qū)：冷卻能力較弱的介質(zhì)如：水－油、油－空氣§5-4鋼的淬火與回火A1時(shí)間溫度MSd.

分級(jí)淬火

在Ms以上或以下的鹽浴中保溫然后空冷。e.等溫淬火在下B轉(zhuǎn)變區(qū)的鹽浴或堿浴中等溫→B下§5-4鋼的淬火與回火

（三）鋼淬火后的組織

亞共析鋼：

C<0.2%:M板條+A′C>0.2％:M板條+M片狀+A′板條M+A′板條M+片狀M+A′共析和過共析鋼：M片狀＋A′＋Fe3C粒狀§5-4鋼的淬火與回火二、淬火鋼的回火（一）回火的定義

淬火鋼加熱到A1以下，保溫一定時(shí)間，然后冷卻的熱處理工藝。（二）回火的目的：3.

獲得所要求的組織和性能。如：M回、S回、T回等。1.降低脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力、防止工件變形和開裂。2.

減少殘余奧氏體，穩(wěn)定組織、穩(wěn)定尺寸?！?-4鋼的淬火與回火（三）淬火鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（1）馬氏體的分解（80℃～350℃）馬氏體分解后形成的低碳α相和彌散的ε碳化物（FeXC）組成的復(fù)相組織稱為回火馬氏體淬火M回火M（2）殘余奧氏體的分解（250～300℃）

A'→M回（3）碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）淬火馬氏體完全分解，但α相仍保持板條狀或針狀外形，碳化物全部轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體。

FexC→Fe3C板條或針狀α相和細(xì)小粒狀的滲碳體組成的機(jī)械混合物稱為回火屈氏體

T回火T§5-4鋼的淬火與回火§5-4鋼的淬火與回火(4)滲碳體的聚集長(zhǎng)大及α相的再結(jié)晶（＞400℃）滲碳體逐漸聚集和球化，馬氏體的板條狀或針狀形態(tài)消失，形成多邊形的鐵素體

。多邊形的鐵素體和粗粒狀滲碳體的機(jī)械混合物稱為回火索氏體S回火S§5-4鋼的淬火與回火回火溫度↑→硬度、強(qiáng)度↓，塑性↑、韌性↑。2.回火過程中的性能變化§5-4鋼的淬火與回火（四）回火的種類名稱低溫回火（150~250℃）中溫回火（350~500℃）高溫回火（500~650℃）組織回火馬氏體M回回火屈氏體T回回火索氏體(S回)目的保持高硬度，降低脆性及殘余應(yīng)力。硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度↑。較高的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性，即具有良好綜合力學(xué)性能。應(yīng)用低碳鋼、高碳鋼表面淬火及滲碳件。中碳鋼彈簧等。中碳鋼軸、螺栓、連桿等。柴油機(jī)曲軸§5-4鋼的淬火與回火（五）回火脆性回火脆性：在250~350℃和500~650℃兩個(gè)區(qū)出現(xiàn)沖擊韌性明顯下降的脆化現(xiàn)象。1.第一類回火脆性（250～350℃）不可避免的，但可躲開。2.第二類回火脆性（500-650℃）主要出現(xiàn)在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的合金鋼。Ak/j·cm-2回火溫度/℃第一類第二類防止措施:

(1)回火后快冷(如水冷）

(2)鋼中加入W、Mo元素?！?-4鋼的淬火與回火（六）

淬火回火的工藝缺陷（3）

硬度不足、硬度不均勻

退火后重新淬火（2）

過熱或過燒過熱——加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)所造成的A晶粒粗大。返修——退火后重新淬火。過燒——加熱溫度過高或超過固相線溫度，使A晶界局部熔化或氧化。

報(bào)廢（1）

氧化與脫碳空氣中加熱→氧化脫碳→車掉脫碳層或可控氣氛爐§5-4鋼的淬火與回火（4）

淬火變形和開裂淬火變形——淬火后鋼件體積、形狀、尺寸的變化。由淬火內(nèi)應(yīng)力（包括熱應(yīng)力與組織應(yīng)力）所造成。熱應(yīng)力是指鋼件在冷卻過程中由于其表面和心部的溫差引起的鋼件體積脹縮不均勻所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。組織應(yīng)力是指由于鋼件快速冷卻時(shí)表層與心部相變不同時(shí)，以及相變前后相的比容不同所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。預(yù)防措施：2）合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較小應(yīng)力集中和截面急劇變化。

1）

正確選材選用淬透性好的鋼→降低冷卻速度4）合理制訂淬火工藝分級(jí)淬火、等溫淬火、雙液淬火等。5）淬火后及時(shí)回火消除內(nèi)應(yīng)力。3）合理制訂熱處理工藝標(biāo)準(zhǔn)如用正火代替調(diào)質(zhì)?！?-4鋼的淬火與回火1.

淬硬件：下料→鍛造→退火（正