工程材料講稿六

工程材料講稿六第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

第五節(jié)鋼的淬火淬火：

將鋼加熱到、線以上，保溫完全奧化，再以大于臨界速度Vk的速度冷卻，使鋼產(chǎn)生馬氏體（M）轉(zhuǎn)變的工藝過程。目的：使鋼馬氏體化，提硬、耐磨→“強(qiáng)化處理”。第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一、

淬火工藝⒈加熱、保溫溫度的選擇：淬火加熱溫度可按鐵碳平衡圖選擇。見圖6-24圖示亞，共析鋼以上，30°～50℃；過析鋼以上，30°～50℃。亞，共析鋼選擇加熱溫度不可低于，否則，淬火后易出現(xiàn)鐵素體F,減低硬度；過共析鋼加熱溫度T，不可高過Acm，否則，淬火后易得粗片馬氏體M，脆性大。第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒉冷卻速度選擇：

①

實(shí)際冷卻速度V應(yīng)大于Vk－臨界冷卻速度。②

理想冷卻速度－應(yīng)該在C曲線鼻尖處快冷，鼻尖上下緩冷。特別是300～200℃溫度區(qū)間不希望快冷，否則將產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力，使工件易變形，開裂。第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒊淬火介質(zhì)

常用淬火介質(zhì)為：水、油，其冷卻特性如下：

◆①

水

鋼溫度鋼溫度550～650℃200～300℃水溫18℃，26℃，50℃，74℃18～50℃74℃冷卻速度600℃／S，500℃／S，100℃／S，30℃／S，270℃／S，200℃／S，

水在650～400℃的溫度區(qū)間內(nèi)冷速很大，對(duì)C曲線鼻尖靠左（過冷奧r不穩(wěn)定）的碳鋼有利。第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一◆②油一般全用礦物油，如機(jī)油、柴油、變壓器油等。

鋼溫650℃～550℃300～200℃冷卻速度100°～170℃／S17～30℃／S，油冷，對(duì)碳鋼鼻尖處冷卻速度不夠。對(duì)于鋼在300～200℃的區(qū)間內(nèi)的冷卻有利，可減少工件變形、開裂。對(duì)C曲線鼻尖靠右的合金鋼有利。第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

二、淬火方法：（整體淬火的方法）

㈠單液淬火：鋼加熱奧r化后，在同一種介質(zhì)中（水或油）冷卻到室溫的淬火方式，見圖6－26a。例如：碳鋼的水淬，合金鋼的油淬。此種方法適用于：小尺寸、形狀簡單的零件。其優(yōu)點(diǎn)是操作簡單對(duì)操作者技術(shù)要求低，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。注意：淬火時(shí)零件表面與心部冷卻速度的差異。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈡雙液淬火：為防止形狀復(fù)雜、尺寸過大的工件，在馬變范圍內(nèi)變形、開裂，可在A1～Ms線以上區(qū)間采用水冷；接近Ms線時(shí)，再使用油冷的淬火方法。見圖6－26b示。技術(shù)要點(diǎn)：應(yīng)恰當(dāng)?shù)目刂圃谒械臅r(shí)間，操作技術(shù)要求高。第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈢分級(jí)淬火：（鹽、堿?。?/p>

把在加熱、保溫溫度的鋼件直接放入溫度稍高于Ms線的鹽、堿熔液中保溫一定時(shí)間，使工件表面與心部溫度均勻、一致，然后拿出空氣冷卻，使之發(fā)生馬變的淬火方法，見圖6－26c。

◆優(yōu)點(diǎn)：可大大減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減少開裂，變形。

◆應(yīng)用：

只適于小尺寸工件。因鹽堿浴冷卻能力低?！盁崛萘啃　?。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈣等溫淬火：操作過程同分級(jí)淬火，只是在鹽浴中的時(shí)間應(yīng)足夠長，使過冷奧r充分轉(zhuǎn)變?yōu)橄翨氏體的淬火方法。應(yīng)用：形狀復(fù)雜，尺寸要求準(zhǔn)確，高強(qiáng)、韌性的工具，模具，彈簧等的淬火。見圖6－26d。第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈤局部淬火：

對(duì)需要局部淬硬的工件采用。工藝：見圖6－27。①整體加熱+局部在介質(zhì)中冷卻。但要避免不淬火部位的變形、開裂。②局部加熱+局部冷卻。第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

㈥冷處理：把淬火鋼冷卻到室溫，再繼續(xù)用干冰或冷凍機(jī)等冷卻到零下-70℃～-80℃?！裟康模哼M(jìn)一步促使淬火后零件中剩余的殘余奧r繼續(xù)M變，以提高硬度，穩(wěn)定尺寸?！暨m用：精密量具，滾動(dòng)軸承等精密零件的處理。◆注意：冷處理后工件，應(yīng)再低溫回火，消應(yīng)力。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一、鋼的淬透性：

①概念：

指鋼在淬火時(shí)獲得M體的能力，是鋼的主要熱處理工藝性能。

解釋：同一工件淬火冷卻時(shí)，表面與心部淬火冷卻速度不同，表面與心部均可獲得M體組織即為淬透，否則未淬透。第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一②淬透性的評(píng)價(jià)：不同鋼種（即含碳量不同的鋼），制成同形狀、同尺寸試件，在同樣淬火條件下，淬透層愈深的鋼淬透性愈好，即用淬透層深度作為淬透性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一③淬透層深度的標(biāo)定：

規(guī)定從淬火工件表面，到心部半馬氏體(百分之50馬氏體)區(qū)的距離為淬透層深。

如:淬火工件心部是百分之50以上馬氏體即認(rèn)為該工件全部淬透了。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

◆如此標(biāo)定的原因：①鋼淬火組織中含少量非M組織時(shí)，硬度變化不明顯，不好測(cè)定。②鋼淬火組織中，半馬區(qū)恰為淬火組織硬度拐點(diǎn)，容易測(cè)定。③不同成分鋼的半馬氏體硬度主要取決于鋼的含碳量。見圖6－29。第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一④影響淬透性的因素：鋼的淬透性主要取決于其臨界冷卻速度Vk。Vk→受C曲線形狀位置（含碳量、合金元素含量）決定。見圖6－28a?！艉剂慷ā摲N定→Vk定→淬透性就確定。例如：

“亞”－隨C％↑鼻尖右移，Vk變?。阃感在吅谩?；

“共”－鼻尖最右。

“過”－隨C％↑鼻尖左移，Vk變大（快），淬透性趨差↓。第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

◆合金元素：使C曲線鼻尖右移，位置降低、形狀變異。但，總是使淬透性增加。即相同含碳量的合金鋼與碳鋼比淬透性增加。第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⑤淬透性與淬硬性的區(qū)別：◆淬硬性→鋼淬火時(shí)的硬化能力，用淬后能達(dá)到的最高硬度（HRC）表征，其主要取決于含C量。◆淬透性→鋼淬火時(shí)獲得馬氏體M的能力。取決Vk（含C與含合金量），用淬透層深度表示。

淬透性好的鋼，淬硬性并不一定好。

第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈡淬透性的測(cè)定：利用末端淬火法，淬火后打硬度來標(biāo)定工件的淬透性。第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒈末端淬火法：①將鋼試樣加熱、保溫奧化后，置于末端裝置上淬火。見圖6－30。②從末端開始，每隔一定間距測(cè)打硬度值（模擬大型工件由表及心部的硬度變化），得硬度分布曲線→淬透性曲線。③鋼的淬透性用下示符號(hào)表示：其中：HRC表示該處硬度，J表示末端淬透性，d至末端距離。第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒉臨界淬透直徑：指鋼在某種介質(zhì)中淬火冷卻時(shí)，心部能淬透（獲50％M）時(shí)材料的最大的直徑。①同一種鋼，在不同冷卻介質(zhì)中，介質(zhì)冷卻能力越大↑，越大。②同一冷卻介質(zhì)對(duì)不同鋼，臨界淬透直徑越大，其淬透性愈好↑。第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一㈢淬透性的應(yīng)用：⒈淬透性在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：機(jī)械零件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，必須考慮材料淬透性的影響。①設(shè)計(jì)手冊(cè)中表列的各項(xiàng)強(qiáng)度值（等）都是淬透時(shí)的指標(biāo)。②淬火后可用打硬度的方法，抽樣檢測(cè)材料的實(shí)際值。第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒉按零件工作時(shí)的受力狀況，選擇淬透性不同的鋼材①截面尺寸較大、形狀復(fù)雜，受軸向拉壓或交變應(yīng)力、沖擊的零件，例如：螺栓、拉桿，鍛模等工件，應(yīng)全淬透→可選擇高強(qiáng)合金鋼。②受交變應(yīng)力、振動(dòng)的彈簧：應(yīng)選高淬透性鋼（65Mn等高碳低合金鋼）防止心部未淬透，出現(xiàn)游離鐵素體而降低屈強(qiáng)比，使彈簧產(chǎn)生塑性變形。③承受彎、扭交變應(yīng)力、沖擊和局部磨損的軸類零件，要求表面硬、強(qiáng)，心部受力較小，則可不完全淬透。應(yīng)選擇低淬透性的鋼。第28頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一⒊幾點(diǎn)要注意的問題：

①

因碳鋼淬透性低，故設(shè)計(jì)大尺寸零件時(shí)因淬不透，用正火比“調(diào)質(zhì)”經(jīng)濟(jì)，而效果相似。②大尺寸碳鋼調(diào)質(zhì)零件由于淬不透，應(yīng)在粗加工后調(diào)質(zhì)，然后再精加工。不應(yīng)對(duì)毛坯調(diào)質(zhì)后進(jìn)行機(jī)加，否則調(diào)質(zhì)層所剩無幾。③

焊接零件一般不用淬透性高的鋼→因其熱影響區(qū)大，易變