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1、第五节钢的淬火第五节钢的淬火第1页，本讲稿共29页 第五节第五节 钢的淬火钢的淬火 淬火：淬火：将钢加热到 、线以上，保温完全奥化，再以大于临界速度Vk的速度冷却，使钢产生马氏体（M）转变的工艺过程。t目的：使钢马氏体化，提硬、耐磨“强化处理”。第2页，本讲稿共29页 一、一、淬火工艺淬火工艺t加热、保温温度的选择：加热、保温温度的选择：淬火加热温度可按铁碳平衡图选择。见图6-24图示 亚，共析钢 以上，3050；过析钢 以上，3050。亚，共析钢选择加热温度不可低低于 ，否则，淬火后易出现铁素体F,减低硬度；过共析钢加热温度T，不可高高过Acm，否则，淬火后易得粗片马氏体M，脆性大。第3页，
2、本讲稿共29页第4页，本讲稿共29页 冷却速度选择：冷却速度选择：实际冷却速度 V应大于 Vk临界冷却速度。理想冷却速度应该在C曲线鼻尖处快冷，鼻尖上下缓冷。特别是300200温度区间不希望快冷，否则将产生热应力、组织应力，使工件易变形，开裂。第5页，本讲稿共29页淬火介质淬火介质 常用淬火介质为：水、油，其冷却特性如下：水 钢温度 钢温度 550650 200300 水温 18，26，50，74 1850 74 冷却速度 600S，500S，100S，30S，270S，200S，水在650400的温度区间内冷速很大，对C曲线鼻尖靠左（过冷奥r不稳定）的碳钢有利。第6页，本讲稿共29页 油 一
3、般全用矿物油，如机油、柴油、变压器油等。钢温 650550 300200 冷却速度 100170S 1730S，油冷，对碳钢鼻尖处冷却速度不够。对于钢在 300200的区间内的冷却有利，可减少工件变 形、开裂。对C曲线鼻尖靠右的合金钢有利。第7页，本讲稿共29页 二、淬火方法：二、淬火方法：（整体淬火的方法）单液淬火：单液淬火：钢加热奥r化后，在同一种介质中（水或油）冷却到室温的淬火方式，见图626a。例如：碳钢的水淬，合金钢的油淬。t此种方法适用于：小尺寸、形状简单的零件。其优点是操作简 单对操作者技术要求低，易实现机械化。t注意：淬火时零件表面与心部冷却速度的差异。第8页，本讲稿共29页第
4、9页，本讲稿共29页 双液淬火双液淬火：为防止形状复杂、尺寸过大的工件，在马变范围内变形、开裂，可在A1Ms线以上区间采用水冷；接近Ms线时，再使用油冷的淬火方法。见图626b示。t技术要点：应恰当的控制在水中的时间，操作技术要求高。第10页，本讲稿共29页 分级淬火：分级淬火：（盐、碱浴）把在加热、保温温度的钢件直接放入温度稍高于Ms线的盐、碱熔液中保温一定时间，使工件表面与心部温度均匀、一致，然后拿出空气冷却，使之发生马变的淬火方法，见图626c。优点：优点：可大大减少热应力和组织应力，减少开裂，变形。应用：应用：只适于小尺寸工件。因盐碱浴冷却能力低。“热容量小”。第11页，本讲稿共29页
5、第12页，本讲稿共29页 等温淬火等温淬火：操作过程同分级淬火，只是在盐浴中的时间应足够长，使过冷奥r充分转变为下B氏体的淬火方法。t 应用：形状复杂，尺寸要求准确，高强、韧性的工具，模具，弹簧等的淬火。见图626d。第13页，本讲稿共29页 局部淬火：局部淬火：对需要局部淬硬的工件采用。工艺：见图627。整体加热+局部在介质中冷却。但要避免不淬火部位的变形、开裂。局部加热+局部冷却。第14页，本讲稿共29页 冷处理：冷处理：把淬火钢冷却到室温，再继续用干冰或冷冻机等冷却到零下-70-80。目的：进一步促使淬火后零件中剩余的残余奥r继续 M变，以提高硬度，稳定尺寸。适用：精密量具，滚动轴承等精
6、密零件的 处理。注意：冷处理后工件，应再低温回火，消应力。第15页，本讲稿共29页 一、钢的淬透性：一、钢的淬透性：概念：概念：指钢在淬火时获得M体的能力，是钢的主要热处理工艺性能。解释：解释：同一工件淬火冷却时，表面与心部淬火冷却速度不同，表面与心部均可获得M体组织即为淬透，否则未淬透。第16页，本讲稿共29页 淬透性的评价：淬透性的评价：不同钢种（即含碳量不同的钢），制成同形状、同尺寸试件，在同样淬火条件下，淬透层愈深的钢淬透性愈好，即用淬透层深度作为淬透性的评价标准。第17页，本讲稿共29页淬透层深度的标定：淬透层深度的标定：t 规定从淬火工件表面，到心部半马氏体(百分之50马氏体)区的
7、距离为淬透层深。t 如:淬火工件心部是百分之50以上马氏体 即认为该工件全部淬透了。第18页，本讲稿共29页 如此标定的原因：钢淬火组织中含少量非M组织时，硬度变化 不明显，不好测定。钢淬火组织中，半马区恰为淬火组织硬度拐 点，容易测定。不同成分钢的半马氏体硬度主要取决于钢的含碳量。见图629。第19页，本讲稿共29页影响淬透性的因素影响淬透性的因素：钢的淬透性主要取决于其临界冷却速 度Vk。Vk受C曲线形状位置（含碳量、合金元素含量）决定。见图628a。含碳量定含碳量定钢种定钢种定Vk定定淬透性就确定淬透性就确定。例如：“亚”随C鼻尖右移，Vk变小（慢），淬透性趋好；“共”鼻尖最右。“过”随
8、C鼻尖左移，Vk变大（快），淬透性趋差。第20页，本讲稿共29页 合金元素合金元素：使C曲线鼻尖右移，位置降低、形状变异。但，总是使淬透性增加。第21页，本讲稿共29页淬透性与淬硬性的区别：淬透性与淬硬性的区别：淬硬性钢淬火时的硬化能力，用淬后能达到的最高硬度（HRC）表征，其主要取决于含C量。淬透性钢淬火时获得马氏体M的能力。取决Vk（含C与含合金量），用淬透层深度表示。淬透性好的钢，淬硬性并不一定好。淬透性好的钢，淬硬性并不一定好。第22页，本讲稿共29页 淬透性的测定：淬透性的测定：t利用末端淬火法，淬火后打硬度来标定工件的淬透性。第23页，本讲稿共29页 末端淬火法：末端淬火法：将钢试
9、样加热、保温奥r化后，置于末端装 置上淬火。见图630。从末端开始，每隔一定间距测打硬度值（模 拟大型工件由表及心部的硬度变化），得硬 度分布曲线淬透性曲线。钢的淬透性用下示符号表示：其中：HRC表示该处硬度，J表示末端淬透性，d至末端距离。第24页，本讲稿共29页第25页，本讲稿共29页临界淬透直径临界淬透直径 ：指钢在某种介质中淬火冷却时，心 部能淬透的最大的直径。同一种钢，在不同冷却介质中，介质 冷却能力越大，越大。同一冷却介质对不同钢，临界淬透直 径 越大，其淬透性愈好。第26页，本讲稿共29页 淬透性的应用淬透性的应用：淬透性在机械设计中的应用：淬透性在机械设计中的应用：机械零件强度
10、计算时，必须考虑材料淬透性的影响。设计手册中表列的各项强度值（等）都是淬透时的指标。淬火后可用打硬度的方法，抽样检测材料的实际 值。第27页，本讲稿共29页 按零件工作时的受力状况，按零件工作时的受力状况，选择淬透性不同的钢材选择淬透性不同的钢材截面尺寸较大、形状复杂，受轴向拉压或交变应 力、冲击的零件，例如：螺栓、拉杆，锻模等工 件，应全淬透可选择高强合金钢。受交变应力、振动的弹簧：应选高淬透性钢（65Mn 等高碳低合金钢）防止心部未淬透，出现游离铁素 体而降低屈强比，使弹簧产生塑 性变形。承受弯、扭交变应力、冲击和局部磨损的轴类零 件，要求表面硬、强，心部受力较小，则可不完全 淬透。应选择低淬透性的钢。第28页，本讲稿共29页 几点要注意的问题：几点要注意的问题：因碳钢淬透性低，故设计大尺寸零件时因淬不透，用正 火比 “调质”经济，而效果相似。大尺寸碳钢调质零件由于淬不透，应在粗加工后调质，然 后再精加工。不应对毛坯调质后进行机加，否则调质层所 剩无几。焊接零件一般不用淬透性高的钢因其热影响区大，易变 形开裂。材料手册中所列钢材的力学指标 等是按 小尺寸试样（1525mm）在全淬透时测得。故设计大尺寸 零件进行强度计算时，表中所查力学指标的值应降低数值 使用，或取下限值使用。第五节完第29页，本讲稿共29页