淬火工藝的過程、方式及常(chang)用(yong)淬火介(jie)質介(jie)紹

淬火工藝在現代機械制造工業得到廣泛的應用。機械中重要零件，尤其在汽車、飛機、火箭中應用的鋼件幾乎都經過淬火處理。本文淬火設備廠家將為大家(jia)簡單介紹一下淬(cui)火的(de)工藝過程、方式及常(chang)用淬(cui)火介質(zhi)的(de)種(zhong)類(lei)。

淬火工藝過程

淬火的工藝過(guo)程包(bao)括：加熱、保溫、冷卻3個(ge)階段。下(xia)面以鋼的淬火為(wei)例，介紹上述三個(ge)階段工藝參數選擇的原則。

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淬火加熱

以鋼的相變臨界點為依據，加熱淬火(huo)時要形成細小(xiao)、均勻奧氏體晶粒，淬火(huo)后獲得細小(xiao)馬(ma)氏體組(zu)織。

從圖(tu)上(shang)看，高溫(wen)下鋼(gang)(gang)的(de)狀(zhuang)態(tai)處在單相(xiang)奧(ao)氏體(ti)(A)區內(nei)，故(gu)稱(cheng)為完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)淬火(huo)。如亞(ya)共析(xi)鋼(gang)(gang)加熱溫(wen)度高于Ac1、低于Ac3溫(wen)度，則高溫(wen)下部分(fen)先共析(xi)鐵素(su)體(ti)未完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)轉(zhuan)變成奧(ao)氏體(ti)，即為不完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)(或亞(ya)臨界(jie))淬火(huo)。過共析(xi)鋼(gang)(gang)淬火(huo)溫(wen)度為Ac1溫(wen)度以上(shang)30～50℃，這溫(wen)度范圍處于奧(ao)氏體(ti)與滲碳(tan)體(ti)(A+C)雙(shuang)相(xiang)區。因(yin)而過共析(xi)鋼(gang)(gang)的(de)正常的(de)淬火(huo)仍屬不完(wan)(wan)(wan)全(quan)(quan)淬火(huo)，淬火(huo)后得(de)到(dao)馬氏體(ti)基體(ti)上(shang)分(fen)布滲碳(tan)體(ti)的(de)組(zu)織。

這-組(zu)織(zhi)狀態具有高(gao)硬度(du)(du)和(he)高(gao)耐(nai)磨性(xing)。對(dui)于(yu)過共(gong)析鋼(gang)，若加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)過高(gao)，先共(gong)析滲碳體(ti)(ti)溶解過多，甚至完全溶解，則奧(ao)氏體(ti)(ti)晶粒將發生長大(da)，奧(ao)氏體(ti)(ti)碳含量也(ye)增加(jia)(jia)。淬(cui)火(huo)后，粗大(da)馬氏體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)使(shi)鋼(gang)件淬(cui)火(huo)態微區內應力增加(jia)(jia)，微裂紋增多，零件的變形和(he)開裂傾向(xiang)增加(jia)(jia)；由于(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)碳濃度(du)(du)高(gao)，馬氏體(ti)(ti)點下降，殘留奧(ao)氏體(ti)(ti)量增加(jia)(jia)，使(shi)工(gong)件的硬度(du)(du)和(he)耐(nai)磨性(xing)降低。常用鋼(gang)種(zhong)淬(cui)火(huo)的溫度(du)(du)參見表2。

實際生(sheng)產中，加(jia)(jia)熱溫(wen)度的選擇要(yao)根據具體情況加(jia)(jia)以調(diao)整。如亞(ya)共析(xi)鋼中碳含量為(wei)下(xia)(xia)限(xian)，當裝爐量較多，欲增加(jia)(jia)零件(jian)淬(cui)硬層深度等時可選用溫(wen)度上限(xian)；若(ruo)工件(jian)形狀復(fu)雜(za)，變形要(yao)求(qiu)嚴(yan)格等要(yao)采用溫(wen)度下(xia)(xia)限(xian)。

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淬火保溫

1)淬(cui)火(huo)保溫時(shi)間由設(she)備(bei)加熱(re)(re)方式、零件尺寸(cun)、鋼的(de)成(cheng)分、裝爐量和(he)設(she)備(bei)功率(lv)等多種因素確定。對(dui)整體(ti)淬(cui)火(huo)而言，保溫的(de)目(mu)的(de)是使(shi)工件內部溫度均勻趨于一致。對(dui)各類淬(cui)火(huo)，其保溫時(shi)間最終取決于在要(yao)求淬(cui)火(huo)的(de)區域(yu)獲得(de)良好的(de)淬(cui)火(huo)加熱(re)(re)組織。

2)加熱與保(bao)溫是影(ying)響(xiang)淬火質量的(de)重要環節，奧(ao)氏體化(hua)獲得(de)的(de)組織(zhi)狀態直接(jie)影(ying)響(xiang)淬火后的(de)性(xing)能。-般鋼件(jian)奧(ao)氏體晶粒控制在(zai)5～8級。

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淬火冷卻

1)要使鋼中(zhong)高溫(wen)(wen)相(xiang)——奧氏(shi)體(ti)在冷(leng)(leng)卻過程(cheng)中(zhong)轉變(bian)成(cheng)低(di)溫(wen)(wen)亞穩相(xiang)——馬氏(shi)體(ti)，冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)必須大(da)于鋼的臨(lin)(lin)界冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)。工件(jian)在冷(leng)(leng)金屬(shu)材料加工卻過程(cheng)中(zhong)，金屬(shu)材料加工表面與心(xin)部的冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)有-定差異，如果這種差異足夠大(da)，則(ze)可能(neng)造(zao)成(cheng)大(da)于臨(lin)(lin)界冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)部分轉變(bian)成(cheng)馬氏(shi)體(ti)，而小于臨(lin)(lin)界冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)的心(xin)部不能(neng)轉變(bian)成(cheng)馬氏(shi)體(ti)的情況。

2)為保證整個(ge)截面上都轉變(bian)為馬(ma)氏體需(xu)要(yao)選用冷(leng)卻能力足夠(gou)強的淬(cui)火介質，以(yi)保證工件(jian)心部(bu)(bu)有足夠(gou)高的冷(leng)卻速度(du)。但是(shi)冷(leng)卻速度(du)大，工件(jian)內部(bu)(bu)由于(yu)熱脹(zhang)冷(leng)縮(suo)不均勻造成內應力，可能使工件(jian)變(bian)形或開(kai)裂。因而要(yao)考(kao)慮上述兩(liang)種矛(mao)盾因素，合(he)理選擇(ze)淬(cui)火介質和冷(leng)卻方式。

3)冷卻階段不(bu)僅零件獲得(de)合理的組織(zhi)，達到所需要的性能，而且要保(bao)持(chi)零件的尺寸和形狀精度(du)，是淬火工(gong)藝過程的關鍵(jian)環節。

淬火方式

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單介質淬火

工件(jian)(jian)在(zai)(zai)一種介(jie)質中(zhong)冷卻，如水(shui)淬(cui)、油淬(cui)。優點(dian)是操作簡(jian)單，易(yi)(yi)(yi)于實現機械化，應用廣泛。缺點(dian)是在(zai)(zai)水(shui)中(zhong)淬(cui)火(huo)應力大，工件(jian)(jian)容易(yi)(yi)(yi)變形開裂；在(zai)(zai)油中(zhong)淬(cui)火(huo)，冷卻速度小，淬(cui)透(tou)直(zhi)徑小，大型工件(jian)(jian)不易(yi)(yi)(yi)淬(cui)透(tou)。

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雙介質淬火

1)工件(jian)先(xian)在(zai)較強冷(leng)(leng)(leng)卻(que)能力(li)介質中(zhong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)到300℃左右，再(zai)在(zai)一(yi)種冷(leng)(leng)(leng)卻(que)能力(li)較弱的(de)介質中(zhong)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)，如(ru)：先(xian)水淬(cui)后油(you)淬(cui)，可有效減少(shao)馬氏體(ti)轉變的(de)內應力(li)，減小工件(jian)變形開裂的(de)傾向，可用(yong)于形狀復(fu)雜(za)、截面(mian)不均勻的(de)工件(jian)淬(cui)火。

2)雙(shuang)液(ye)淬火的(de)(de)缺點是(shi)難以掌握雙(shuang)液(ye)轉(zhuan)換(huan)的(de)(de)時(shi)刻，轉(zhuan)換(huan)過(guo)早容易(yi)淬不硬(ying)，轉(zhuan)換(huan)過(guo)遲又容易(yi)淬裂。為(wei)了克服這一(yi)缺點，發展了分級淬火法。

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分級淬火

1)工(gong)件(jian)在(zai)低溫(wen)鹽(yan)浴(yu)或堿浴(yu)爐中淬火，鹽(yan)浴(yu)或堿浴(yu)的(de)溫(wen)度在(zai)Ms點附近，工(gong)件(jian)在(zai)這一溫(wen)度停留2min～5min，然后取(qu)出空冷(leng)，這種冷(leng)卻(que)方式叫分級淬火。分級冷(leng)卻(que)的(de)目(mu)的(de)，是為(wei)了(le)使工(gong)件(jian)內(nei)外(wai)溫(wen)度較為(wei)均勻，同時進(jin)行馬氏體轉(zhuan)變，可(ke)以大大減小淬火應力(li)，防止變形開裂。

2)分級(ji)溫(wen)度以(yi)前都定在略(lve)高(gao)于(yu)Ms點，工件內外溫(wen)度均勻以(yi)后進入馬氏體(ti)區。改進為在略(lve)低于(yu)Ms點的溫(wen)度分級(ji)。實踐表明，在Ms點以(yi)下分級(ji)的效果更好。例(li)如，高(gao)碳鋼(gang)模具在160℃的堿浴(yu)中分級(ji)淬火(huo)，既能淬硬，變形又小，所以(yi)應(ying)用很(hen)廣(guang)泛。

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等溫淬火

工(gong)件在等溫鹽浴中淬火(huo)(huo)，鹽浴溫度在貝氏體(ti)區的(de)下(xia)部(稍高于Ms)，工(gong)件等溫停留較長(chang)時間，直到貝氏體(ti)轉變結束，取出空冷(leng)。等溫淬火(huo)(huo)用于中碳以上的(de)鋼，目的(de)是為了獲得下(xia)貝氏體(ti)，以提高強(qiang)度、硬(ying)度、韌性和(he)耐磨性。低碳鋼一般不采用等溫淬火(huo)(huo)。

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表面淬火

表面淬(cui)(cui)火(huo)是將鋼件的(de)表面層淬(cui)(cui)透到(dao)(dao)(dao)一定的(de)深(shen)度，而心部分(fen)仍保持未淬(cui)(cui)火(huo)狀態的(de)一種局部淬(cui)(cui)火(huo)的(de)方法(fa)。表面淬(cui)(cui)火(huo)時通過快速加熱，使剛件表面很快到(dao)(dao)(dao)淬(cui)(cui)火(huo)的(de)溫度，在(zai)熱量來不及穿到(dao)(dao)(dao)工件心部就(jiu)立即冷(leng)卻，實現局部淬(cui)(cui)火(huo)。

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感應淬火

感(gan)應(ying)加熱就(jiu)是利用電磁(ci)感(gan)應(ying)在工件(jian)(jian)內產生渦流而將工件(jian)(jian)進(jin)行加熱。

常用淬火介質

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水

1)水是應(ying)用最早、最廣泛、最經濟的淬火介(jie)質，它價廉易得、無毒、不燃(ran)燒、物理化學性能穩定、冷卻能力強。通過控制(zhi)水的溫度、提高(gao)壓力、增(zeng)大流速、采用循環水、利(li)用磁場作用等，均可(ke)以改善水的冷卻特性，減少變形和開裂，獲得比較(jiao)理想的淬火效果。

2)由(you)于這些方法需增加專門設備(bei)，且工件淬(cui)火后性能(neng)不是很穩(wen)定(ding)，所以沒(mei)有能(neng)得到廣(guang)泛(fan)推廣(guang)應(ying)用。所以說。純水只適合于少(shao)數含碳量不高、淬(cui)透性低(di)且形狀簡(jian)單(dan)的鋼(gang)件淬(cui)火之用。

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淬火油

1)用(yong)(yong)(yong)于淬火(huo)(huo)的(de)(de)礦物油(you)通常以精制程度(du)較(jiao)高的(de)(de)中性石蠟基油(you)為基礎(chu)油(you)，它具(ju)有閃點高、粘度(du)低、油(you)煙少，抗氧化(hua)性與熱穩定(ding)性較(jiao)好(hao)，使(shi)用(yong)(yong)(yong)壽命長等優點，適合于作淬火(huo)(huo)油(you)使(shi)用(yong)(yong)(yong)。淬火(huo)(huo)油(you)只(zhi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)于淬透(tou)性好(hao)、工(gong)件壁厚不大、形(xing)狀(zhuang)復雜、要求淬火(huo)(huo)變(bian)形(xing)小的(de)(de)工(gong)件。

2)淬火油對周(zhou)圍環(huan)境(jing)的污(wu)染大，淬火時容易(yi)引起火災(zai)。

3)影響淬火油冷卻能力的主要因素是其粘度值，淬火設備廠家在常溫下低粘度(du)(du)(du)油比高(gao)粘度(du)(du)(du)油冷(leng)卻能(neng)(neng)力(li)大，溫度(du)(du)(du)升高(gao)，油的(de)流動性增加，冷(leng)卻能(neng)(neng)力(li)有(you)所提高(gao)。適(shi)當提高(gao)淬火油的(de)使(shi)用溫度(du)(du)(du)，也能(neng)(neng)使(shi)油的(de)冷(leng)卻能(neng)(neng)力(li)提高(gao)。

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熔鹽，熔堿

1)這類淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)介質(zhi)的(de)特(te)點是(shi)在(zai)冷(leng)卻(que)過(guo)程中(zhong)不發生物(wu)態變化(hua)，工(gong)(gong)件(jian)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)主要靠對(dui)流冷(leng)卻(que)，通常在(zai)高溫(wen)區(qu)域冷(leng)卻(que)速(su)度快，在(zai)低溫(wen)區(qu)域冷(leng)卻(que)速(su)度慢，淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)性能優良，淬(cui)(cui)透力強，淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)邊形小，基(ji)本(ben)無裂紋產生，但是(shi)對(dui)環境污染大，勞動條件(jian)差，耗(hao)能多(duo)，成本(ben)高，常用于(yu)形狀(zhuang)復(fu)雜，截面尺(chi)寸變化(hua)懸(xuan)殊的(de)工(gong)(gong)件(jian)和工(gong)(gong)模具的(de)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)(huo)。

2)熔鹽(yan)(yan)有(you)氯(lv)化鈉，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)，亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)等，工件在(zai)鹽(yan)(yan)浴中淬(cui)火可以獲得(de)較高的(de)(de)硬(ying)度，而變形極小，不易開(kai)裂，通常用作等溫(wen)淬(cui)火或(huo)分級淬(cui)火。其缺點是熔鹽(yan)(yan)易老(lao)化，對工件有(you)氧(yang)化及腐蝕的(de)(de)作用。

3)熔(rong)堿有(you)氫氧(yang)化鈉，氫氧(yang)化鉀(jia)等，它具有(you)較大的(de)冷(leng)卻能力，工件加熱時(shi)若未(wei)氧(yang)化，淬火后可獲得(de)銀(yin)灰色的(de)潔凈表面，也有(you)一定(ding)的(de)應用。但(dan)熔(rong)堿蒸氣(qi)具有(you)腐蝕性，對皮(pi)膚有(you)刺激(ji)作用，使(shi)用時(shi)要注意(yi)通風(feng)和采取防護(hu)措(cuo)施。

淬(cui)火(huo)(huo)是熱處理過程中的(de)一個重要環(huan)節，不同(tong)的(de)淬(cui)火(huo)(huo)方(fang)式會產生(sheng)不同(tong)的(de)加工(gong)效果，所(suo)以淬(cui)火(huo)(huo)設備廠家大家要選擇合(he)理的(de)加工(gong)方(fang)法。