淬火的原理和作用（淬火）

大家好，我是小夏，我來為大家解答以上問題。淬火的原理和作用，淬火很多人還不知道，現在讓我們一起來看看吧！

淬火是使鋼強化的基本手段之一，將鋼淬火成馬氏體，隨后回火以提高韌性，是使鋼獲得高綜合機械性能的傳統方法。

1 基本介紹

　　“蘸火”是淬火工藝的行業術語，起源于工藝處理的方法，因為淬火就是把加熱到一定程度的熱工件蘸一下介質，以達到要求，過去工匠們形象的稱謂淬火為蘸火，淬火工藝應用很廣，讀法也隨之流傳開來。

2 主要方式

2.1 單介質淬火

　　工件在一種介質中冷卻，如水淬、油淬。優點是操作簡單，易于實現機械化，應用廣

　　泛。缺點是在水中淬火應力大，工件容易變形開裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透直徑

　　小，大型工件不易淬透。

2.2 雙介質淬火

　　工件先在較強冷卻能力介質中冷卻到300℃左右，再在一種冷卻能力較弱的介質中冷

　　卻，如：先水淬后油淬，可有效減少馬氏體轉變的內應力，減小工件變形開裂的傾向，可

　　用于形狀復雜、截面不均勻的工件淬火。雙液淬火的缺點是難以掌握雙液轉換的時刻，轉

　　換過早容易淬不硬，轉換過遲又容易淬裂。為了克服這一缺點，發展了分級淬火法。

2.3 分級淬火

　　工件在低溫鹽浴或堿浴爐中淬火，鹽浴或堿浴的溫度在Ms點附近，工件在這一溫度停

　　留2min～5min，然后取出空冷，這種冷卻方式叫分級淬火。分級冷卻的目的，是為了使工

　　件內外溫度較為均勻，同時進行馬氏體轉變，可以大大減小淬火應力，防止變形開裂。分

　　級溫度以前都定在略高于Ms點，工件內外溫度均勻以后進入馬氏體區。現在改進為在略

　　低于 Ms 點的溫度分級。實踐表明，在Ms 點以下分級的效果更好。例如，高碳鋼模具在

　　160℃的堿浴中分級淬火，既能淬硬，變形又小，所以應用很廣泛。

2.4 等溫淬火

　　工件在等溫鹽浴中淬火，鹽浴溫度在貝氏體區的下部(稍高于Ms)，工件等溫停留較長

　　時間，直到貝氏體轉變結束，取出空冷。等溫淬火用于中碳以上的鋼，目的是為了獲得下

　　貝氏體，以提高強度、硬度、韌性和耐磨性。低碳鋼一般不采用等溫淬火。

3 主要目的

　　淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學性能。

5 其他資料

5.1 淬火工藝

　　將金屬工件加熱到某一適當溫度并保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉變為奧氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉變為馬氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。淬火時的快速冷卻會使工件內部產生內應力，當其大到一定程度時工件便會發生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4類。

　　淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和檢測方法：

5.2 淬火工件的硬度

　　淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計，測試HRC硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計，測試HRN硬度。

　　在焊接中碳鋼和某些合金鋼時，熱影響區中可能發生淬火現象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過程中要設法防止的。

　　由于淬火后金屬硬而脆，產生的表面殘余應力會造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎上，消除冷裂紋的手段之一。

　　淬火對厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對于過大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問題，此時應考慮在鋼材中加入鉻等合金來增加強度。

　　淬火是鋼鐵材料強化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相(表1)，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內部有較大的淬火內應力，因而不宜直接應用，必須進行回火。

　　表1鋼中鐵基固溶體的顯微硬度值。

5.3 淬火工藝的應用

　　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。為滿足各種零件干差萬別的技術要求，發展了各種淬火工藝。如，按接受處理的部位，有整體、局部淬火和表面淬火；按加熱時相變是否完全，有完全淬火和不完全淬火(對于亞共析鋼，該法又稱亞臨界淬火)；按冷卻時相變的內容，有分級淬火，等溫淬火和欠速淬火等。

　　工藝過程 包括加熱、保溫、冷卻3個階段。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個階段工藝參數選擇的原則。

　　淬火加熱溫度

　　以鋼的相變臨界點為依據，加熱時要形成細小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細小馬氏體組織。碳素鋼的淬火加熱溫度范圍如圖1所示。由本圖示出的淬火溫度選擇原則也適用于大多數合金鋼，尤其低合金鋼。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態處在單相奧氏體(A)區內，故稱為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高于Ac1、低于Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。過共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。這-組織狀態具有高硬度和高耐磨性。對于過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發生長大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大馬氏體組織使鋼件淬火態微區內應力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加；由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用鋼種淬火的溫度參見表2。

　　表2常用鋼種淬火的加熱溫度

　　實際生產中，加熱溫度的選擇要根據具體情況加以調整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限；若工件形狀復雜，變形要求嚴格等要采用溫度下限。

　　淬火保溫

　　淬火保溫時間 由設備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設備功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內部溫度均勻趨于一致。對各類淬火，其保溫時間最終取決于在要求淬火的區域獲得良好的淬火加熱組織。

　　加熱與保溫是影響淬火質量的重要環節，奧氏體化獲得的組織狀態直接影響淬火后的性能。-般鋼件奧氏體晶粒控制在5～8級。

　　淬火冷卻

　　要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相——馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有-定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內部由于熱脹冷縮不均勻造成內應力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質和冷卻方式。

　　冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關鍵環節。

5.4 表面淬火

　　表面淬火是將剛件的表面層淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火狀態的一種局部淬火的方法。表面淬火時通過快速加熱，使剛件表面很快到淬火的溫度，在熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實現局部淬火。

　　感應淬火

　　感應加熱就是利用電磁感應在工件內產生渦流而將工件進行加熱。

本文到此講解完畢了，希望對大家有幫助。