淬火19361192.ppt

淬火工艺 1 淬火目的 2 淬火工艺 3 淬火工件的硬度 4 钢的淬火工艺过程 5 淬火工艺的应用淬火目的淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。淬火工艺将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能, 如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火 4类。淬火工件的硬度淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计,测试 HRC 硬度。在焊接中碳钢和某些合金钢时,热影响区中可能发生淬火现象而变硬, 易形成冷裂纹,这是在焊接过程中要设法防止的。 由于淬火后金属硬而脆,产生的表面残余应力会造成冷裂纹,回火可作为在不影响硬度的基础上,消除冷裂纹的手段之一。淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适,对于过大的零件,淬火深度不够,渗碳也存在同样问题,此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相,故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是,马氏体的脆性很大, 加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力,因而不宜直接应用,必须进行回火。钢的淬火工艺过程钢的淬火淬火加热淬火保温淬火冷却淬火加热温度选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量,可根据相图确定(如图所示)。对亚共析钢,其加热温度为+ 30 ~ 50 ℃,若加热温度不足, 则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢, 加热温度为+ 30 ~ 50 ℃,淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。淬火保温加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在 5~8级。淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关,一般可按照经验公式来估算,碳钢在电炉中加热时间的计算如表 1所示。表1 碳钢在箱式电炉中保温时间的确定 1000 900 800 700 分钟/每毫米厚度分钟/每毫米厚度分钟/每毫米直径保温时间板形方形圆柱形工件形状加热温度(℃) 淬火冷却冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序,它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度,以保证获得马氏体组织;在这个前提下又应尽量缓慢冷却,以减少钢中的内应力,防止变形和开裂。为此,可根据 C 曲线图(如图 2所示),使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围( 650 ~ 550 ℃)进行快冷(即与 C曲线的“鼻尖”相切),而在较低温度( 300 ~ 100 ℃)时冷却速度则尽可能小些。淬火冷却表2 几种常用淬火介质的冷却能力 25 120 变压器油( 50℃) 30 150 矿务机油( 50℃) 35 200 菜籽油( 50℃) 10 350 硝酸盐( 200 ℃) 200 250 蒸馏水( 50℃) 270 800 10% NaoH 水溶液(18℃) 300 1200 10% NaoH 水溶液(18℃) 300 1100 10% NaCl 水溶液(18℃) 270 100 50℃的水 270 600 18℃的水 300 ~200 ℃ 650 ~550 ℃在下列温度范围内的冷却速度( ℃/秒) 冷却介质为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法(如双液淬火、分级淬火等)。不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表 2。