钢的热处理钢的淬火与回火_精品文档.ppt
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第八章钢的淬火与回火本章重点本章重点本章重点本章重点1.1.1.1.淬火工艺参数的选择原则；淬火工艺参数的选择原则；淬火工艺参数的选择原则；淬火工艺参数的选择原则；2.2.2.2.钢的淬透性与淬硬性的概念及影响因素；钢的淬透性与淬硬性的概念及影响因素；钢的淬透性与淬硬性的概念及影响因素；钢的淬透性与淬硬性的概念及影响因素；3.3.3.3.淬火常见缺陷淬火常见缺陷淬火常见缺陷淬火常见缺陷8-1淬火的定义、目的及淬火的工艺参数1定义：
定义：
把把钢加热到临界温度（钢加热到临界温度（AAc3c3或或AAc1c1）以上，保温一段）以上，保温一段时间后，再以大于临界冷却速度冷却，从而获得时间后，再以大于临界冷却速度冷却，从而获得MM（或（或BB下下）组织的方法。
）组织的方法。
2目的目的:
（1）提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；硬度、强度和耐磨性；
（2）结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；（3）此外，还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理此外，还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理和化学性能。
如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除第和化学性能。
如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除第二相，从而改善其耐蚀性等。
二相，从而改善其耐蚀性等。
3淬火的工艺参数淬火的工艺参数3.1加热温度加热温度
（1）化学成分化学成分:
亚共析钢亚共析钢:
Ac3+30-50C过共析共析钢:
Ac1+30-50C（Acm）亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全化后淬火呢？
若加热温度选在若加热温度选在Ac1Ac1Ac3Ac3之间，组织中之间，组织中有一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由有一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由于铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢于铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢的淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度，的淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度，同时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性同时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性能，加热能，加热Ac3Ac3以上太高也不行，钢的氧化脱碳严重，以上太高也不行，钢的氧化脱碳严重，另一方面晶粒粗大，淬火后粗大，钢的性能另一方面晶粒粗大，淬火后粗大，钢的性能变坏。
变坏。
过共析钢的淬火加热温度为什么选择在Ac1Ac3之间？
nn首先过共析钢在淬火加热以前，都要经过球首先过共析钢在淬火加热以前，都要经过球化处理，加热到化处理，加热到Ac1Ac1AcmAcm之间时组织为和一部之间时组织为和一部分未溶化的分未溶化的e3C,e3C,，淬火后，淬火后，MM，e3Ce3C被被保留下来，保留下来，e3Ce3C硬度很高，它的存在，可以提高硬度很高，它的存在，可以提高钢的硬度和耐磨性。
钢的硬度和耐磨性。
若若TAcmC%增加增加,Ms点下降点下降,残残A增多增多;粗大粗大M;氧化脱碳氧化脱碳严重重,易易变形开裂形开裂增大淬火应力，增加了工件变形和开裂的倾向。
增大淬火应力，增加了工件变形和开裂的倾向。
低合金钢低合金钢:
Ac3或或Ac1+50-100C高合金高合金钢:
Ac3或或Ac1+300-400CW18Cr4V:
1280C,分级加热分级加热W18Cr4VT（C）6008001280t
（2）工件尺寸、形状、淬火介质、晶粒长大倾向等工件尺寸、形状、淬火介质、晶粒长大倾向等淬火加热后组织淬火加热后组织M+Fe33C+A残残残残Ac11+3050过共析钢过共析钢M+A残残残残Ac11+3050共析钢共析钢M+A残残残残Ac33+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%MAc33+3050亚亚共析钢共析钢Wc0.5%最终组织最终组织淬火温度淬火温度（）钢种钢种3.2保温时间保温时间保温保温升温升温热透透转变与合金成分，与合金成分，尺寸、装炉量等因素有关尺寸、装炉量等因素有关=KD工工件件有有效效厚厚度度（尺寸最小部位尺寸最小部位）装装炉量有关系数炉量有关系数一般一般K=11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关常用常用钢的加的加热系数系数钢的种类工件直径mm600箱式炉中预热750850盐浴炉中加热或预热800900箱式炉或井式炉中加热11001300高温盐炉中加热碳钢5050.0.30.40.40.51.01.21.21.5.合金钢5050.0.450.50.50.551.21.51.51.8.高合金钢.0.350.400.30.35.有效厚度的确定3.3加热介质加热介质空气、盐浴、可控气氛、真空等气氛条件空气、盐浴、可控气氛、真空等气氛条件造成氧化与脱碳造成氧化与脱碳氧化氧化（T570C）:
O2+2Fe2FeOCO2+FeFeO+COH2O+FeFeO+H2脱碳脱碳O2:
Fe3C+O23Fe+CO2CA+O2CO2CO2:
Fe3C+CO23Fe+2COCA+CO22COH2O:
Fe3C+H2O3Fe+H2+COCA+H2OH2+COH2:
Fe3C+2H23Fe+CH4CA+2H2CH48-2淬火介质1.淬火介质的要求淬火介质的要求（P176,图图81）2.鼻点冷速大，鼻点冷速大，3.3.MsMs附近冷速小；附近冷速小；4.4.目的：
获得目的：
获得MM5.5.热应力热应力开裂开裂6.6.稳定，成本低稳定，成本低7.7.安全，无毒；不腐蚀工件安全，无毒；不腐蚀工件
（1）理想介质冷却速度理想介质冷却速度高高温温T650,慢慢冷冷,可可以以减减少少热热应应力。
力。
中中温温650400,快快冷冷,避避开开C曲曲线的鼻尖线的鼻尖,保证全部获得保证全部获得M。
低低温温400以以下下，特特别别是是300200发发生生M转转变变时时要要求求慢慢冷冷，M转转变变时时的的组组织应力织应力
（2）理想冷却速度示意图时间时间温温度度2常用淬火介质n根据工件淬火冷却过程中，淬火介质由否根据工件淬火冷却过程中，淬火介质由否发生物态变化，把液态淬火介质分为两类的，即发生物态变化，把液态淬火介质分为两类的，即有物态变化的和无物态变化的。
有物态变化的和无物态变化的。
n有物态变化的有物态变化的nn无物态变化的无物态变化的水及各种水溶液各种淬火油各种气体熔融金属、熔盐固体-铜板、铁板、气-固流态床有物态变化的（以水为例）冷却三阶段：
蒸汽膜阶段沸腾阶段对流阶段nn
（1）:
蒸汽膜阶段：
nn灼热钢件投入淬火介质中，一瞬间就在工件表面产生大量过热蒸汽，紧贴工件形成连续的蒸汽膜，使工件和液体分开。
由于工件是不良导体，这阶段的冷却主要靠辐射传热，因此，冷却速度较慢。
nn
（2）:
沸腾阶段：
nn进一步冷却时，工件表面温度降低，工件放出热量愈来愈少，蒸汽膜厚度减薄并在越来越多的地方破裂，以致使液体在这些地方和工件直接接触，形成大量气泡溢出液体，由于介质的不断更新，带走大量热量，所以这阶段的冷却速度较快nn（3）:
对流阶段：
nn当工件表面的温度降低至介质的沸点或分解温度以下时，工件的冷却主要靠介质的对流形成，随着工件与介质的温度降低，冷却速度也逐渐降低。
对无物态变化的介质，淬火冷却主要靠对流散热，在工件温度较高时辐射散热也由很大比例，也存在传导散热。
（22）常用淬火介质）常用淬火介质水：
水：
Vmax:
500780C/s,300400C鼻温：
鼻温：
150C/s；Ms：
450C/s优点：
冷却能力强，成本低优点：
冷却能力强，成本低缺点：
缺点：
M转变温区冷速过大，变形大转变温区冷速过大，变形大冷却能力对水温，不溶夹杂敏感冷却能力对水温，不溶夹杂敏感应用：
小尺寸、形状简单碳钢件应用：
小尺寸、形状简单碳钢件油：
油：
Vmax:
100250C/s,400500C鼻温：
鼻温：
6070C/s；Ms：
50C/s优点：
优点：
M转变温区冷速小，不易变形转变温区冷速小，不易变形缺点：
鼻温区冷速小，淬不透缺点：
鼻温区冷速小，淬不透应用：
合金钢件应用：
合金钢件盐水与碱水盐水与碱水1010NaCl水溶液水溶液15NaOH水溶液水溶液5NaCO3水溶液水溶液作用：
使蒸汽膜提前破碎，但腐蚀作用：
使蒸汽膜提前破碎，但腐蚀新淬火介质（表新淬火介质（表8-4）Page1808-4）Page180水基；油基水基；油基光亮处理光亮处理（表（表8-38-3）Page178Page178常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质名名名名称称称称最大冷却速度时最大冷却速度时最大冷却速度时最大冷却速度时平均冷却速度平均冷却速度平均冷却速度平均冷却速度/（ss-1-1）所在温所在温所在温所在温度度度度/冷却速度冷却速度冷却速度冷却速度/（ss-1-1）6506505505503003002002002020静止水静止水静止水静止水3403407757751351354504504040静止水静止水静止水静止水2852855455451101104104106060静止水静止水静止水静止水220220275275808018518510%10%NaClNaCl溶液溶液溶液溶液58058020002000190019001000100010%NaOH10%NaOH溶液溶液溶液溶液560560283028302750275077577520201010号机油号机油号机油号机油4304302302306060656580801010号机油号机油号机油号机油43043023023070705555202033号号号号锭子油锭子油锭子油锭子油50050012012010010050508-3钢的淬透性11概念：
概念：
指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得透性是指表征钢材淬火时获得M的能力的特的能力的特性。
性。
用钢在一定条件下淬火获得淬透层用钢在一定条件下淬火获得淬透层深度表示其大小。
深度表示其大小。
淬透层深度：
淬透层深度：
由工件表面由工件表面半半马氏体点氏体点（50%M）的深度的深度工件淬硬层与冷却速度的关系工件淬硬层与冷却速度的关系未未淬淬透透钢钢淬淬透透钢钢淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响22淬透性影响因素淬透性影响因素与影响与影响C曲线的因素一致曲线的因素一致
（1）钢的化学成分：
）钢的化学成分：
C含量及合金元素含量及合金元素
（2）奥氏体晶粒度：
）奥氏体晶粒度：
奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高。
奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高。
（3）奥氏体化温度：
）奥氏体化温度：
提高奥氏体化温度，提高淬透性。
提高奥氏体化温度，提高淬透性。
（4）第二相及其分布）第二相及其分布:
奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。
和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。
实际淬透层深度实际淬透层深度：
淬透性、工件大小、淬火介质：
淬透性、工件大小、淬火介质33淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性淬硬性：
钢淬火时的硬化能力，用淬成淬硬性：
钢淬火时的硬化能力，用淬成M可能得可能得到的最高硬度表示。
到的最高硬度表示。
取决于取决于M中的中的C%.淬透性：
钢的临界冷却速度合金元素。
淬透性：
钢的临界冷却速度合金元素。
淬透淬透性性淬淬硬硬性性钢钢种种小小低低碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢（20）（20）小小高高碳素碳素碳素碳素工具钢工具钢工具钢工具钢（T12A）（T12A）大大低低低碳低碳低碳低碳合金结构钢合金结构钢合金结构钢合金结构钢（20Cr2Ni4A）（20Cr2Ni4A）大大高高高碳高高碳高高碳高高碳高合金工具钢合金工具钢合金工具钢合金工具钢（W18Cr4V）（W18Cr4V）淬硬性与淬透性之间的区别淬硬性与淬透性之间的区别:
淬透性与实际工件有效淬硬深度的区别淬透性与实际工件有效淬硬深度的区别同一钢种对不同截面的工件在同
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