淬火加热温度
t10钢的热处理工艺,加热温度,冷却方式
T10钢的热处理工艺通常包括正火、淬火和回火三个步骤。
1. 正火处理：加热T10钢到适当的温度（比如850~880℃），保温一段时间后（比如1~2小时），然后以适当的速度冷却。
在这个过程中，通过控制相变的热力学和动力学来改变奥氏体向珠光体转变的模式，从传统的片层转变机制改变为“离异共析”的转变形式。
正火处理可以提高T10钢的硬度和强度，同时也会增强其耐磨性能。
2. 淬火处理：将正火后的T10钢加热到适当的温度（比如780~820℃），然后迅速冷却。
淬火介质通常选择水、油或空气。
淬火处理是T10钢热处理过程中必不可少的一步，它可以使材料获得高硬度和强度。
3. 回火处理：在淬火处理后进行，加热T10钢到适当的温度（比如150~250℃），保温一段时间（比如1~2小时），然后冷却。
回火处理是为了调整淬火处理后的硬度，使材料获得更好的韧性和韧度。
总的来说，T10钢的热处理工艺是一个复杂的过程，需要精确控制加热温度、冷却速度和保温时间等参数，以获得理想的材料性能。
淬火加热温度和淬火温度的关系
淬火加热温度和淬火温度的关系一、引言淬火是金属热处理中的一种重要工艺，通过将金属材料加热至一定温度后迅速冷却，可以使材料获得良好的力学性能和组织结构。
淬火加热温度和淬火温度是淬火工艺中的两个关键参数，它们之间存在着密切的关系。
本文将围绕这一主题展开讨论。
二、淬火加热温度与淬火温度的定义淬火加热温度是指将金属材料加热至一定温度的过程，是淬火工艺中的第一步。
淬火温度是指将加热至一定温度的金属材料迅速冷却的温度，是淬火工艺中的第二步。
淬火加热温度和淬火温度的选择对于材料的性能和组织结构具有重要影响。
三、淬火加热温度与淬火温度的关系1. 温度范围淬火加热温度和淬火温度的选择范围是有限的。
一般来说，淬火加热温度应高于淬火温度，但不能超过一定的上限。
如果加热温度过高，容易引起材料的过烧和组织的异常，影响材料的性能。
而淬火温度则是根据材料的具体情况和要求来确定的，需要保证材料能够达到所需的硬度和强度。
2. 材料类型不同类型的材料对淬火加热温度和淬火温度有不同的要求。
一般来说，低碳钢的淬火加热温度较低，一般在800℃左右；而高碳钢的淬火加热温度较高，一般在850℃以上。
此外，不同的合金元素也会对淬火加热温度和淬火温度产生影响。
例如，添加了铬元素的不锈钢需要较高的淬火加热温度和淬火温度，以保证其耐腐蚀性能。
3. 组织结构要求淬火加热温度和淬火温度的选择还要考虑到材料的组织结构要求。
一般来说，较高的淬火加热温度可以使材料达到较高的硬度和强度，但会降低韧性；而较低的淬火加热温度则可以提高材料的韧性，但会降低硬度和强度。
因此，在实际应用中需要根据具体要求来选择合适的淬火加热温度和淬火温度。
四、淬火加热温度和淬火温度的影响因素1. 材料的热导率材料的热导率会影响淬火加热温度和淬火温度的选择。
热导率较高的材料加热和冷却的速度较快，需要较高的淬火加热温度和淬火温度；而热导率较低的材料则相反。
2. 材料的尺寸和形状材料的尺寸和形状也是选择淬火加热温度和淬火温度的重要因素。
热处理的基本方法(淬火与回火)
(1)淬火加热温度选择
为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1 + 30～50 ℃ ，而不是Acm + 30～50℃？
答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，
新淬火
软点
淬火后攻击表面有许多未淬硬的小 区域
原因包括加热温度不够，局部冷却
速度不足(局部有污物、气泡等)及局部 脱碳
组织不均匀， 性能不一致
冷却时注意操作方法， 增加搅拌
产生软点后，可先进行 一次退火，正火或者调质 处理，再重新淬火
8.2 回火
回火——在A1线以下很宽温度范围内进行，是使淬火组织的亚稳 定进一步向稳定状态转变过程，获得稳定的组织和性能，减少 或消除淬火内应力。
开裂
裂的主要原因
后果 无法使用
防止与补救方法
应选用合理的工艺方法 变形的工件课采取校正的 方法补救，而开裂的工件只 能报废
硬度 不足
由于加热温度过低、保温时间不足、
严格执行工艺规程
冷却速度不够快或表面脱碳等原因， 无法满足使用性能 发现硬度不足，可先进行
在淬火后无法达到预期的硬度
一次退火或正火处理，再重
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
淬火工艺规程
淬火工艺规程一、淬火前得准备1、检查工件表面,不允许有碰伤、裂纹、锈斑、油垢及其她脏物存在,油垢可用碱煮洗,锈斑可用喷砂或冷酸清洗。
2、准备淬火所用得工具，检查设备就是否完好。
3、检查控温仪表指示就是否正确。
4、工件形状复杂得，其中有不需要淬硬得孔眼、尖角或厚度变化大得地方，为了防止变形与淬裂得危险均应采用堵塞或缠绕石棉得方法,使工件各部分加热及冷却温度均匀。
5、要求工件表面不允许有氧化脱碳现象，要用硼砂酒精溶液涂覆。
二、淬火规范1、加热温度（1）亚共析钢淬火加热温度为Ac3+30～５0℃，一般在空气炉中加热比在盐浴中加热高10~3０℃，采用油、硝盐淬火介质时,淬火加热温度应比水淬提高20℃左右。
（2）共析钢、过共析钢淬火加热温度为Ac1＋30~50℃,一般合金钢淬火加热温度为Ａc１或Ａc3+30～５0℃.（3）高速钢、高铬钢及不锈钢应根据要求合金碳化物溶入奥氏体得程度选择。
过热敏感性强及脱碳敏感性强得钢，不易取上限温度.（4）低碳马氏体钢淬透性较低，应提高淬火温度以增大淬硬性；中碳钢及中碳合金钢应适当提高淬火温度来减少淬火后片状马氏体得相对量，以提高钢得韧性；高碳钢采用低温淬火或快速加热可限制奥氏体固溶碳量，而增加淬火后板条马氏体得含量,减少淬火钢得脆性.另外，提高淬火温度还会增加淬火后得残余奥氏体量。
2、加热方法（1）模具：室温进炉或300—４00℃进炉,并在５50—6０0℃时等温一段时间。
（2）弹簧或原材料（调质处理）,可在淬火温度时进炉.3、保温时间加热与保温时间由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间(ι1)，透热时间（ι２）及组织转变所需时间（ι3)组成。
ι1+ι2由设备功率、加热介质及工件尺寸、装炉数量等因素决定,ι3则与钢材得成分、组织及热处理技术要求有关。
普通碳钢及低合金钢在透热后保温5~15miｎ即可满足组织转变得要求，合金结构钢透热后应保温1５～25min。
高合金工具钢、不锈钢等为了溶解原始组织中得碳化物，应在不使奥氏体晶粒过于粗化得前提下，适当提高奥氏体化温度,以缩短保温时间。
钢的淬火和回火
5 试分析下列说法是否正确：（1）钢中合金元 素的含量愈多，则淬火后硬度愈高； （ 2 ）同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬 的淬透性好，小件比大件的淬透性好。 6 指出φ10mm的45钢(退火态)经下列温度加热 并水冷后获得的组织：700℃、760℃、840℃。 (知Ac1＝724℃，Ac3＝780℃，D水冷＝20mm) 7 今有Cr15钢，制成轴承套，试述其预备热处 理及最终热处理的名称、目的、工艺、获得的 组织和性能。
VC ′
若T > Acm ： ① C%↑，MS↓；AR↑ ② 粗大M， ③ 氧化脱碳↑ 变形开裂↑
A(C↑)
AC3
A+F
ACm
A+Fe3C
AC1
M+AR+ Fe3C M+F M+AR (↑)
低合金钢： AC3 或AC1 +50~100 ℃ 高合金钢： AC3 或AC1 +300~400 ℃
（2）工件尺寸、形状、淬 火介质、晶粒长大倾向等 2 保温时间 τ保温= τ升温+ τ热透+τ转
﹡﹡ 调质处理：淬火+高温回火
五 钢的淬、回火缺陷
1 种类： 变形、开裂、氧化、脱碳、 硬度不足、软点、过热、过烧。 过热：晶粒粗大——重结晶 过烧：晶界熔化或氧化
2 变形与淬火应力 变形方式：体积变化、弯曲翘曲。 产生原因：加热或冷却中热胀冷缩、 组织转变不同步→内应力
种类：热应力、组织应力
改进方法——分级淬火、等温淬火
2 回火种类
回火温度↑，内应力↓； 强硬度↓；塑韧性↑。 ——根据温度不同划分回火种类1）低温回火（150~250℃）
组织：回火马氏体（与淬火马氏体比较）
高碳钢：淬火片状M→回火M (片状过饱和α+ε碳化物，共格) 性能：保持高强硬度；微裂纹焊合； 内应力和脆性↓；韧性略↑。 但低碳钢：板条M，只有C的偏聚 应用： ① 工、模具钢； ② 低碳马氏体钢
淬火工艺参数(精)
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程淬火工艺参数主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院淬火工艺参数一、淬火加热规程淬火加热规程主要指的是在淬火加热工艺中的加热温度、加热速度与保温时间这三个工艺参数，由于奥氏体化程度（成分、组织状态）对淬火钢的组织与性能有着决定性的影响，因此，正确选择与控制淬火加热规程十分重要。
1．淬火加热温度确定淬火加热温度最基本的依据是钢的成分，即临界点的位置（A c1、A c3）。
亚共析钢淬火加热温度是A c3＋30~50︒C，共析钢和过共析钢淬火加热温度是A c1＋30~50︒C，这是因为在这样一个温度范围内奥氏体晶粒较细并溶入足够的碳，因此，淬火后可以得到细晶粒的马氏体组织。
亚共析钢若加热到A c3以下淬火，会因自由铁素体的存在而使硬度不均匀。
但过共析钢中存在少量未溶的二次碳化物，不仅不影响工具钢的硬度和耐磨性，而且通过适当调节过冷奥氏体中的含碳量还可以使马氏体形态得到控制，从而减少马氏体的脆性以及淬火后残留奥氏体的数量。
若加热温度太高，将形成粗大马氏体组织使力学性能恶化，同时增加了淬火应力及变形开裂倾向。
选择零件的淬火加热温度还与加热设备、工件尺寸大小、工件的技术要求、工件本身的原始组织、淬火介质及淬火方法等因素有关。
空气炉中加热比在盐浴炉中加热略高10~30︒C；对形状复杂、截面变化突然、易变形开裂的工件，一般选择淬火加热温度的下限，有时采取出炉后预冷再淬火。
为提高较大尺寸零件的表面硬度和淬透深度，淬火加热温度可适当提高，尺寸较小的零件则应选择稍低的加热温度。
采用冷速较慢的油、硝盐等淬火介质时，加热温度比水淬提高约20︒C。
当原始组织是极细珠光体时，加热温度应适当降低。
低合金钢淬火加热温度也应根据临界点A c1、A c3来确定，但考虑到合金元素的影响，为加速奥氏体化又不引起奥氏体晶粒粗化，一般应为A c1(或A c3)＋50~100︒C。
确定中、高合金钢淬火加热温度时，应考虑合金元素的溶解与再分配。
淬火介绍
淬火介绍（1）钢的淬火淬火时将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一定时间使其奥氏体化，再以大于临界冷却速度快速冷却，从而发生马氏体转变的热处理工艺。
淬火钢得到的组织主要是马氏体（或下贝氏体），此外，还有少量残余奥氏体及未溶的第二相。
淬火的目的是提高钢的硬度和耐磨性。
1、淬火加热温度碳钢的淬火加热温度可利用Fe-Fe3C相图来选择。
对于亚共析碳钢，适宜的淬火温度为Ac3+30～50℃，使碳钢完全奥氏体化，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。
对于过共析碳钢，适宜的淬火温度为Ac1+30～50℃。
淬火前先进行球化退火，使之得到粒状珠光体组织，淬火加热时组织为细小奥氏体晶粒和未溶的细粒状渗碳体，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布在马氏体基体上的细小粒状渗碳体组织。
对于低合金钢，淬火加热温度也根据临界点Ac1或Ac3来确定，一般为Ac1或Ac3以上50～100℃。
高合金工具钢中含有较多的强碳化物形成元素，奥氏体晶粒粗化温度高，故淬火温度亦高。
2、淬火加热时间为了使工件各部分完成组织转变，需要在淬火加热时保温一定的时间，通常将工件升温和保温所需的时间计算在一起，统称为加热时间。
影响淬火加热时间的因素较多，如钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸、加热介质、炉温、装炉方式及装炉量等。
钢在淬火加热过程中，如果操作不当，会产生过热、过烧或表面氧化、脱碳等缺陷。
过热是指工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长，造成奥氏体晶粒粗大的现象。
过热不仅使淬火后得到的马氏体组织粗大，使工件的强度和韧性降低，易于产生脆断，而且容易引起淬火裂纹。
对于过热工件，进行一次细化晶粒的退火或正火，然后再按工艺规程进行淬火，便可以纠正过热组织。
过烧是指工件在淬火加热时，温度过高，使奥氏体晶界发生氧化或出现局部熔化的现象，过烧的工件无法补救，只得报废。
（2）钢的表面淬火表面淬火是对工件表层进行淬火的工艺。
它是将工件表面进行快速加热，使其奥氏体化并快速冷却获得马氏体组织，而心部仍保持原来塑性、韧性较好的退火、正火或调质状态的组织。
热处理工艺-淬火
分级淬火由于在分级温度停留到工件内外温度一致后空冷，所以能有效地减少相变应力和热应力，减少淬火变形和开裂倾向。分级淬火适用于对于变形要求高的合金钢和高合金钢工件，也可用于截面尺寸不大、形状复杂地碳素钢工件。
● 贝氏体等温淬火
是将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260～400℃）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺，有时也叫等温淬火。一般保温时间为30～60min。
常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
● 水
水是冷却能力较强的淬火介质。来源广、价格低、成分稳定不易变质。缺点是在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。当水温升高，水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能力。因此水适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。
过共析钢的淬火加热温度不能低于AC1，因为此时钢材尚未奥氏体化。若加热到略高于AC1温度时，珠光体完全转变承奥氏体，并又少量的渗碳体溶入奥氏体。此时奥氏体晶粒细小，且其碳的质量分数已稍高与共析成分。如果继续升高温度，则二次渗碳体不断溶入奥氏体，致使奥氏体晶粒不断长大，其碳浓度不断升高，会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。同时由于奥氏体含碳量过高，使淬火后残余奥氏体数量增多，降低工件的硬度和耐磨性。因此过共析钢的淬火加热温度高于AC1太多是不合适的，加热到完全奥氏体化的ACm或以上温度就更不合适。
采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或使全部板条马氏体提高强度和韧性。如16Mn钢在940℃淬火，5CrMnMo钢在890℃淬火，20CrMnMo钢在920℃淬火，效果较好。
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3）常 用 冷 却 介 质：
600-450℃
水
600℃/S
油 150 ℃/S
盐水 1100 ℃/S
碱浴 弱于水强于油
盐浴 弱于油
聚乙烯醇 同于水
300-200℃ 270 ℃/S 30 ℃/S 同于水 弱于油 弱于油 弱于水
15
5. 常 用 淬 火 方 法：
1）单液淬火法
优点：操作简单，
温 度
易实现机械化、
变形与开裂。
缺点：盐浴冷却能力 Ms
弱，只适合形状
复杂的小工件。
分级淬火 20
A1
时间
4）等 温淬火法
将奥氏体化后的钢件
在稍高于Ms温度的盐浴 温
或碱浴中停留足够
度
时间，得到B下组织。
优点：得到B下组织，
综合性能好
缺点：生产周期长， Ms
效率低，局限
于小工件。
A1
时间
等温淬火
21
22
5）冷 处 理
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
1.7-200 0.2
0.6
Mf 1.0 1.4
1.8
9
T F+A
T1 A
T A+ Fe3C
2
Fe
Fe3C
1.4％C的碳钢淬火温度与奥氏体含量
加热温度℃ A中含C量（％） A残（％） 淬火后（HRC）
760
0.9
14
62-63
1000
1.4
40
53-54
10
b. 得到粗大的M组织;
600
淬火冷至室温的工件，继 温 400 续冷至-70－-80℃（或更 度 200
℃
低），使得A残进一步转
0
变M组织，减少A残的量。
-2000
Ms
Mf 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0
冷处理对淬火钢硬度及残余奥氏体的影响
钢号 Ms/℃ Mf/℃ 处理前A残 处理后A残 硬度增加/HRC
GCr15 165 -90
0.74 0.68
0.12399 0.12915
24
25
2）：氧化与脱碳
原因：加热过程中，发生氧化反应
Fe+O2 C+O2
Fe3O4 CO2
危害：表面形成脱碳层，
降低零件使用寿命；
影响表面质量；
真空高压气淬炉
防止措施：减少加热保温时间； 保护性气氛； 真空热处理。
真空氢气保护热处理炉 26
27
Quenching of Steel
1
目的与要求：
（1）了解淬火常用的方法、工艺特点及应用范围； （2）重点了解淬火的原理和方法，理解淬火对提高金
属材料性能，延长零件寿命的重要意义； （3）能够根据工件的要求，进行淬火、回火处理操作。
2
1. 淬 火 的 定 义：
将钢加热到AC3+30-50℃（亚共析钢） 或AC1+30-50℃（共析钢、过共析钢）， 保温一定时间后，以大于临界冷却速度 快冷，以获得马氏体组织的热处理工艺。
Ac3 + 30～50℃
共析钢、过共析钢 ：Ac1 + 30～50 ℃
T
A
F+A
A+ Fe3C
Fe
Fe3C
7
温度选择不当的弊端:
1）亚共析钢：
温度过高：得到粗大的M 组织，工件严重变形；
T
A
F+A
A+ Fe3C
温度过低：低于Ac3，F+M
的组织，强、硬度降低；
Fe
Fe3C
0.6%C钢的晶粒度与加热温度关系（保温3小时）
3
2. 目 的 与 用 途：
1）提高高碳钢的硬度 和耐磨性
这是刃具、冷作模具、 量具、滚动轴承、渗碳 零件必须淬火的根本原因。
T8钢淬火与退火力学性能比较
σ b(MPa)
δ (%)
退火状态
850
18
淬火状态
＜2000
0
硬度 (HB) 200
500-700
4
2）提高低碳钢的强韧性：
低碳马氏体具有极
加热温度℃
900 1000 1100
1200
1300
晶粒大小um2 4000 8000 26000 84000 160000
8
2）过共析钢：
温度过高：超过Accm
T
F+A
A T2 T1 A+ Fe3C
a. A中含C增加，
淬火后A残增多。
Fe
Fe3C
90
600
70
50
400
Ms
200
30
20
0
10 0.5
9-28
4-14
3-6
CrWMn 140 -110 13-45
2-17
5-10
23
6. 常 见 淬 火 缺 陷：
1）：淬火变形与开裂
原因：奥氏体 马氏体 发生体积变化。
σ＞ σs σ ＞ σb
产生变形 产生开裂
钢淬火前后密度的变化
晶体结构 致密度 比容（cm3/g)
奥氏体（A） 马氏体（M）
面心立方 体心立方
共析钢
M + A残
过共析钢
M+Fe3C+A残
பைடு நூலகம்
12
4. 淬 火 冷 却：
1）淬火冷却原则：V 冷 ＞Vk的前提下，
V 冷 适当减小。
温
A1
度
Ms V1 V2
时间 13
2）理 想 冷 却 曲 线：
温度
(℃) 800
A1
600
400 Ms
200
0 Mf
-100 01
10 102 103 104 时间(s) 14
自动化。
缺点：淬火冷
却介质不理想。 Ms
单液淬火 法
16
A1
时间
17
2）双液淬火法
例如：水淬油冷法
温
优点：既保证淬硬， 度
又防止开裂， 减少变形。
缺点：操作复杂。
Ms
A1
双液淬火 18
时间
19
3）分级淬火法
放入略高于Ms的盐
浴或减浴中，待其表
温 度
面和心部温度均匀后，
再置于空气中冷却。
优点：内应力小，减少
高的强、韧性配合。 例如： 石油钻机吊环、 自行车
钢号
30 20SiMn VBRe
石 油 钻 机两 种吊 环 对
热处理比 σb(MPa) δ (%) ak(J/cm2)
调质
560 17.5
50
HRC
20
900℃淬 1595 12.5
115
46
200℃回
Kg
137.4 29.0
5
3）淬火+回火， 改善中碳钢的性能：
c. 工件的变形与开裂。
例如：T10模具的淬火开裂。 加热 770℃
过共析钢加热到 Ac1+30-50℃淬火， 得到M + Fe3C（球状） + A残（少量）组织 。
加热860℃ 热1090℃
加热1000℃
加 11
淬 火 后 组 织：
亚共析钢（Wc≤0.5% ） M
亚共析钢（Wc＞0.5% ） M + A残
各种齿轮、轴类等 受力零件，必须经过淬 火与回火的热处理，改 善力学性能 。
40CrNiMo 回火后的力学性能（850℃油淬）
回火温度℃ σb(MPa) δ (%) Ψ (%)
ak(J/cm2)
HB
600
850
10
55
98
270
200
1500
8
30
20
530
6
3. 淬 火 加 热 温 度：
亚共析钢：