钢的淬火基础知识
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钢的淬火介绍
钢的淬火介绍
淬火是将钢件加热到Ac3(亚)或Ac1(过)以上30-50℃,经过保温,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高硬度组织的一种热处理工艺。
其目的在于提高材料的硬度和耐磨性，常应用于工具、模具、量具和滚动轴承的制造。
淬火后的组织为马氏体、下贝氏体。
淬火工艺中淬火冷却速度决定了材料的质量，理想的冷却速度是两头慢中间快，以便减少内应力。
1 常用淬火法
1)单液淬火(普通淬火)
在一种淬火介质中连续冷却至室温，如碳钢水冷。
缺点: 水冷,易变形,开裂.。
油冷:易硬度不足,或不均。
优点: 易操作,易自动化。
2)双液淬火
先在冷却能力较强的介质中冷却到300℃左右,再放入冷却到冷却能力较弱的介质中冷却,获得马氏体。
对于形状的碳钢件,先水冷,后空冷。
优点: 防低温时M相变开裂。
3)分级淬火
工件加热后迅速投入温度稍高于Ms点的冷却介质中,(如言浴火碱浴槽中)停2-5分(待表面与心部的温差减少后再取出)取出空冷。
应用:小尺寸件(如刀具淬火) 防变形,开裂。
优点: 工艺简单,操作容易。
缺点:在盐浴中冷却,速度不够大,只适合小件。
4)等温淬火
将加热后的钢件放入稍高于Ms温度的盐浴中保温足够时间, 使。
钢的热处理工艺淬火(精品值得参考)课件
THANKS
淬火时间
淬火时间过短或过长都会影响淬火效果，需要根据实际情况进行调整。
淬火介质与冷却方式
淬火介质
淬火介质的冷却能力、化学成分和杂质含量都会影响淬火效果。
冷却方式
采用不同的冷却方式（如油冷、水冷、空冷等）会影响钢的硬度和组织结构，进而影响其力学性能。
05 淬火工艺的优化与创新
新型淬火介质的研究与应用
总结词
新型淬火介质具有更高的冷却速度和更 佳的淬火效果，能够提高钢的硬度和强 度，降低淬火变形和开裂的风险。
VS
详细描述
随着科技的发展，新型淬火介质不断涌现， 如聚合物淬火介质、纳米流体淬火介质等。 这些新型淬火介质具有优异的热物理性能， 能够提供更快的冷却速度和更均匀的冷却 效果，从而提高钢的硬度和强度。
高碳钢的淬火工艺应用
高碳钢是一种碳含量较高的钢材，通常用于制造需要高硬度和耐磨性的 工具和零件。淬火工艺对于高碳钢的性能至关重要，可以提高其硬度和 耐磨性。
在高碳钢的淬火工艺中，通常采用油淬或水淬的方法。油淬是将钢材加 热到高温后迅速放入油中冷却，水淬则是将钢材加热到高温后迅速放入
水中冷却。不同的淬火方法会对钢材的性能产生影响。
钢的热处理工艺淬火(精 品值得参考)课件
• 淬火工艺简介
目 录
• 淬火工艺流程 • 淬火效果的影响因素 • 淬火工艺的优化与创新 • 淬火工艺的实际应用案例
01 淬火工艺简介
淬火的定义与目的
淬火定义
淬火是一种金属热处理工艺，通 过快速冷却的方法使金属获得高 硬度、高耐磨性和高强度等特性。
淬火目的
去除工件表面的油污、锈 迹和杂质，确保工件干净。
矫直工件
对工件进行矫直，确保其 形状和尺寸符合要求。
钢的淬火处理
钢的淬火处理钢的淬火处理是一种常见的热处理工艺，旨在提高钢的硬度和强度。
通过淬火处理，钢材的晶粒结构得到改善，内部应力得到释放，从而使钢材具有更好的机械性能和耐磨性。
淬火处理的基本原理是将加热至适宜温度的钢材迅速冷却，使钢材发生相变，从而改变其组织结构。
淬火处理的过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
钢材在淬火处理前需要进行加热。
加热温度的选择取决于钢的成分和要求的硬度。
一般而言，高碳钢的加热温度较高，而低碳钢的加热温度相对较低。
加热温度的控制非常重要，过高或过低都会影响淬火效果。
加热后，钢材需要保温一段时间。
保温时间的长短也是影响淬火效果的因素之一。
保温时间过短会导致组织转变不完全，保温时间过长则可能导致组织过度粗化。
因此，保温时间的选择需要根据具体情况进行合理调整。
最关键的一步是冷却过程。
钢材在淬火处理时需要迅速冷却，以使其发生相变。
常用的冷却介质包括水、油和气体。
冷却介质的选择取决于钢材的成分和要求的硬度。
水冷却速度最快，但容易产生变形和开裂；油冷却速度适中，能较好地控制变形和开裂；气体冷却速度较慢，适用于对变形和开裂要求较高的情况。
淬火处理后的钢材会出现显著的硬化现象。
这是由于淬火过程中，钢材的奥氏体晶粒被固溶体所替代，晶粒细化并产生内部应力。
这种硬化现象使得钢材具有更高的硬度和强度。
但与此同时，也会伴随着脆性的增加。
因此，淬火处理后的钢材需要进行回火处理，以减轻内部应力和提高韧性。
钢的淬火处理是一种重要的热处理工艺，能够显著提高钢材的硬度和强度。
通过合理控制加热、保温和冷却过程，可以使钢材的组织结构得到优化，从而获得更好的机械性能和耐磨性。
淬火处理后的钢材需要进行回火处理，以平衡硬度和韧性。
钢的淬火处理在工业生产中具有广泛的应用，对于提高产品质量和性能具有重要意义。
第八章 钢的淬火
§8-1淬火方法及工艺参数的确定
6.喷射淬火法 向工件喷射急速水流—局部淬火 按所要求的淬火深度来确定水流的大小 二、淬火工艺参数的确定 1.淬火加热温度 原则—得到均匀细小的A晶粒—淬火后得到细小M 1）亚共析钢：Ac3+30~50℃ 若处于Ac1~Ac3之间--保留一部分F—淬火后钢的强、硬度 若超过Ac3太多—A晶确定
4.等温淬火法
贝氏体等温淬火、马氏体等温淬火 1）B等温淬火：臵于高于Ms点的 淬火介质中，保持，转变成下B，取出空冷 特点：强度、韧性较高，且淬火变形较小 2）M等温淬火：臵于温度稍低于Ms点的淬火介质中保持，发生部分M转变， 取出空冷—低于Ms点的分级淬火 特点：①冷却速度，过冷A不易分解；②形成的M在等温过程中转变为回火 M，使组织应力； ③等温过程工件各部分温度趋于一致，空冷冷速较慢， 继续形成M量--组织应力--变形开裂倾向 5.预冷淬火法 工艺：先空冷一定时间后臵于淬火介质中冷却 特点：预冷可减小工件在随后快冷时各处之间的温差—变形开裂
3.等温介质
常用介质—熔融硝盐或碱
§8-1淬火方法及工艺参数的确定
四、冷处理—将淬火后已冷到室温的工件继续深冷至零下温度，使淬火后保 留下来的AR继续向M转变，达到减少或消除AR的目的 应用：高碳合金工具钢、经渗碳或碳氮共渗的结构钢零件 目的：提高硬度和耐磨性，保证尺寸稳定性
注：冷处理应在淬火后及时进行
4）高分子聚合物淬火介质：各种高分子聚合物配以适当的防腐剂和防 锈剂制成的。不燃烧，没有烟雾，被认为是有发展前途的淬火油代用品。
5）气体：空气、氮气、氩气等都可作为冷却介质。尺寸不大的高速钢 工件和Cr12高淬透性合金钢工件。
6）流态床：可用于淬火加热和淬火冷却。
3.常用淬火介质
第五节钢的淬火
㈡淬透性的测定： 利用末端淬火法，淬火后打硬度来标定工 件的淬透性。
⒈ 末端淬火法： ①将钢试样加热、保温奥r化后，置于末端装 置上淬火。见图6－30。 ②从末端开始，每隔一定间距测打硬度值（模 拟大型工件由表及心部的硬度变化），得硬 度分布曲线→淬透性曲线。 ③钢的淬透性用下示符号表示： HRC J 其中： d HRC表示该处硬度，J表示末端淬透性， d至末端距离。
－－－－－第五节完－－
◆如此标定的原因： ①钢淬火组织中含少量非M组织时，硬度变化 不明显，不好测定。 ②钢淬火组织中，半马区恰为淬火组织硬度拐 点，容易测定。
③不同成分钢的 半马氏体硬度主 要取决于钢的含 碳量。见图6－29。
④影响淬透性的因素： 钢的淬透性主要取决于其临界冷却速 度Vk。Vk→受C曲线形状位置（含碳量、 合金元素含量）决定。见图6－28a。 ◆含碳量定→钢种定→Vk定→淬透性就确定。 例如： “亚”－随C％↑鼻尖右移，Vk变小（慢）， 淬透性趋好↑； “共”－鼻尖最右。 “过”－随C％↑鼻尖左移，Vk变大（快）， 淬透性趋差↓。
㈢分级淬火：（盐、碱浴）
把在加热、保温温度的钢件直接放入温度 稍高于Ms线的盐、碱熔液中保温一定时间，使工件 表面与心部温度均匀、一致，然后拿出空气冷却， 使之发生马变的淬火方法，见图6－26c。 ◆优点： 可大大减少热应力和组织应力，减少开裂，变形。 ◆应用：
只适于小尺寸工件。因盐碱浴冷却能力低。“热 容量小”。
㈣等温淬火： 操作过程同分级淬 火，只是在盐浴中的时 间应足够长，使过冷奥 r 充分转变为下B氏体的淬 火方法。 应用： 形状复杂，尺寸要 求准确，高强、韧性的 工具，模具，弹簧等的 淬火。 见图6－26d。
㈤局部淬火： 对需要局部淬硬的工件采用。 工艺：见图6－27。 ①整体加热+局部在介质中冷却。 但要避免不淬火部位的变形、开裂。 ②局部加热+局部冷却。
钢的淬火知识
将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
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。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段： 蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在規定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性髙。
也不能说小件比大件的淬透性高。
可见评价钢的淬透性，必须排除工件形状、尺寸大小、冷却介质等外部因素的影响。
钢的淬火基础知识要点
将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质 中快速冷却至接近点Ms的温度，避免过冷奥氏体发生珠 光体和贝氏体转变，然后再转入另一种冷却能力较弱的 介质中继续冷却，使过冷奥氏体在缓慢冷却条件下转变 成马氏体的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。
双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型 合金钢工件。技术要求高，可防止变形与开裂。
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3、分级淬火法
• 将加热至奥氏体状态的工件先淬 入高于该钢点Ms附近的热浴中 停留一定时间，待工件各部分与 热浴的温度一致后，取出空冷至 室温，在缓慢冷却条件下完成马 氏体转变的淬火方法。
•其特点是显著减少淬火变形与开裂 •用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件
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淬火过程
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赤热工件进入淬火介质后的三个冷却阶段
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理想淬火冷却曲线
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四、淬火方法
• 淬火方法的选择依据： • 钢的化学成分 • 工件的形状和尺寸 • 技术要求 • 选择淬火方法的好处： • 获得所需的组织和性能 • 减小淬火应力 • 减小工件变形和开裂的倾向
• 影响因素：
• 冷却速度越大，截面上的温差越大，热应力越 大；
• 淬火温度越高，工件截面尺寸大或钢材导热性 差，线膨胀系数大，增大热应力。
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1、热应力及其变化规律
• (a)表层和心部始终存 在着温差
• (b)冷却初期，表层产生拉 应力，心部产生压应力； 冷却后期，表层受到压应 力，心部产生拉应力。
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钢的淬火
高合金工具钢含较多强碳化物形成元素，奥氏体 晶粒粗化温度高，则可采取更高的淬火加热温度。 含碳、锰量较高的本质粗晶粒钢则应采用较低的淬 火温度，以防奥氏体晶粒粗化。
金属学与热处理
2.淬火介质
钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫 做淬火介质。
介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易 超过钢的临界淬火温度，则工件越容易淬硬，淬 硬层的深度越深。
400℃以下Ms点附件的温度区域，应当缓慢冷却 以尽量减少马氏体转变时产生的组织应力。
具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得马 氏体组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变 形或开裂
常用淬火介质有水、盐水或碱水溶 液及各种矿物油等。各种介质的冷却特 性如表
金属学与热处理
水的冷却特性很不理想，在需要快冷的650~400 ℃区间，其冷却速度较小，不超过200 ℃/s。而 在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又 太大，在340 ℃最大冷却速度高达775 ℃/s，很容 易造成淬火工件的变形或开裂。
原因： 过共析钢的加热温度限定在Ac1以上30~50℃
是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体 质点，淬火后的到隐晶马氏体和其上均匀分布的 粒状碳化物，从而不但可使钢具有更高的强度、 硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。
金属学与热处理
如果过共析钢淬火加热温度超过Accm，碳化物将 全部溶入奥氏体中，使奥氏体中的含碳量增加， 降低钢的Ms和Mf点，淬火后残余奥氏体量增多， 会降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏 体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后容易得到含有 微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大；此外， 高温加热淬火应力大、氧化脱碳严重，也增大钢 件变形和开裂倾向
金属学与热处理
共析钢淬火组织：M+A’
金属学与热处理
2.淬火介质
钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫 做淬火介质。
介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易 超过钢的临界淬火温度，则工件越容易淬硬，淬 硬层的深度越深。
400℃以下Ms点附件的温度区域，应当缓慢冷却 以尽量减少马氏体转变时产生的组织应力。
具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得马 氏体组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变 形或开裂
常用淬火介质有水、盐水或碱水溶 液及各种矿物油等。各种介质的冷却特 性如表
金属学与热处理
水的冷却特性很不理想，在需要快冷的650~400 ℃区间，其冷却速度较小，不超过200 ℃/s。而 在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又 太大，在340 ℃最大冷却速度高达775 ℃/s，很容 易造成淬火工件的变形或开裂。
原因： 过共析钢的加热温度限定在Ac1以上30~50℃
是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体 质点，淬火后的到隐晶马氏体和其上均匀分布的 粒状碳化物，从而不但可使钢具有更高的强度、 硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。
金属学与热处理
如果过共析钢淬火加热温度超过Accm，碳化物将 全部溶入奥氏体中，使奥氏体中的含碳量增加， 降低钢的Ms和Mf点，淬火后残余奥氏体量增多， 会降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏 体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后容易得到含有 微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大；此外， 高温加热淬火应力大、氧化脱碳严重，也增大钢 件变形和开裂倾向
金属学与热处理
共析钢淬火组织：M+A’
钢的淬火与回火
二．淬火冷却方法 1. 单液淬火：将奥氏体化后的工件直接淬入 一种淬火介质中连续冷却至室温的方法。 优点：工艺过程简单，操作方便，经济， 适合于批量作业。 缺点：对形状复杂，截面变化突然的某些 工件，容易在截面突变处因淬火应力集中 而导致开裂。
2. 双液淬火：分别在两种不同的介质中进行 冷却的方法，如水—油；油—空气等。 作用：在过冷奥氏体转变曲线的鼻尖处快 速冷却避免过冷奥氏体分解，而在Ms点以 下缓慢冷却以减小变形开裂。
末端淬火法示意图
淬透性表示方法
HRC 即用 J 表示，J 表示末端淬透性，d 表示 d 半马氏体区
到水冷端的 距离, HRC为 半马氏体区 的硬度。
J40/6
四、淬透性曲线的应用 合理选择材料 预测材料的组织与性能 制定热处理工艺 1. 根据淬透性曲线求圆棒工件截面上的硬度 分布 例：欲选用45Mn2钢制造Φ 50mm的轴，试求 经水淬后其截面上的硬度分布曲线。
第九章 钢的淬火与回火
§9.1 钢的淬火
一、淬火的定义及目的 1. 定义：将钢加热至临界点以上，保温一定时间后 以大于临界冷却速度的速度冷却，使过冷奥氏体 转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺。 2. 目的 获得马氏体，淬火后的钢的强度、硬度和耐磨性 大大提高 与不同的回火工艺配合，以提高钢的力学性能
（7）综合应用马氏体、贝氏体形态的形成规 律来指导淬火规范的优选。 淬透性 板条马氏体 片状马氏体 变形、显微裂纹
2. 加热与保温时间
1：加热时间 2 ：透烧时间
3 ：组织转变
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生产中常用下式来估算加热与保温时间： t KD ：加热系数（跟加热介质有关） K：与装炉量和装炉方式有关的系数 D：工件有效厚度
钢淬火与回火知识要点
另一方面，由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火 后残余奥氏体量增多，钢的硬度和耐磨性降低。
例题： 已知T12钢，Ac1=730℃,ACcm=820℃, 试确定其淬火加热温度，并分析原因。
在工件尺寸大，加热速度快的情况下，淬火温度 可取Ac3+50~80℃；
另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较 高的加热温度，细晶粒钢Ac3+100℃。
适用条件：
只适用于尺寸较小的工件。
5．等温淬火法 概念：工件淬火加热后，若长期保持在下贝氏体转 变区的温度使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝 氏体组织，这种淬火方法称等温淬火法。如曲线d所 示。
等温淬火与分级淬火的区别在于前者是获得下贝氏 体组织。
等温淬火目的：获得变形小，硬度高并兼有良好韧 性的工件。
第六节 钢的回火
概述 1、回火概念： 将淬火零件重新加热到低于临界点某一温度，保温 后空冷到室温的热处理工艺称为回火。 回火时的转变称为回火转变。 2、回火原因
一、淬火介质的冷却作用
1、分类 （1）按聚集状态分类： 淬火介质有固态、液态、气态。 最常用介质为液态介质，淬火时不仅发生传热作用，还会 产生物态变化，因此过程较为复杂。 （2）按液态淬火介质是否具有物态变化： 分为有物态变化的和无物态变化的。 2、有物态变化的淬火介质淬火冷却过程可分为三个阶段： （1）蒸气膜阶段： 工件表面产生大量过热蒸汽，紧贴工件形成连续的蒸汽膜； 冷却主要靠辐射传热，冷却速度较缓慢。
3、无物态变化的淬火介质： 淬火冷却主要靠对流散热。 温度较高时辐射散热占有很大比例，也有传导传热。 二、淬火介质冷却特性的测定 淬火介质冷却能力最常用的表示方法是所谓的淬火烈度H。 1、概念： 规定静止水的淬火烈度H＝1，其它淬火介质的淬火烈度由与静 止水的冷却能力比较而得。 2、实质： 反映钢内部的热传导系数以及钢与介质间的给热系数的关系， 即淬火介质的冷却能力。 注意：不同淬火介质，在工件淬火过程中其冷却能力是变化 的。几种常见淬火介质的淬火烈度H，如下表所示。
例题： 已知T12钢，Ac1=730℃,ACcm=820℃, 试确定其淬火加热温度，并分析原因。
在工件尺寸大，加热速度快的情况下，淬火温度 可取Ac3+50~80℃；
另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较 高的加热温度，细晶粒钢Ac3+100℃。
适用条件：
只适用于尺寸较小的工件。
5．等温淬火法 概念：工件淬火加热后，若长期保持在下贝氏体转 变区的温度使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝 氏体组织，这种淬火方法称等温淬火法。如曲线d所 示。
等温淬火与分级淬火的区别在于前者是获得下贝氏 体组织。
等温淬火目的：获得变形小，硬度高并兼有良好韧 性的工件。
第六节 钢的回火
概述 1、回火概念： 将淬火零件重新加热到低于临界点某一温度，保温 后空冷到室温的热处理工艺称为回火。 回火时的转变称为回火转变。 2、回火原因
一、淬火介质的冷却作用
1、分类 （1）按聚集状态分类： 淬火介质有固态、液态、气态。 最常用介质为液态介质，淬火时不仅发生传热作用，还会 产生物态变化，因此过程较为复杂。 （2）按液态淬火介质是否具有物态变化： 分为有物态变化的和无物态变化的。 2、有物态变化的淬火介质淬火冷却过程可分为三个阶段： （1）蒸气膜阶段： 工件表面产生大量过热蒸汽，紧贴工件形成连续的蒸汽膜； 冷却主要靠辐射传热，冷却速度较缓慢。
3、无物态变化的淬火介质： 淬火冷却主要靠对流散热。 温度较高时辐射散热占有很大比例，也有传导传热。 二、淬火介质冷却特性的测定 淬火介质冷却能力最常用的表示方法是所谓的淬火烈度H。 1、概念： 规定静止水的淬火烈度H＝1，其它淬火介质的淬火烈度由与静 止水的冷却能力比较而得。 2、实质： 反映钢内部的热传导系数以及钢与介质间的给热系数的关系， 即淬火介质的冷却能力。 注意：不同淬火介质，在工件淬火过程中其冷却能力是变化 的。几种常见淬火介质的淬火烈度H，如下表所示。
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钢的淬火
2015-6-29
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淬火
定义： 将钢加热至Ac3或Ac1以上，保温一定时间，以大 于临界淬火速度Vk的速度冷却，使过冷奥氏体 转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
淬火钢得到的组织：马氏体或下贝氏体，少量残 余奥氏体及未溶的第二相。 目的： 提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够 的韧性。
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• 亚共析钢：Ac3+（30-50oC） • 共析钢和过共析钢：Ac1+（30-50oC） •温度选择此范围的原因
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淬火加热时间的确定
• • • • • • 淬火加热时间：升温时间和保温时间之和 影响加热时间的因素： 加热介质、钢的成分、炉温 工件的形状及尺寸 装炉方式及装炉量 经验公式：τ=αKD
2、双液淬火法
将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质 中快速冷却至接近点Ms的温度，避免过冷奥氏体发生珠 光体和贝氏体转变，然后再转入另一种冷却能力较弱的 介质中继续冷却，使过冷奥氏体在缓慢冷却条件下转变 成马氏体的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。
双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型 合金钢工件。技术要求高，可防止变形与开裂。
不同碳含量的钢淬火后的硬度及 碳含量与残余奥氏体量的关系
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一、淬火应力
• • • • 淬火应力分为两种： 热应力 组织应力 淬火应力超过材料的屈服极限产生塑性 变形 • 淬火应力超过材料的强度极限产生开裂
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热应力
• 定义： • 工件在加热或冷却过程时，由于不同部位的温 度差异，导致热胀冷缩的不一致而产生的内应 力。 • 影响因素： • 冷却速度越大，截面上的温差越大，热应力越 大； • 淬火温度越高，工件截面尺寸大或钢材导热性 差，线膨胀系数大，增大热应力。
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淬火介质
• 水是经济且冷却能力较强的淬火介质 • 矿物油主要用于合金钢或小尺寸碳钢工件的淬火 • 熔融状态的盐（NaCl、NaOH）也常用作淬火介 质，称作盐浴。这类介质只适用于形状复杂和变 形要求严格的小件的分级淬火和等温淬火。 • 聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、高浓度硝盐 水溶液淬火介质。
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过烧
• 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。 • 过烧工件只能报废
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15
表面氧化
• 氧化使工件尺寸减小，表面粗糙度降低， 影响淬火冷却速度。 • 加热温度越高，氧化速度越快。
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16
氧化反应
• 与炉气中的O2、CO2及H2O等氧化性气 体发生化学反应
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23
淬火介质的冷却能力
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24
常用淬火介质的冷却特性
2015-6-29
25
淬火介质水的冷却特性曲线
• • • • • • 800-380oC 380oC左右 100 oC以下 650-400oC 650-500oC 300-200oC
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26
5%-10%NaCl、10% 50%NaOH水溶液 • 使高温区的冷却能力显著提高 • 破坏蒸汽膜和气泡，提高冷却速度 • 低温区的冷却速度大
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四类淬火方法
• • • • 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火
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34
1、单液淬火法
将加热至奥氏体状态的工件放 入一种淬火介质中连续冷却至 介质温度的淬火方法，如水淬、 油淬等。
适用于形状简单 的工件； 操作简单，容易 实现自动化。
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3、分级淬火法
• 将加热至奥氏体状态的工件先淬 入高于该钢点Ms附近的热浴中 停留一定时间，待工件各部分与 热浴的温度一致后，取出空冷至 室温，在缓慢冷却条件下完成马 氏体转变的淬火方法。
•其特点是显著减少淬火变形与开裂 •用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件
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2015-6-29 5
1、热应力及其变化规律
• (a)表层和心部始终存 在着温差 • (b)冷却初期，表层产生拉 应力，心部产生压应力； 冷却后期，表层受到压应 力，心部产生拉应力。 • (c)冷却后期的应力状态被 保留下来成为残余内应力； 表层为压应力，心部为拉 应力。
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组织应力
• 组织应力的定义： • 工件在冷却时，由于温差造成的不同部 位组织转变不同而引起的内应力。 • 影响因素： • 冷却速度、工件的尺寸、钢的导热性 • 含碳质量分数、马氏体的比热及钢的淬 透性
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2、组织应力及其变化规律
• 淬火初期（表层温度低于Ms，心部温度 高于Ms），表层压应力，心部拉应力。 • 淬火后期（表层温度、心部温度低于 Ms） ，表层拉应力，心部压应力。
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12
淬火加热过程中的缺陷
• 过热
• 过烧
• 表面氧化和脱碳（加热工件和加热介质 之间相互作用）
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过热
• 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缺陷。 • 表现：强度、韧性降低，易产生脆断 （淬火裂纹） • 纠正措施： • 退火或正火（细化晶粒）后淬火
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27
盐浴
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矿物油
• 优点：低温区的冷却速度比水小 • 缺点：高温区的冷却速度较小 • 油淬火，在马氏体转变温度范围内冷却 速度很慢，降低组织应力，减小变形和 开裂。 • 油温高（40-100oC）可降低油的粘度， 使高温区的冷却能力增加。
2015-6-29 29
2015-6-29
17
脱碳
• 钢中的碳与炉气中的O2、H2O、CO2及 H2发生化学反应，生成含碳气体逸出钢 外，使工件表面含碳降低。
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加热温度越高，加热时间越长，脱碳层越深。
18
防止氧化、脱碳的方法
• 盐浴加热（氯化盐、硝酸盐） • 保护气氛加热（氨分解气氛、天然气或 人造煤气） • 真空加热（机械真空泵） • 装箱加热（铸铁屑或木碳）2015-6ຫໍສະໝຸດ 2919三、淬火冷却
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20
三、淬火冷却
• 淬火冷却速度的选择： • 大于临界冷却速度 • 既能获得马氏体组织，又能减小变形和 开裂的倾向。
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理想淬火冷却曲线
• 600-400oC奥氏体最不稳 定，快速冷却，避免发生 珠光体或贝氏体转变，保 证获得马氏体组织。 • 650oC以上或400oC以下， 点Ms附近，过冷奥氏体 比较稳定，缓冷，减小热 应力和组织应力，减小工 件淬火变形和防止开裂。
4、等温淬火法
将加热至奥氏体状态的工件 淬入温度稍高于点Ms的盐 浴中等温，保持足够长时 间，使之转变为下贝氏体 组织，然后取出在空气中 冷却的淬火方法。
其特点是工件具有良好的综合力学性能，一般不必回火。 多用于形状复杂和要求较高的小件。获得下贝氏体组织， 用于要求有较高强韧性的工模具和弹簧等零件。 2015-6-29 38
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8
热应力与组织应力
• 共存、叠加 • 热应力与组织应力的变化规律相反
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9
二、淬火加热
• 制定淬火加热工艺： • 加热温度、加热时间
• 加热方式、选择介质
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10
淬火加热温度的选择
• 淬火加热温度的选择以得到 均匀细小的奥氏体晶粒为原 则（细小的M） • 依据钢的临界点温度来确定
感应淬火
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激光淬火
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40
压淬
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41
压淬
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42
校直
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43
作业
• 课本244页 • 第 3题
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44
淬火过程
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30
赤热工件进入淬火介质后的三个冷却阶段
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31
理想淬火冷却曲线
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四、淬火方法
• • • • • • • • 淬火方法的选择依据： 钢的化学成分 工件的形状和尺寸 技术要求 选择淬火方法的好处： 获得所需的组织和性能 减小淬火应力 减小工件变形和开裂的倾向
2015-6-29
1
淬火
定义： 将钢加热至Ac3或Ac1以上，保温一定时间，以大 于临界淬火速度Vk的速度冷却，使过冷奥氏体 转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
淬火钢得到的组织：马氏体或下贝氏体，少量残 余奥氏体及未溶的第二相。 目的： 提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够 的韧性。
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• 亚共析钢：Ac3+（30-50oC） • 共析钢和过共析钢：Ac1+（30-50oC） •温度选择此范围的原因
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淬火加热时间的确定
• • • • • • 淬火加热时间：升温时间和保温时间之和 影响加热时间的因素： 加热介质、钢的成分、炉温 工件的形状及尺寸 装炉方式及装炉量 经验公式：τ=αKD
2、双液淬火法
将加热至奥氏体状态的工件先在冷却能力较强的淬火介质 中快速冷却至接近点Ms的温度，避免过冷奥氏体发生珠 光体和贝氏体转变，然后再转入另一种冷却能力较弱的 介质中继续冷却，使过冷奥氏体在缓慢冷却条件下转变 成马氏体的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。
双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型 合金钢工件。技术要求高，可防止变形与开裂。
不同碳含量的钢淬火后的硬度及 碳含量与残余奥氏体量的关系
2015-6-29
3
一、淬火应力
• • • • 淬火应力分为两种： 热应力 组织应力 淬火应力超过材料的屈服极限产生塑性 变形 • 淬火应力超过材料的强度极限产生开裂
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热应力
• 定义： • 工件在加热或冷却过程时，由于不同部位的温 度差异，导致热胀冷缩的不一致而产生的内应 力。 • 影响因素： • 冷却速度越大，截面上的温差越大，热应力越 大； • 淬火温度越高，工件截面尺寸大或钢材导热性 差，线膨胀系数大，增大热应力。
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淬火介质
• 水是经济且冷却能力较强的淬火介质 • 矿物油主要用于合金钢或小尺寸碳钢工件的淬火 • 熔融状态的盐（NaCl、NaOH）也常用作淬火介 质，称作盐浴。这类介质只适用于形状复杂和变 形要求严格的小件的分级淬火和等温淬火。 • 聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、高浓度硝盐 水溶液淬火介质。
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过烧
• 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。 • 过烧工件只能报废
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表面氧化
• 氧化使工件尺寸减小，表面粗糙度降低， 影响淬火冷却速度。 • 加热温度越高，氧化速度越快。
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氧化反应
• 与炉气中的O2、CO2及H2O等氧化性气 体发生化学反应
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淬火介质的冷却能力
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常用淬火介质的冷却特性
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淬火介质水的冷却特性曲线
• • • • • • 800-380oC 380oC左右 100 oC以下 650-400oC 650-500oC 300-200oC
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5%-10%NaCl、10% 50%NaOH水溶液 • 使高温区的冷却能力显著提高 • 破坏蒸汽膜和气泡，提高冷却速度 • 低温区的冷却速度大
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四类淬火方法
• • • • 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火
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1、单液淬火法
将加热至奥氏体状态的工件放 入一种淬火介质中连续冷却至 介质温度的淬火方法，如水淬、 油淬等。
适用于形状简单 的工件； 操作简单，容易 实现自动化。
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3、分级淬火法
• 将加热至奥氏体状态的工件先淬 入高于该钢点Ms附近的热浴中 停留一定时间，待工件各部分与 热浴的温度一致后，取出空冷至 室温，在缓慢冷却条件下完成马 氏体转变的淬火方法。
•其特点是显著减少淬火变形与开裂 •用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件
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1、热应力及其变化规律
• (a)表层和心部始终存 在着温差 • (b)冷却初期，表层产生拉 应力，心部产生压应力； 冷却后期，表层受到压应 力，心部产生拉应力。 • (c)冷却后期的应力状态被 保留下来成为残余内应力； 表层为压应力，心部为拉 应力。
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组织应力
• 组织应力的定义： • 工件在冷却时，由于温差造成的不同部 位组织转变不同而引起的内应力。 • 影响因素： • 冷却速度、工件的尺寸、钢的导热性 • 含碳质量分数、马氏体的比热及钢的淬 透性
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2、组织应力及其变化规律
• 淬火初期（表层温度低于Ms，心部温度 高于Ms），表层压应力，心部拉应力。 • 淬火后期（表层温度、心部温度低于 Ms） ，表层拉应力，心部压应力。
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淬火加热过程中的缺陷
• 过热
• 过烧
• 表面氧化和脱碳（加热工件和加热介质 之间相互作用）
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过热
• 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缺陷。 • 表现：强度、韧性降低，易产生脆断 （淬火裂纹） • 纠正措施： • 退火或正火（细化晶粒）后淬火
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盐浴
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矿物油
• 优点：低温区的冷却速度比水小 • 缺点：高温区的冷却速度较小 • 油淬火，在马氏体转变温度范围内冷却 速度很慢，降低组织应力，减小变形和 开裂。 • 油温高（40-100oC）可降低油的粘度， 使高温区的冷却能力增加。
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脱碳
• 钢中的碳与炉气中的O2、H2O、CO2及 H2发生化学反应，生成含碳气体逸出钢 外，使工件表面含碳降低。
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加热温度越高，加热时间越长，脱碳层越深。
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防止氧化、脱碳的方法
• 盐浴加热（氯化盐、硝酸盐） • 保护气氛加热（氨分解气氛、天然气或 人造煤气） • 真空加热（机械真空泵） • 装箱加热（铸铁屑或木碳）2015-6ຫໍສະໝຸດ 2919三、淬火冷却
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三、淬火冷却
• 淬火冷却速度的选择： • 大于临界冷却速度 • 既能获得马氏体组织，又能减小变形和 开裂的倾向。
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理想淬火冷却曲线
• 600-400oC奥氏体最不稳 定，快速冷却，避免发生 珠光体或贝氏体转变，保 证获得马氏体组织。 • 650oC以上或400oC以下， 点Ms附近，过冷奥氏体 比较稳定，缓冷，减小热 应力和组织应力，减小工 件淬火变形和防止开裂。
4、等温淬火法
将加热至奥氏体状态的工件 淬入温度稍高于点Ms的盐 浴中等温，保持足够长时 间，使之转变为下贝氏体 组织，然后取出在空气中 冷却的淬火方法。
其特点是工件具有良好的综合力学性能，一般不必回火。 多用于形状复杂和要求较高的小件。获得下贝氏体组织， 用于要求有较高强韧性的工模具和弹簧等零件。 2015-6-29 38
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热应力与组织应力
• 共存、叠加 • 热应力与组织应力的变化规律相反
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二、淬火加热
• 制定淬火加热工艺： • 加热温度、加热时间
• 加热方式、选择介质
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淬火加热温度的选择
• 淬火加热温度的选择以得到 均匀细小的奥氏体晶粒为原 则（细小的M） • 依据钢的临界点温度来确定
感应淬火
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激光淬火
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40
压淬
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压淬
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校直
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作业
• 课本244页 • 第 3题
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淬火过程
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30
赤热工件进入淬火介质后的三个冷却阶段
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31
理想淬火冷却曲线
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四、淬火方法
• • • • • • • • 淬火方法的选择依据： 钢的化学成分 工件的形状和尺寸 技术要求 选择淬火方法的好处： 获得所需的组织和性能 减小淬火应力 减小工件变形和开裂的倾向