模具钢淬火中常见五大冷却方法
金属材料热处理后的冷却工艺【详解】精选全文
可编辑修改精选全文完整版热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，改变材料表面或内部的化学成分与组织，获得所需性能的一种金属热加工工艺。
热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
淬火冷却技术是指金属材料与构件被加热到某一温度后，按预定的方式和速率冷却，以获得预期的组织与性能的技术，包括淬火工艺及工艺优化、淬火介质及其性能评定、淬火装置、冷却过程及其参数控制、冷却过程模拟及性能预报、淬火畸变、开裂及残余应力控制。
淬火冷却属于热处理的基础工艺。
随着技术的进步，在淬火介质评价、淬火冷却过程机理研究、过程模拟和控制冷却等领域取得了大量的研究成果。
但是由于淬火冷却过程十分复杂，存在的换热介质复杂变化不均匀的流场与温度场的影响和构件本身冶金成分分布不均匀的影响等等边界条件和构件本身不均匀性的影响，加大了对原本十分复杂的构件内部在瞬间发生的三场( 温度场、组织场、应力/应变场) 交互作用的研究的难度。
加之目前的检测手段制约和对冶金机理认识的欠缺，而使其研究和控制水平远远滞后于热处理的加热过程，与目前飞速发展的现代科学技术相比更是相形见绌。
淬火冷却工序比较突出的问题有如下几方面：1) 工艺制定方面在企业，淬火工艺单通常是具有详细的加热规程，而淬火冷却规程往往是非常简单的几个字，如：水淬、油淬、聚合物介质淬火。
执行这种简单的淬火冷却规程，不同的操作人员或相同人员不同炉次的操作，其淬火件的力学性能、应力状态、畸变量等会有很大的差异。
2) 流速、温度、浓度综合影响下的介质冷却能力评价方面对淬火介质冷却能力的测量是评价介质冷却能力的一个重要方面。
虽然国际标准化组织于1995 年推出了ISO 9950 国际标准，但是其测量结果仍局限于介质之间的定性比较，其应用受到局限。
3) 工艺执行、记录方面目前国内外绝大多数的淬火槽都没有配置对介质搅拌状态、介质温度变化、淬火开始时间和结束时间的实时控制、采集和记录的设备，这些功能应该是实现产品处理过程的可控性和可追溯的基础，这些基础问题不解决将无法实现对淬火冷却过程的闭环控制。
淬火冷却技术
淬火冷却技术淬火冷却技术是指钢在临界点AC1或AC3以上，经适当的保温快速冷却，以获得预期的组织和性能的技术。
淬火处理的实质就是通过适度调整和控制淬火介质的流速、温度以调整和控制淬火试件的温度场、显微组织场和内应力（应变）场，使得试件获得所需要的组织、性能和较小的残余应力及残余形变。
生产实践表明，淬火过程是热处理过程中返修率最高和废品率最高的工序，是热处理质量控制中最难掌握的环节，它涉及到试件的温度场、显微组织场和内应力（应变）场和介质的流场等，测量和理论分析难度都很大。
淬火过程是一个各种场相互耦合的复杂过程，要在理论上求解各场量的解析解是非常困难的，甚至是不可能的。
因此，淬火过程的深入研究对工程实际大有重要的指导意义，利用计算机进行数值模拟有助于淬火工艺设计，便于选择合适的淬火工艺调整方案，可以大大减少试验量，具有一定的实用价值，已成为当今热处理领域的研究热点之一。
风冷具有温度和湿度常常是变化不定的特点；雾冷的特点是导热性能不稳定和热能挥发出现紊流现象；水冷的特点是水不易挥发，状态不稳定，可能导致热处理不够或过度，喷水时间稍长就容易引起淬火部位出现马氏体组织，但是水的导热性能比雾气好。
如果热处理不当，残余应力比较大，出现开裂现象，或者硬度不够。
因为喷风冷却速度波动范围较小，对重轨表面状态不敏感，人为影响因素少，可以保证淬火钢的重轨质量，目前国际上已普遍采用风冷淬火技术，国内的大部分淬火生产线已改建为风冷淬火线。
经过改造后，重轨的质量大大地提高，硬度、强度比以前有了很大的提高。
因此，有必要研究风冷淬火下温度场和应力场的分布规律，以便为实际生产做出科学的指导。
喷水冷却会使重轨冷却的速度过快，可以保持较高的生产率。
但是喷水冷却会使轨端金相组织发生马氏体转变，自温回火后最终组织为回火索氏体和贝氏体。
这种混合组织会在重轨踏面以下形成白线层，因而脆性较大。
在火车车轮反复冲击、辗压的过程中，踏面下的白线层会整层地破裂，从而导致重轨的脱层。
模具热处理方法有哪些【详情】
模具热处理方法有哪些【详情】模具热处理方法有哪些？根据行业的要求，热处理工艺主要分为整体热处理、表面热处理、化学热处理三大工艺类型。
而在模具制造中经常采用的是：退火、淬火、回火、调质等整体热处理工艺，以及渗碳、渗氮、碳氮共渗等化学热处理工艺。
热处理工艺按工件在加工过程中要求或所处工序位置不同又可分为预备热处理和最终热处理两类。
预备热处理的目的在于消除先前加工所造成的某些缺陷，如晶粒粗大、带状组织等；或降低硬度适应以后机加工的需要；或为调整组织状态、消除内应力为最终热处理做好组织准备。
预备热处理一般指退火、正火和调质，主要对象是锻件、铸件和粗加工工件。
最终热处理能使钢件满足在使用条件下的性能要求，如淬火、回火、化学或表面热处理。
有时，钢材退火或正火能满足使用性能要求，这时正火和退火也是最终热处理。
一、退火及其目的、应用和分类将钢件加热到临界温度以上20——30。
C，保温一定时间后随炉温或在石灰、石英砂中缓慢冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理方法，称为退火。
1、退火的目的1、降低硬度，改善削性能2、削除偏析，均匀成分，改善铸造、轧制、锻造和焊接过程中的组织缺陷，消除残留应力。
3、细化晶粒，改善性能，并为最终热处理准备良好的金相组织。
4、恢复塑性、韧性，便于冷变形加工。
5、消除内应力，稳定尺寸，减少淬火变形和裂纹。
2、退火的应用，退火工艺主要腹膜于铸锻件和冷压件加工后，利用堆焊和焊接方法来强化或修补凹模后，都必须进行退火来消除应力。
3、退火的分类退火可以细分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火等多种。
1、完全退火。
完全退火是将亚共析钢（碳的质量分数＜0.77%）加热到A3以上，保温足够的时间，使组织完全转变成奥氏体冷却。
完全退火的目的是使钢件软化，以便于以后的机械切削加工或塑性变形加工；使钢的晶粒细化、消除内应力以及为淬火准备适宜的组织。
为了达到上述目的，完全退火的加热温度通常规定为高于A3以上20——30。
钢材热处理的四种方法
钢材热处理的四种方法
钢材热处理是钢铁制造业中的一项重要工艺，它能够改变钢材的组织结构和性能，增强钢材的强度、韧性和耐磨性。
现在，我们将介绍热处理钢材的四种方法。
1. 火焰淬火
火焰淬火是一种常见的钢材热处理方法，它通过在钢材表面加热的同时，使用水、油或空气急冷的方式来迅速冷却钢材。
这种方法可以提高钢材的硬度和韧性，适用于生产高强度、高韧性的组件。
2. 淬火加回火
淬火加回火是一种将淬火和加回火结合起来的热处理方法。
首先，在高温下进行淬火，然后在适当的温度下进行回火，可以使钢材获得较高的强度和韧性。
这种方法适用于制造高强度和高耐磨性的零件。
3. 退火
退火是一种将钢材加热至一定温度，然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材改善韧性和可塑性，较好地适用于制造需要弯曲、拉伸和冲压的钢材产品。
4. 软化处理
软化处理是一种将钢材加热至高温，然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材获得较高的可塑性和韧性，具有优良的加工和成形
性能。
总的来说，这四种方法是钢材热处理中较为基础和常见的方法。
每种方法都有其特定的优缺点和适用范围，因此在选择热处理方法时，需要结合不同的钢材类型和使用条件来进行选择。
各类钢材淬火温度参数冷却方式淬火硬度及临界点对照表
980
240
CrWMn
820-840
750
940
210
Cr12
960-980
800
1200
70-210
1000℃以下用于 冷冲模
Cr12
1000-1040
＞45
Cr12MoV
960-1030
油
＞60
810
1200
185
冷冲模用
Cr12MoV
1050-1130
油、160℃硝盐
＞45
810
1200
水-油
＞50
724
780
340
50
820-830
水-油
＞50
725
760
340
60
810-830
水-油
＞55
727
766
30Mn
860-880
水
＞40
734
812
340
45Mn
810-840
水-油
＞50
726
790
40Mn2
820-840
油
＞50
713
766
340
箱炉840-860℃
50Mn2
810-830
1050-1150
＞50
6W6Mo5Cr4V
1180-1200
820
65Cr4W3Mo2VNb
1120-1170
＞52
3Cr2W8V
1050-1120
＞45
850
1100
340-370
540-570回火HRC46-49
8Cr3
840-860
＞60
模具材料淬火知识点总结
模具材料淬火知识点总结一、淬火的概念淬火是一种固体材料的热处理工艺，通过快速冷却使材料在内部组织和性能上发生改变的过程。
淬火后的材料将具有更高的硬度和强度，同时也会变得更脆。
淬火一般分为水淬和油淬两种，淬火后的材料也称为淬火材料。
二、淬火的原理淬火的原理是通过使材料迅速冷却，随着温度的下降，材料内部分子结构和晶粒结构发生变化，从而达到增强硬度和强度的目的。
淬火的冷却速度是非常关键的，太快或太慢的冷却速度都会影响到淬火效果。
三、模具材料的淬火模具材料是一种关键的工业材料，通常需要具有较高的硬度和耐磨性能。
因此，模具材料淬火是非常重要的步骤。
模具材料的淬火可以使其具有更高的硬度和强度，提高耐磨性和使用寿命。
四、模具材料的选择不同种类的模具材料需要采用不同的淬火工艺，通常需要结合材料的成分和用途来选择合适的淬火工艺。
常用的模具材料包括工具钢、冷作模具钢、塑料模具钢等。
不同的模具材料对淬火工艺有着不同的要求，要根据具体的情况来确定淬火工艺。
五、模具材料的淬火工艺1. 预热模具材料在淬火之前需要进行预热处理，以去除材料中的残余应力和提高材料的可塑性。
通常预热温度为600-800摄氏度，保温时间根据材料的厚度和型号而定。
2. 加热将模具材料加热到淬火温度，通常淬火温度取决于材料的种类和成分，一般在800-1000摄氏度之间。
在加热过程中要保持均匀加热，并避免出现过热。
3. 淬火通过将加热至淬火温度的材料迅速放入淬火介质中进行快速冷却，水淬和油淬是常用的淬火介质。
淬火过程中需要保持冷却速度均匀和稳定，以确保淬火效果。
4. 回火淬火后的模具材料通常会变得非常脆，为了提高其韧性和强度，需要进行回火处理。
回火温度和时间的选择需要根据具体材料的情况来确定。
六、模具材料淬火的影响因素1. 淬火温度淬火温度是影响淬火效果的关键因素之一，通常淬火温度越高，材料的硬度和强度也越高。
但过高的淬火温度会导致材料变脆，因此需要根据具体材料的情况来确定合适的淬火温度。
淬火的冷却方式_理论说明以及概述
淬火的冷却方式理论说明以及概述1. 引言1.1 概述淬火是金属热处理中一项重要的工艺，在材料的强度和硬度提升方面起着关键作用。
淬火的冷却方式是决定材料性能的关键因素之一。
本文旨在理论上探讨不同冷却方式对材料性能的影响，并介绍常见的淬火冷却方式及其原理。
此外，我们还将分析选择和优化淬火冷却方式时需要考虑的因素。
1.2 文章结构本文分为五个部分进行阐述，分别是引言、冷却方式的理论说明、热处理中常用的淬火冷却方式介绍、淬火冷却方式选择与优化考虑因素分析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于淬火冷却方式及其理论基础的详细说明，并介绍常见的淬火方法。
同时，我们还将分析选取合适冷却方式时需要考虑的因素，帮助读者了解如何在实际应用中进行选择和优化。
最后，通过对当前研究现状进行总结并展望未来发展方向，我们希望激发更多的研究兴趣并推动淬火冷却方式领域的进一步突破。
2. 冷却方式的理论说明2.1 理论基础在热处理过程中，淬火是一个关键步骤，它通过快速冷却来改变材料的结构和性能。
淬火冷却方式的选择取决于材料的类型、要求以及零件尺寸和形状复杂度等因素。
不同的冷却方式具有不同的原理和效果。
2.2 不同冷却方式的原理2.2.1 油淬火油淬火是一种较为常见的淬火方式。
其原理是通过将工件迅速放入预热至适当温度的油液中，使工件表面温度迅速下降，产生快速冷却效果。
由于油具有良好的热导性能，可以快速吸收工件表面的热量，从而使得工件表面达到较高硬度，并形成均匀的组织结构。
2.2.2 水淬火水淬火与油淬火相比，具有更快的冷却速率和更高的硬化效果。
其原理是将工件浸入水中，并迅速吸收热量来进行快速冷却。
由于水具有很高的热传导性能，可以迅速从工件表面吸收热量，使工件温度迅速下降。
水淬火可以在较短时间内形成较高的硬度和均匀的组织结构，但也容易产生过快冷却引起的裂纹和变形问题。
2.2.3 高压气体淬火高压气体淬火是一种使用惰性气体（例如氮气或氦气）进行淬火的方式。
模具钢的热处理
模具钢的热处理模具钢材是目前增长速度比较快的行业之一，主要原因是社会工业化的发展处于一个高峰期，各种模具钢材性能北欧不断在改进，形成了一定的市场规模。
而模具钢热处理的过程是决定模具钢性能的关键环节。
1.模具钢热处理是把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
由热作模具钢和冷作模具钢的性能差异可以看出不同的模具钢，需要的热处理条件是不一样的。
2.模具钢热处理有几下几种工艺：（1）退火：将金属或合金的材料加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。
（2）正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却。
（3）淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却。
（4）回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却。
（5）调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火。
（6）表面热处理：改变模具钢表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
表面热处理分为两大类，一类是表面淬火回火热处理，另一类是化学热处理，其硬度检验方法如下：1.表面淬火回火热处理表面淬火回火热处理常用感应加热或火焰加热的方式进行。
主要参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。
硬度检测可采用维氏硬度计，也可采用洛氏或表面洛氏硬度计。
维氏、洛氏和表面洛氏三种硬度值可以方便地进行相互换算，转换成标准、图纸或用户需要的硬度值。
表面淬火时，热作模具钢性能要求要比较耐高温，淬火温度会高些，冷作模具钢通常要求有较高的硬度。
2.化学热处理化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能的一种处理方式。
经淬火和低温回火后，工件表面具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而工件的芯部又具有高的强韧性。
化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，只是渗氮厚的厚度较薄。
淬火工艺及冷却方法
问：热处理工艺－淬火工艺、淬火介质及冷却方法？淬火工艺是将钢加热到AC3或AC1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的是提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。
淬火工艺应用最为广泛，如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。
（1）淬火加热温度淬火加热温度根据钢的成分、组织和不同的性能要求来确定。
亚共析钢是AC3+（30～50℃）；共析钢和过共析钢是AC1+（30～50℃）。
亚共析钢淬火加热温度若选用低于AC3的温度，则此时钢尚未完全奥氏体化，存在有部分未转变的铁素体，淬火后铁素体仍保留在淬火组织中。
铁素体的硬度较低，从而使淬火后的硬度达不到要求，同时也会影响其他力学性能。
若将亚共析钢加热到远高于AC3温度淬火，则奥氏体晶粒回显著粗大，而破坏淬火后的性能。
所以亚共析钢淬火加热温度选用AC3+（30～50℃），这样既保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒的细小。
过共析钢的淬火加热温度一般推荐为AC1+（30～50℃）。
在实际生产中还根据情况适当提高20℃左右。
在此温度范围内加热，其组织为细小晶粒的奥氏体和部分细小均匀分布的未溶碳化物。
淬火后除极少数残余奥氏体外，其组织为片状马氏体基体上均匀分布的细小的碳化物质点。
这样的组织硬度高、耐磨性号，并且脆性相对较少。
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。
淬火的最简单方法？
淬火的最简单方法？
1) 单介质淬火工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。
优点是操作简单，易于实现机械化，应用广泛。
缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬透。
2) 双介质淬火工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向，可用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。
双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻，转换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。
为了克服这一缺点，发展了分级淬火法。
3) 分级淬火工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在 Ms点附近，工件在这一温度停留 2min～5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。
分级冷却的目的，是为了使工件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。
分级温度以前都定在略高于Ms 点，工件内外温度均匀以后进入马氏体区。
现在改进为在略低于Ms 点的温度分级。
实践表明，在Ms 点以下分级的效果更好。
例如，高碳钢模具在160℃的碱浴中分级淬火，既能淬硬，变形又小，所以应用很广泛。
4) 等温淬火工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms)，工件等温停留较长时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷。
等温淬火用于中碳以上的钢，目的是为了获得下贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。
低碳钢一般不采用等温淬火。
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5、模具钢等温淬火法。将加热到奥氏体化温 度的模具钢工件淬入温度稍高于被淬火钢钢种Ms 点的热浴中等温停留,完成相变以获得下贝氏体组 织或下贝氏体和马氏体混合组织。此法目的有缓解 变形和开裂,淬火应力小等优点。具有与回火马氏 体相近的强度和韧度。Βιβλιοθήκη 模具钢淬火中常见五大冷却方法
为了提高模具钢的使用硬度,我们可以通过淬 火热处理工艺进行提升,当处理完模具钢后,为了能 让模具钢性能更好,我们需要对其进行冷却,有关淬 火工艺冷却方法主要有以下五种:
1、模具钢单液淬火法。将模具钢或零件加热 到奥氏体化后淬入水,油或其他冷却介质中,经过一 定时间冷却(冷却到低于珠光体型转变温度区域或 马氏体转变温度区域)取出模具钢空冷。由于模具 钢冷却过程在单一冷却介质中完成的,称单液淬火 法。
3、模具钢喷射淬火法。大型复杂特别是厚薄 差大的工件和模具钢,为使冷却均匀避免过大的淬 火应力,控制好冷却过程不同阶段不同部位的冷速 的方法。有喷液(水或水溶液),喷雾(压缩空气和水 经雾化喷射到零件不同部位),气淬等多种方式,其优 点是可控制不同介质或不同流量,压力来控制和调 节各温度区域的冷速;或改变不同喷嘴数量和位置 可使;冷却均匀。目前在模具热处理中最流行的真 空高压气淬。
2、模具钢双液淬火法。顾名思义,模具钢淬火 冷却过程是在两种冷却介质(最常用的是水,油)中配 合完成的。使冷却过程较为理想,既在珠光体转变 区域快速冷却,在马氏体转变区域缓慢冷却.具体做 法是,将加热到奥氏体化温度的模具钢或零件先淬 入高温区快冷的第一种介质中(通常是水或盐水溶 液),以抑制过冷奥氏体的珠光体转变,当冷却到0°C. 左右时,迅速取出转入低温区缓冷的第二种介质中 (通常为油)。由于马氏体转变在较缓和的冷却条件 下进行,可有效地缓解或防止变形和开裂,俗称水淬 油冷。此法需要较高的操作技巧。有时了理解为三 种介质,即先水,后油,最终是空气。
4、模具钢分级淬火法。将加热到奥氏体化温 度的模具钢或工件淬入温度在马氏体转变温度附近 的冷却介质(常用的为盐浴)中,停留一段时间,使工 件表面和中心温度逐渐趋于一致后取出空冷,以较 低的冷却速度完成马氏体转变,此法能显著减少变 形并且提高模具钢的韧度,是模具零件常用的淬火 方法之一。模具钢分级淬火的温度选择有两种。一 种是取被处理工件钢种的马氏转变开始温度(Ms点) 以上10~30°C;另一种是选取Ms点以下80~100°C。 分级的停留时间也要掌握好,过短则温度不够均匀, 未能达到分级淬火的目的;过长则可能发生非马氏 体相变而降低硬度。