冷却介质与淬火变形
热处理变形的原因
热处理变形的原因在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。
变形是热处理比较难以解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。
一、热处理变形产生的原因钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。
淬火应力分为热应力和组织应力两种。
由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。
当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。
1.热应力在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。
零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。
表里温差增大应力也增大。
2.组织应力组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。
由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。
淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。
由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。
二、减少和控制热处理变形的方法1.合理选材和提高硬度要求对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。
对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。
对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。
2.正确设计零件零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。
尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。
避免较深的不通孔。
长形零件避免截面呈横梯形。
3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系对于形状复杂、精度要求高的零件，应在粗、精加工之间进行预先处理，如消除应力、退火等。
淬火冷却介质及其应用技术漫谈
淬火冷却介质及其应用技术漫谈1 前言十几年来，本文作者一直工作在淬火介质及其应用技术领域。
下面介绍的是作者多年工作的一些体会、经验和部分工作成果。
首先谈谈冷却介质在淬火冷却技术领域中的地位和作用。
接着，介绍淬火介质主要品种的特点、用途和根据情况和需要选择淬火介质的原则方法，以及介质的使用维护知识和经验。
最后介绍分析和解决淬火变形问题的三要素和硬度差异法。
2 冷却介质是冷却技术的龙头和中心冷却是热处理生产的重要组成部分。
热处理的冷却包括要求缓慢冷却的退火，以空冷为主的正火，以及通过快冷来获得马氏体组织的淬火等。
其中，淬火冷却要求高、技术难度大，一直是热处理生产关注的重点。
当前，绝大多数工件的淬火都是在水性淬火介质或油中进行的，因此本文重点讨论通用型的水性和油性介质。
众所周知，如果钢件淬火冷却速度过慢，就不能获得要求的淬火硬度和淬硬层深度；而冷却速度过快，又可能引起淬裂和过深的淬硬层。
同时，淬火冷却速度过快或冷却速度不足，都可能引起工件的超差变形。
不仅如此，冷却过程中，工件的形状越复杂，不同部位温度差就越大，要得到不淬裂和没有超差变形就越难。
淬火冷却技术的第一步是选择适合的淬火介质。
一般说，合适的标准首先是在单件淬火条件下能满足热处理要求。
仅仅作单件淬火时，淬火冷却的不均匀性主要表现在同一个工件上。
通常采取选择合适的淬火介质，加上适当的淬火操作方式，特别是手工操作方式，来解决单件淬火的均匀性问题。
现1代的热处理生产则以大量、连续，以及长期不断生产为特点。
相应地，淬火冷却的不均匀性也就增加到四个方面。
第一，同一工件不同部位在淬火冷却上的差异，这是单件淬火就存在的问题。
第二，同批淬火的工件，因放置的部位不同，冷却环境不尽相同所引起的不均匀性。
第三，不同批次淬火的工件，因淬火介质的温度和相对流速变化等原因引起的不均匀性。
第四，长期生产中，因介质受污染，加上淬火介质本身的变化，所引起的不同时期的淬火效果上的差异。
热处理淬火及变形
热处理淬火及变形热处理淬火及变形热处理工艺、操作与变形关系一、预处理淬火前通过对工件进行消除应力、改善组织的预备热处理，对减少淬火变形是非常有利的。
预处理一般包括球化退火、消除应力退火，有些还采用调质或正火处理。
①消除应力退火：在机械加工过程中，工件表层在加工方法、背吃刀量、切削速度等的影响下，会产生一定的残余应力，由于其分布的不均衡，导致了工件在淬火时产生了变形。
为了消除这些应力的影响，淬火前将工件进行一次消除应力的退火是必要的。
消除应力退火的温度一般为500-700℃，在空气介质中加热时，为防止工件产生氧化脱碳可采用500-550℃进行退火，保温时间一般为2-3h。
工件装炉时要注意可能因自重引起的变形，其他操作同一般退火操作。
②以改善组织为目的的预热处理：这种预处理包括球化退火、调质及正火等。
球化退火：球化球退火是碳素工具钢及合金工具钢在热处理过程中必不可少的工序，球化退火后所获得的组织对淬火变形趋势影响很大。
所以可以通过调整退火后的组织来减少某些工件有规律的淬火变形。
其他预处理：为减少淬火变形所采用的预处理方法有很多种，如调质处理、正火处理等。
针对工件产生淬火变形的原因及工件所用材料，合理地选用正火、调质等预处理对减少淬火变形是有效的。
但应对正火后引起的残余应力及硬度提高对机加工的不利影响应给予注意，同时调质处理对含WMn等钢可减少淬火时胀大，而对GCr15等钢种的减少变形作用不大。
在实际生产中要注意分清淬火变形产生的原因，即要分清淬火变形是由残余应力引起的还是由组织不佳引起的，只有这样才能对症处理。
若是由残余应力引起的淬火变形则应进行消除应力退火而不用类似调质等改变组织的预处理，反之亦然。
只有这样，才能达到减少淬火变形的目的，才能降低成本，保证质量。
以上各种预处理的具体操作同其他相应操作，此处不赘述。
二、淬火加热操作①淬火温度：淬火温度对工件的淬火变形影响很大。
其影响淬火变形趋势的一般规律如图所示。
淬火工艺技术要求
淬火工艺技术要求淬火是金属加工中一种常用的热处理工艺，通过快速加热和迅速冷却以改善材料的硬度和耐磨性，提高金属的物理和化学性能。
淬火工艺技术要求高，下面将讨论几个关键要求。
首先，淬火过程中的加热温度要求准确。
加热温度取决于材料的成分和性能要求。
通常，要保持材料在临界状态下的一段时间，使其完全奥氏体化。
对于不同材料来说，加热温度的控制可能需要使用先进的设备和技术，如电阻炉、感应加热等，以确保准确性和可重现性。
其次，冷却介质选择和冷却速度控制也是淬火的重要要求。
冷却介质可以是水、油、盐水等，在淬火过程中快速冷却材料。
选择适当的冷却介质及控制冷却速度至关重要，以避免材料出现裂纹和变形。
一般来说，高碳钢适合使用油冷，中碳钢适合使用水冷。
另外，还需要进行适当的预淬火加工处理。
预淬火加工可以消除材料内部的应力和杂质，为后续的淬火工艺做好准备。
常见的预淬火加工方法有均匀化退火、正火处理等。
需要注意的是，淬火工艺还涉及到淬火设备的选择和调整。
淬火设备包括炉子、冷却装置等。
对于大型工件来说，还需要控制受热区域的温度分布均匀，避免出现冷热不均匀引起的变形和应力集中。
此外，淬火设备还需要具备快速升温和冷却的能力，以确保淬火过程的一致性和稳定性。
最后，淬火后的回火处理也是淬火工艺中的重要环节。
回火处理可以消除淬火过程中产生的内应力，并调整材料的硬度和韧性。
回火温度的选择要根据材料的性能要求进行，一般来说，越高的温度回火，材料的硬度越低，韧性越高。
综上所述，淬火工艺技术的要求包括准确控制加热温度、冷却速度和冷却介质的选择、合理的预淬火加工处理、适配的淬火设备、以及回火处理的完成。
只有在满足这些要求的前提下，才能达到理想的淬火效果，提高金属材料的硬度和耐磨性，使其具备更好的性能。
淬火环境影响报告表
淬火环境影响报告表一、概述淬火是通过将金属材料加热至适当温度后迅速冷却，以改变其结构和性能的一种工艺。
然而，淬火过程中的环境因素对于材料的性能和质量也有着重要的影响。
因此，我们进行了淬火环境影响的调查和分析，并将结果汇总在本报告中。
二、淬火环境影响因素1. 温度淬火温度是影响材料性能和质量的重要因素之一。
过高或过低的温度都会对材料的性能和质量造成不良影响。
过高的温度可能会导致材料软化、变形和裂纹等问题，而过低的温度则可能会导致材料硬度不足、韧性差等问题。
2. 冷却介质冷却介质的选择也会对材料的性能和质量产生影响。
一般情况下，水、油和气体是常用的淬火介质。
水的冷却效果最强，但容易导致变形和裂纹等问题；油的冷却效果较好，但也容易导致表面质量不佳；气体的冷却效果较弱，但能够减少变形和裂纹等问题。
3. 冷却速度冷却速度是淬火工艺中的另一个重要因素。
过慢的冷却速度会导致材料硬度不足、韧性差等问题，而过快的冷却速度则可能会导致材料表面裂纹、变形等问题。
4. 淬火时间淬火时间也会对材料的性能和质量产生影响。
过长或过短的淬火时间都会导致材料性能和质量不稳定。
过长的淬火时间可能会导致材料硬度过高、脆性增加，而过短的淬火时间则可能会导致材料硬度不足、韧性差等问题。
三、淬火环境影响对材料的影响1. 材料硬度淬火环境影响对材料硬度的影响较大。
一般情况下，淬火温度越高，材料硬度就越高；冷却介质的冷却效果越强，材料硬度也越高；而冷却速度越快，材料硬度也越高。
2. 材料韧性淬火环境影响对材料韧性的影响也很大。
一般情况下，淬火温度越低，材料韧性就越好；冷却介质的冷却效果越弱，材料韧性也越好；而冷却速度越慢，材料韧性也越好。
3. 材料变形和裂纹淬火环境影响还会对材料的变形和裂纹产生影响。
一般情况下，淬火温度过高、冷却介质的冷却效果过强、冷却速度过快和淬火时间过长都会增加材料的变形和裂纹风险。
四、结论淬火环境影响对于材料的性能和质量有着重要的影响。
淬火工艺的基本原理及应用
淬火工艺的基本原理及应用1. 淬火工艺的基本原理淬火是金属材料热处理中的一种重要工艺，通过迅速冷却金属材料，使其产生组织和性能的变化，从而提高材料的硬度、强度和耐磨性。
淬火工艺的基本原理主要包括以下几个方面：•相变原理：淬火过程中，金属材料经历了相变过程，其中最常见的是奥氏体转变为马氏体。
相变过程中的晶体结构变化，导致了材料硬度的提高。
•冷却速度：淬火工艺中，冷却速度是至关重要的。
快速冷却可以使材料快速达到马氏体转变的条件，从而得到高硬度的淬硬层。
•冷却介质：常用的淬火介质有水、油和盐水等。
不同的冷却介质会对淬火效果产生不同的影响。
•温度控制：淬火温度的控制对淬火效果有重要影响。
过高或过低的温度都会影响到材料的组织和性能。
2. 淬火工艺的应用淬火工艺在金属材料的加工和制造过程中有着广泛的应用。
主要应用在以下几个方面：2.1 工具制造淬火工艺在工具制造中起着重要的作用。
通过淬火可以使工具材料达到更高的硬度和耐磨性，提高工具的使用寿命。
常见的应用包括刀具、冲压模具、钳工工具等。
2.2 零件制造淬火工艺在零件制造中也具有广泛的应用。
通过淬火可以改变材料的性能，提高零件的强度和硬度，满足特定的使用要求。
常见的应用包括汽车发动机零件、机械传动零件、轴承等。
2.3 钢铁冶炼淬火工艺在钢铁冶炼中也是重要的一环。
通过淬火可以改变钢材的组织和性能，使其具有更好的强度和韧性。
常见的应用包括高强度钢、合金钢等。
2.4 热处理工艺淬火是热处理中不可或缺的环节。
热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，使其达到更好的组织和性能。
淬火作为其中的一个关键步骤，对最终的材料性能起着决定性的作用。
3. 淬火工艺的优化为了进一步提高淬火工艺的效果，可以采取以下优化措施：•加入淬火剂：在淬火过程中，加入一定的淬火剂可以使冷却效果更加均匀，避免金属材料出现裂纹等问题。
•控制冷却速度：通过控制冷却速度，可以使材料达到最佳的淬火效果，避免出现过渡结构和过渡硬度。
淬火后钢件变形趋势-解释说明
淬火后钢件变形趋势-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在钢件制造过程中，淬火是一种常见的热处理方法，通过快速冷却的方式改变钢件的组织结构和性能。
然而，在淬火过程中，钢件往往会出现一定程度的变形，这种变形现象对于钢件的质量和精度都会产生一定的影响。
因此，本文旨在探讨钢件在淬火后的变形趋势，分析变形的原因，并对影响钢件变形的因素进行讨论和展望，以期为钢件制造过程中的质量控制和工艺改进提供一定的参考和指导。
1.2 文章结构文章结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
在概述中介绍了淬火过程中钢件的重要性，以及淬火后引起的变形问题。
文章结构部分主要是本篇长文的结构安排，包括各个部分的内容和顺序。
目的部分则是说明本篇长文的写作目的和意义。
正文部分包括钢件淬火过程、变形原因分析和变形趋势探讨。
在钢件淬火过程中，我们将介绍钢件淬火的基本流程和影响因素。
变形原因分析部分将对钢件淬火后出现变形的原因进行详细的分析和讨论。
而在变形趋势探讨中，我们将对不同条件下钢件变形的趋势进行深入探讨和分析。
结论部分包括总结、影响因素和展望。
在总结中对文章的主要内容和结论进行总结归纳。
影响因素部分将进一步分析淬火后钢件变形的影响因素。
展望部分将展望未来对钢件淬火变形问题的研究方向和发展趋势。
1.3 目的本文旨在研究钢件在淬火后的变形趋势，探讨钢件在淬火过程中可能出现的变形原因，并对变形趋势进行分析。
通过本文的研究，我们旨在深入了解钢件淬火后的变形规律，为工程师和生产人员提供参考，从而有效降低钢件淬火过程中的变形率，提高产品的质量和生产效率。
同时，我们也希望为相关领域的学术研究提供实用的理论支持和指导，推动该领域的进步和发展。
2.正文2.1 钢件淬火过程:钢件淬火是一种重要的热处理工艺，通过对钢件进行急冷处理，使其获得高强度和硬度。
通常情况下，淬火包括加热、保温和冷却三个阶段。
首先是加热阶段，钢件被置于均热炉中进行升温。
淬火易出现的问题及解决方法(一)
淬火易出现的问题及解决方法(一)淬火易出现的问题及解决问题一：淬火不均匀•原因：–材料不均匀或存在内部缺陷–淬火介质温度不均匀–淬火过程中材料受冷却介质的影响不均匀•解决方法：–使用质量稳定、无内部缺陷的优质材料–控制淬火介质的温度，确保均匀性–加强淬火工艺研究，调整冷却介质的流速和温度，提高均匀性问题二：淬火变形或开裂•原因：–材料冷却过程中产生的内应力超过材料的强度极限–材料形状复杂或厚度不均匀，导致冷却过程不均匀–淬火介质的温度或冷却速度选择不当•解决方法：–优化材料的形状设计，避免过于复杂或不均匀的厚度–控制淬火介质的温度和冷却速度，避免产生过大的内应力–使用适当的预淬火或回火工艺，调整材料内部应力分布，减少变形或开裂的风险问题三：淬火硬度不符合要求•原因：–材料的组织状态不合适–淬火温度选择不准确–淬火介质选择错误或控制不当•解决方法：–优化材料的热处理工艺，确保组织状态符合要求–通过试验和实践确定合适的淬火温度范围–针对不同材料选择适当的淬火介质，并控制冷却速度，以达到所需的硬度问题四：淬火后强度不稳定•原因：–淬火过程中产生的残余应力导致材料强度波动–淬火后材料的晶粒尺寸和组织状态不稳定•解决方法：–通过适当的回火工艺降低残余应力，增加材料的稳定性–控制热处理过程中的冷却速度和回火温度，以稳定材料的晶粒尺寸和组织状态以上是淬火易出现的问题及解决方法的总结。
通过优化材料选择、淬火工艺的调整和回火工艺的控制，我们可以解决淬火过程中遇到的各种问题，从而获得满足要求的材料性能。
问题五：淬火后的表面质量不理想•原因：–材料表面存在氧化物或杂质–淬火介质中含有污染物–淬火过程中产生的气泡或烟碱•解决方法：–在淬火之前，对材料进行表面清洁，去除氧化物和杂质–选用纯净的淬火介质，避免污染物对材料表面造成影响–控制淬火过程中温度和冷却速度，减少气泡或烟碱的产生问题六：淬火过程中能耗较高•原因：–淬火介质的温度过高，导致能量损耗增加–淬火介质的循环和冷却系统不合理，造成能量浪费•解决方法：–优化淬火介质的温度和冷却速度，尽量减少能量损耗–对淬火介质的循环和冷却系统进行调整和优化，提高能量利用率问题七：淬火后材料的尺寸变化较大•原因：–淬火介质的温度和冷却速度选择错误，导致材料尺寸变化过大–材料的形状设计和尺寸控制不合理•解决方法：–确定适当的淬火温度和冷却速度范围，以减小尺寸变化–在材料的形状设计和尺寸控制上进行优化，避免过大的尺寸变化以上是淬火易出现的问题以及解决方法的总结。
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冷却介质与淬火变形
初涉热处理工艺的人简单产生这样的认得：淬火介质的冷却速度
越快，工件的淬火变形就越大。
事实上，淬火介质的选择问题不这么简单。
淬火变形超差成为问题，肯定是在工件不淬裂，且淬火硬度和淬硬
层深度都能充足要求的前提下提出来的。
因此，任何特定条件下淬火的一种工件，都有最适合它的淬火介
质的冷却速度范围。
过快的冷却速度会引起淬火开裂和超差的淬火变形。
而过慢的冷却速度不仅不能把工件淬硬，引起的淬火变形问题往往更加
严重。
一般说，油性介质的冷却速度较慢，而水性介质的冷却速度则可
能很快。
除了留意介质的冷却速度快慢之外，使用条件和使用方法对冷
却速度的影响又是一个必需重视的问题。
和油性介质相比，水温变化对
水性介质冷却特性的影响较大。
因此，水性介质特别适合在单件淬火和
像网带炉之类的可以将工件分撒开淬火的场合使用。
而油性介质既适用
于单件场合使用，也适用于多件同时淬火。
大量的生产实践表明，在都能充足淬硬要求的条件下，油中淬火
后工件的淬火变形通常比水性介质中的要小；热油中淬火的变形又更小。
与油性介质相比，采纳高压气淬或者在低温盐浴中淬火的工件变形程度
还更小。
油中淬火变形大，重要表现为变形的分散程度大。
究其原因，
我们认为重要是工件在水性和油性介质中淬火时，总要经过蒸汽膜阶段
到沸腾冷却阶段的变化过程。
这一缺点也被称为水性和油性介质的“特
性温度问题”。
用高压气淬或者在低温盐浴中淬火，就不存在这种问题.
虽然水性和油性介质早就得到普遍应用，但关于它们的冷却机理，我们还不甚了解。
新近的讨论发觉，在水性与油性介质中淬火冷却时，
对于工件具有等效厚度表面上的一个小区域（简称为“表面点”），其
蒸汽膜阶段的结束过程与该表面点的温度值之间并不存在唯一确定的对
应关系。
试验观测到的情况是，在肯定的温度范围内，同一工件上具有
同样等效厚度的浩繁的表面点中，哪个点在什么温度时从蒸汽膜包裹状
态变化到沸腾冷却状态，却是说不准的，也即具有相当大的随机性。
由
于现在通用的有关液态介质中淬火冷却的三阶段划分的理论不能解释这
样一些现象，我们提出了“液态介质中淬火冷却的四阶段理论”。
和现
在通用的三阶段划分相比，四阶段理论中加添一个“中心阶段”。
正是
由于中心阶段的存在，才引起了所谓的特性温度问题。
用四阶段理论已
经开发了一些技术方法。
采纳这些技术不仅可以掌控中心阶段显现的温
度范围，还可以使工件上任何特定部位在设定的时间范围内完成其中心
阶段历程。
把依据四阶段理论学问认得工件的淬火冷却过程，并采纳相
关的技术方法掌控工件冷却的中心阶段的淬火冷却技术，称为“精细淬
火冷却技术”。
我们希望，通过热处理行业多方面的参加和从易到难的
推广应用，精细淬火冷却技术能渐渐趋于完善。
今后，精细淬火冷却技
术的应用，将可能克服水性和油性淬火介质的特性温度问题。
在不久的
将来，采纳油性甚至水性介质淬火的工件，其淬火变形程度很有可能减
小到高压气淬和低温盐浴淬火的水平。
（关于四阶段理论和精细淬火冷
却技术的认真内容请参看：《热处理技术与装备》刊2023年第6期起，并正在连续发表的10篇文章）。
当前，锻坯等温正火已在国内热处理行业得到推广应用。
和一般
空冷正火相比，等温正火能获得更加优良和均匀的准备组织。
因此，在
随后的淬火或者渗碳淬火中产生的淬火变形更小。
等温正火生产的关键
工序是锻坯正火加热后的前期快冷。
前期快冷的要求是在过冷奥氏体发
生珠光体变化之前，把锻坯的温度降低到设定的等温温度。
只有这样，
才能保证锻坯获得均匀一致的等温变化产物。
由于不同工件的钢种和尺
寸大小不同，等温正火的前期快冷应当有多种冷却介质可供选用。
尺寸
较小和淬透性较好的钢种制造的工件，可以选用冷却速度较慢的冷却介质；而尺寸较大和淬透性较差的钢种制造的工件，则必需选用冷却速度
较快的冷却介质。
当前可供等温正火前期快冷选用的冷却介质，按它们
的冷却速度由慢到快的次序排列如下：
一般风冷－快速风冷－匀速冷却液－油－水性介质－水。
尺寸较大必需用油的场合，为避开产生烟火，可以改用水性介质
来代替。
除了锻坯等温正火外，渗碳后二次加热淬火的工件，其渗碳后的冷却快慢和所得组织的好坏与均匀性，对再次加热淬火后的工件的内在质量、变形程度和磨削裂纹敏感性等都有着不可忽视的影响。
采纳相当于等温正火的方法，也能解决这方面问题。
而做好这一工作的关键，也同样是选用适当的前期快冷介质。