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熱處理“四把火”之“淬火”工藝
2018-12-10 00:00:00 來源:高頻淬火 點(diǎn)擊:1696 喜歡:0
淬火工藝鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度,保溫一段時(shí)間,使之全部或部分奧氏體化,然后以大于臨界冷卻速度快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進(jìn)行馬氏體(或貝氏體)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。
工藝過程:加熱、保溫、冷卻。
淬火的實(shí)質(zhì)是過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變,得到馬氏體或貝氏體組織。
淬火的目的:(1)大幅提高鋼的剛性、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等,從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求;(2)通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。
應(yīng)用范圍:淬火工藝應(yīng)用最為廣泛,如工具、量具、模具、軸承、彈簧和汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、切削加工機(jī)床、氣動(dòng)工具、鉆探機(jī)械、農(nóng)機(jī)具、石油機(jī)械、化工機(jī)械、紡織機(jī)械、飛機(jī)等零件都在使用淬火工藝。
工件進(jìn)行淬火冷卻所使用的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)(或淬火介質(zhì))。理想的淬火介質(zhì)應(yīng)具備的條件是使工件既能淬成馬氏體,又不致引起太大的淬火應(yīng)力。
常用的淬火介質(zhì)有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。
● 水
水是冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。
優(yōu)點(diǎn): 來源廣、價(jià)格低、成分穩(wěn)定不易變質(zhì)。
缺點(diǎn): 冷卻能力不穩(wěn)定,易使工件變形或開裂。在C曲線的“鼻子”區(qū)(500~600℃左右),水處于蒸汽膜階段,冷卻不夠快,會(huì)形成“軟點(diǎn)”;而在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)(300~100℃),水處于沸騰階段,冷卻太快,易使馬氏體轉(zhuǎn)變速度過快而產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,致使工件變形甚至開裂。當(dāng)水溫升高,水中含有較多氣體或水中混入不溶雜質(zhì)(如油、肥皂、泥漿等),均會(huì)顯著降低其冷卻能力。
應(yīng)用: 適用于截面尺寸不大、形狀簡(jiǎn)單的碳素鋼工件的淬火冷卻。
● 鹽水和堿水
在水中加入適量的食鹽和堿,使高溫工件浸入該冷卻介質(zhì)后,在蒸汽膜階段析出鹽和堿的晶體并立即爆裂,將蒸汽膜破壞,工件表面的氧化皮也被炸碎,這樣可以提高介質(zhì)在高溫區(qū)的冷卻能力,其缺點(diǎn)是介質(zhì)的腐蝕性大。
應(yīng)用:一般情況下,鹽水的濃度為10%,苛性鈉水溶液的濃度為10%~15%??捎米魈间摷暗秃辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼工件的淬火介質(zhì),使用溫度不應(yīng)超過60℃,淬火后應(yīng)及時(shí)清洗并進(jìn)行防銹處理。
● 油
冷卻介質(zhì)一般采用礦物質(zhì)油(礦物油)。如機(jī)油、變壓器油和柴油等。機(jī)油一般采用10號(hào)、20號(hào)、30號(hào)機(jī)油,油的號(hào)越大,黏度越大,閃點(diǎn)越高,冷卻能力越低,使用溫度相應(yīng)提高。
● 單液淬火
是將奧氏體化工件浸入某一種淬火介質(zhì)種,一直冷卻到室溫的淬火操作方法。單液淬火介質(zhì)有水、鹽水、堿水、油及專門配制的淬火劑等。
優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)單,有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。
缺點(diǎn):冷速受介質(zhì)冷卻特性的限制而影響淬火質(zhì)量。
應(yīng)用:單液淬火對(duì)碳素鋼而言只適用于形狀較簡(jiǎn)單的工件。
● 雙液淬火
是將奧氏體化工件先浸入一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì),在鋼件還未達(dá)到該淬火介質(zhì)溫度之間即取出,馬上浸入另一種冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻,如先水后油、先水后空氣等。雙液淬火減少變形和開裂傾向,操作不好掌握,在應(yīng)用方面有一定的局限性。
● 馬氏體分級(jí)淬火
是將奧氏體化工件先浸入溫度稍高或稍低于鋼的馬氏體點(diǎn)的液態(tài)介質(zhì)(鹽浴或堿浴)中,保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間,待鋼件的內(nèi)、外層都達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷,以獲得馬氏體組織的淬火工藝,也稱分級(jí)淬火。
優(yōu)點(diǎn):分級(jí)淬火由于在分級(jí)溫度停留到工件內(nèi)外溫度一致后空冷,所以能有效地減少相變應(yīng)力和熱應(yīng)力,減少淬火變形和開裂傾向。
應(yīng)用:適用于對(duì)于變形要求高的合金鋼和高合金鋼工件,也可用于截面尺寸不大、形狀復(fù)雜地碳素鋼工件。
● 貝氏體等溫淬火
是將鋼件奧氏體化,使之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間(260~400℃)等溫保持,使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝,有時(shí)也叫等溫淬火,一般保溫時(shí)間為30~60min。
● 復(fù)合淬火
將工件急冷至Ms以下獲得10%~20%馬氏體,然后在下貝氏體溫度區(qū)等溫。這種冷卻方法可使較大截面地工件獲得M+B組織。預(yù)淬時(shí)形成的馬氏體可促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變,在等溫時(shí)又使馬氏體回火。復(fù)合淬火用于合金工具鋼工件,可避免第一類回火脆性,減少殘余奧氏體量即變形開裂傾向。