想知道淬火是什么意思其实不难

淬火是将工件加热保温后,在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。 淬火是将钢加热到一定的温度或者以上,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。 为了提高硬度主要采取的方法是加热、保温、速冷。用捻水淬火的工件,容易得到高的硬度和光洁的表面,不容易产生淬不硬的软点,但却易使工件变形严重,甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。

(1)淬火加热温度

碳钢的淬火加热温度可利用相图来选择。 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"o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,使其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-Ac3以上50~l00℃。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,故淬火温度也高。

(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,只能报废。

(3)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。表面淬火后需进行低温回火,以减少淬火应力和降低脆性。表面淬火可有效提高工件表面层的硬度和耐磨性,达到外硬内韧的效果,并造成表面层压应力状态,提高疲劳强度,延长工件的使用寿命。 ①感应加热表面淬火 感应加热表面淬火的原理就是把工件放入由空心铜管绕成的感应线圈中,当感应线圈通以交流电时,便会在工件内部感应产生频率相同、方向相反的感应电流。感应电流在工件内自成回路,故称为“涡流”。涡流在工件截面的分布是不均匀的,表面电流密度最大,心部电流密度几乎为零,这种现象称为集肤效应。由于钢本身具有电阻,因而集中于工件表面的涡流,几秒便可使工件表面温度升至800~1000℃,而心部温度仍接近室温,在随即喷水(合金钢浸油)快速冷却后,就达到了表面淬火的目的。

工件截面上感应电流密度的分布与通入感应线圈中的电流频率有关。电流频率越高,感应电流集中的表面层越薄,淬硬层深度越小。因此可通过调节通入感应线圈中的电流频率来获得工件不同的淬硬层深度"一般零件淬硬层深度为半径的1/10左右。对于小直径(10~20mm)的零件,适宜用较深的淬硬层深度,可达半径的1/5,对于大截面零件可取较浅的淬硬层深度,即小于半径1/10以下。 ②火焰加热表面淬火 火焰加热表面淬火法是用乙炔-氧火焰(最高温度3200℃)或煤气-氧火焰<最高温度2000℃),对工件表面进行快速加热,并随即喷水冷却。淬硬层深度一般为2~6mm。适用于单件小批量生产以及大型零件(如大型轴类、模数齿轮等)的表面淬火。火焰加热表面淬火的优点是设备简单、成本低、灵活性大。缺点是加热温度不易控制,工件表面易过热,淬火质量不够稳定。

(4)激光加热表面淬火 激光加热表面淬火是以高能量激光束扫描工件表面,使工件表面快速加热到钢的临界点以上,利用工件基体的热传导实现自冷淬火,实现表面相变硬化。 激光加热表面淬火加热速度极快(10s -106℃/s),因此过热度大,相变驱动力大,奥氏体形核数目剧增,扩散均匀化来不及进行,奥氏体内碳及合金浓度不均匀性增大,奥氏体中碳含量相似的微观区域变小,在随后的快冷(104℃/s)中不同微观区域内马氏体形成温度有很大差异,产生细小马氏体组织。由于快速加热,珠光体组织通过无扩散转化为奥氏体组织;由于快速冷却,奥氏体组织通过无扩散转化为马氏体组织,同时残余奥氏体量增加,碳来不及扩散,使过冷奥氏体碳含量增加,马氏体中碳含量增加,硬度提高。 激光加热表面淬火后,工件表层获得极细小的板条马氏体孪晶马氏体的混合组织,而且位错密度极高,表层硬度比采用淬火十低温回火的方式提高20%,即使是低碳钢也能提高一定的硬度。 激光淬火硬化层深度一般为0.3^-lmm,硬化层硬度值一致。随零件正常相对接触摩擦运动,硬化层表面虽然被磨去,但新的相对运动接触面的硬度值并未下降,,耐磨性仍然很好,因而不会发生常规表面淬火层由于接触磨损,磨损量随之加剧的现象,耐磨性提高了so%,工件使用寿命提高了几倍甚至十几倍。 激光加热表面淬火较佳的原始组织是调质组织,淬火后零件变形极小,表面质量很高,特别适用于拐角、沟槽、盲孔底部及深孔内壁的热处理,而这些部位是其他表面淬火方法极难做到的。

(5)淬火处理的常见问题 Ms点随C含量的增加而降低,淬火时,过冷奥氏体开始转变为马氏体的温度称为Ms点,转变完成的温度称为Mf点。C含量越高,Ms点温度越低。0.4%c含量的碳钢的Ms温度为350℃左右,而0.8%C含量的碳钢就降低至200℃左右。 淬火液可添加适当的添加剂。①水中加入食盐可使冷却速率加倍 盐水淬之冷却速度快,且不会有淬裂及淬火不均匀的现象,可称得上是理想的淬硬用冷却剂。食盐的添加比例以质量分数10%为宜。 圆水中有杂质比纯水更适合当淬火液 水中加入固体微粒,有助于工件表面的洗净作用,破坏蒸汽膜作用,使得冷却速度增加,可防止淬火斑点的发生。因此淬火处理,不用纯水而用混合水的淬火技术是很重要的。 ③聚合物可与水调配成水溶性淬火液 聚合物淬火液可根据加水程度调配出由水到油的不同冷却速度的淬火液,非常方便,且又无火灾、污染及其他公害之虑,颇具前瞻性。 ④干冰加乙醇可用于深冷处理溶液 将干冰加入乙醇中可产生一76℃的均匀温度,是很实用的低温冷却液。

(6)钢淬火冷却介质 淬火冷却时,既要快速冷却以保证淬火工件获得马氏体组织,又要减少变形,防止裂纹产生。因此,冷却是关系到淬火质量高低的关键操作。

(7)预备热处理影响感应淬火质量 对于感应加热,由于加热时间短,基体组织越均匀,产生完全奥氏体的可能性越大,冷却时产生完全马氏体的概率也大,直接影响表面硬度和感应淬火深度。主要影响有:调质产品感应淬火效果较好,可以得到良好的表面硬度、淬硬层深度和金相组织;正火产品次之,正火产品感应加热时间相对调质产品要长,也可以得到良好表面硬度和金相组织;锻后直接感应淬火的最差,加热不足会使金相组织中出现大量的网状屈氏体组织,加热时间长会得到感应过热组织。从有效硬化层的分布上来看,调质状态的硬化层分布较正火状态的明显,正火态调质的过渡区大,用硝酸-乙醇腐蚀后观察比较模糊。同样的工件,相同的机械加工,正火态中频淬火后表面粗糙度大于调质状态;对于轴类零件,正火态中频淬火后变形量大于调质状态后的中频淬火;在某些中频淬火较为敏感的区域(如轴的花键)正火态较调质状态易出现淬火微裂纹(对于只有少数的花键上出现的微裂纹,从台架试验得出的结果满足该工件的使用要求,因此还是做了超差接收的处理,从使用上来看,还未发现有任何异常);从金相组织上来看,正火后进行中频淬火得到的组织不均匀,马氏体较调质处理的粗大(可能是工艺有些区别,正火状态中频淬火使用的加热温度稍高于调质状态)。

在某些零件要求不是很苛刻的情况下,可以用正火来代替调质作为中频淬火的预备热处理(但前提是要满足设计要求),这样可以极大地降低热处理成本;关于高频淬火有效淬硬层深度能否达到中频的效果,要看具体情况。 感应加热电流透入深度随加热电源频率的升高而减小,而且文感应加热电流透入深度随加热电源频率的升高而减小,心皿沁热时,其加热行为不可能是单一加热方式,其中不可避免地掺杂有传导加热效应。利用这一特点,在特定条件(一发法淬火)下,可通过特殊方法(比如采用脉冲加热)实现用高频加热电源进行深层,通过特殊方法(比如采用脉冲加热)实现用高频感应加热电源进行深层淬火的效果,笔者做过专门的实验,对一个模数为4.5的40Cr盘形齿轮(齿顶圆直径约340mm)进行脉冲加热,淬硬层探度达齿根以下7mm,如果增加脉冲次数,则淬硬层深度还可以增加。

当然,如果对轴类产品采用连续扫描式加热淬火时,很难突破一定的加热和淬硬深度。有资料介绍,同样的材料,同样的预处理状态,若分别采用高频和中频加热淬火(不考虑淬硬层深度),高频淬火的产品表面硬度高于中频;淬硬性及淬火后的硬度主要与钢件的含碳量有关是毋庸置疑的。确切地讲,钢件淬火后的硬度应该是与溶入奥氏体中的碳量有关。所以,钢件的最终淬火硬度与奥氏体化程度和奥氏体均匀化程度有关,而感应加热是一种快速加热方式,奥氏体化程度和均匀化程度不仅与原始组织有关,而且与加热速度有关,原始组织越均匀,加热速度缓慢,完成奥氏体化并均匀化所需的时间就短;反之则相反。 化所需的时间就短,反之则相曳;不同,加热速度不同,当其奥氏体化程度不同时,必然会造成最终淬火硬度的差异。同种材料分别采用正火和调质两种预处理状态,但采用同一设备(加热频率相同)的同一参数淬火后,硬度肯定有差异;同种材料,进行完全相同的预处理,然后采用不同的加热设备,最终的淬火硬度也是不同的;在同种材料、同样的预处理状态、同样的淬硬层深度要求的情况下,分别采用高频、中频和超音频设备加热淬火,则高频的硬化层深度最小,超音频的硬化层深度其次,中频的硬化层深度最大;硬度则是高频淬火的最高,超音频的其次,中频的最低。这是感应淬火的特征,如果使用超音频感应设备,且加上导磁体,有的材料也可以达到高频的性能(淬硬深度和硬度)。

郑州高氏—致力于淬火设备研发、生产多年!

产品已通过CE认证,并以其优良的节能性、可靠性、实用性,深受用户的广泛赞誉。

立即咨询立即咨询
咨询热线 0371-53732143
返回顶部