机械工程材料-3章 钢热处理.ppt

3.2.2 淬 火 M的强度、硬度和耐磨性能都极好，为得到M，进行淬火处理。它是钢材强化的最重要的方法。 1 淬火的加热温度及保温时间 淬火时亚共析钢加热温度为Ac3 +（30～50）℃，在该温度下保温可获得均匀单一的奥氏体组织。若其加热温度在Ac1之上低于Ac3，铁素体就不能完全固溶入奥氏体，使淬火钢的强度和硬度不足。 若加热温度过高，奥氏体晶粒长大，使淬火后马氏体组织粗大。 淬火后组织一般为 M + A′． 钢淬火加热温度 淬火加热温度为： Ac3 +（30～50）℃---亚共析钢 Ac1 +（30～50）℃---过共析钢 T—保温时间,单位为min； k—加热时间系数，K=1.5~2.0min/mm； D—工件有效厚度，单位为mm 。 过共析钢淬火加热温度为Ac1 +（30～50）℃。在该温度下保温，珠光体转变为奥氏体，保留有大量粒状渗碳体。好处为：降低奥氏体的含碳量，使淬火后的马氏体含碳量降低，降低淬火开裂倾向，同时降低残余奥氏体的数量。 淬火后组织为 M + A′+ Fe3C。 钢淬火加热温度 保温时间：T=k·D 淬火冷却速度v必须大于临界冷却速度vc，才能保证冷却曲线从C曲线的“鼻尖”左侧通过，避免发生珠光体型转变。 快冷会使零件内部产生较大的热应力，马氏体转变也产生巨大的应力，在二种应力共同作用下，容易使零件变形或开裂。 问：①vvc的适用温度区域在哪里？ ②马氏体转变应力什么时候产生？ 淬火冷却速度选择原则为：在保证马氏体转变的前提下，选择较低的冷却速度。 结论：在C曲线“鼻尖”温度前需要快速冷却，在 “鼻尖”温度之下慢速冷却，这样可以减少马氏体转变前的热应力。 理想淬火冷却速度示意图 2 淬火的冷却速度及冷却介质 GCr15钢的淬火裂纹 常用淬火冷却介质的冷却能力 淬火冷却介质 冷却能力 650～550℃ 300～200℃ 水（18℃） 600 270 10%盐水（18℃） 1100 300 菜籽油 200 35 熔盐（盐浴） 350 10 ①水 在高温段水冷却速度高，能够满足淬火需求；在低温段冷却速度过高，零件变形和开裂倾向相当大。升高水温，可以使其低温冷却速度降低；在水中加入的盐或碱，可以提高其冷却能力。 ②油 高温冷却能力比水小，只适用于淬透性好、零件壁厚不大的零件；油的低温冷却能力低，淬火应力小，能够避免零件淬火变形和开裂，可以作为形状复杂零件的淬火介质。 ③熔融状态的盐 一般在加热到100～150℃间使用，能够减小淬火应力。 淬火冷却介质 淬火采用哪种冷却方式，需根据零件使用要求、零件材料、零件形状结构、车间热处理设备来综合选择。 3 常见淬火冷却方法 将奥氏体化后的零件，先淬入冷却能力较强的水中，以避免发生珠光体转变。当冷却温度至接近Ms点时，再将其取出淬入冷却能力较差的油中，以减小零件的淬火应力。 该工艺操作复杂，适合于各种各样的零件。 将奥氏体化后的零件直接淬入单一的冷却介质中进行组织转变的淬火工艺。 该工艺操作简单，易于实现机械化和自动化。水淬时应力较大，变形和开裂倾向大，油淬的淬火能力差，但淬火应力较小。 单液淬火 双液淬火 分级淬火是将奥氏体化后的零件，先放入温度略高于Ms点的盐浴炉内，进行短暂等温(2-5min) ，然后取出空冷以得到马氏体的工艺。 零件在等温中消除了温差，从而减小了热应力，马氏体转变是在随后的空冷中完成的，淬火应力较小，零件变形和开裂倾向大大减小。由于盐浴炉容积有限，该法仅适合小零件的淬火。 等温淬火是将奥氏体化后的零件，放入盐浴炉内快速冷却至下贝氏体转变温度（260～400℃）长时间等温，得到下贝氏体的淬火工艺。 等温淬火时变形开裂倾向小，且下贝氏体既具有较高的强度和硬度，又具有良好的塑性、韧性。其主要用于形状复杂、尺寸较小、精度要求高的重要受力件。 分级淬火 等温淬火 深冷处理 在零件淬火后，继续冷却到室温以下低于Mf的温度（－80～―70℃），使A全部转化为Ｍ的淬火工艺。 深冷处理可完全消除A 。提高钢的硬度和尺寸稳定性。 局部淬火 4 钢的淬透性 某钢的CCT曲线如右图，那么大小两个已经奥氏体化的零件能否淬火成M体呢？ 当冷却时间达τc时，从该时刻零件上的温度分布如曲线，可知： 小壁厚零件的中心和外表面均低于tc℃，能够完全淬透； 大壁厚零件的表层温度低于tc能淬上火，零件中心区域温度高于tc℃，不能淬上火。零件上能淬火与不能淬火的分界在温度等于tc℃的那个位置。 该冷却方式下临界冷却速度vc过（τc, tc ）点。如果钢冷却时间达到τc秒时，零件上温度处于tc℃以上的部分，都会发生珠光体转变，而使合金淬不上火。 淬透性表示钢淬火时获得马氏体的能力，通常用规定条件下的淬透层深度来表示。淬透性高的钢，其淬透