《金属材料与热处理》单元4　钢的热处理及表面处理  教学课件.pptVIP

为了达到理想的淬火冷却和保证淬火质量，除了选用合适的淬火介质外，还要选择适当的淬火方法。最常用的淬火方法有以下几种：三、淬火方法1.单液淬火法将加热的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温。这种淬火方法操作简单，缺点是冷却速度受冷却介质特性的限制而影响淬火质量。一般情况下，碳素钢淬水，合金钢淬油。单液淬火法适用于形状简单的非合金钢和合金钢材料。单液淬火法三、淬火方法2.双液淬火法将加热的工件先在快速冷却的介质中冷却到300℃左右，确保钢在C曲线鼻部的温度快冷，然后转入另一种缓慢冷却的介质中冷却至室温，以降低马氏体转变时的应力，防止变形开裂。如形状复杂的碳钢工件常采用水淬油冷的方法，即先在水中冷却到300℃，后在油中冷却；而合金钢则采用油淬空冷，即先在油中冷却，后在空气中冷却。此法的缺点是需要正确控制钢件在水中的冷却时间，时间过短，越不过鼻部，淬不硬；过长，还可能产生裂纹。一般是根据工件截面的大小（通常每3～5mm应在水中停留1秒钟左右）来决定在水中的停留时间。双液淬火法三、淬火方法3.分级淬火法将加热的工件先放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温2～5分，使零件内外的温度均匀后，立即取出在空气中冷却。由于分级温度的控制，使得工件内外温度均匀后空冷完成马氏体转变，不仅减小了淬火热应力，而且显著降低组织应力，因而更有效地减小或防止工件淬火变形和开裂。但由于盐浴或碱浴的冷却能力有限，因此只适于变形要求高的合金钢工件以及小尺寸形状复杂的零件。分级淬火法三、淬火方法4.等温淬火法将加热的工件放入温度稍高于Ms的硝盐浴或碱浴中，保温足够长的时间使其完成B转变。等温淬火后获得B下组织。它和一般淬火的目的不同，是为了获得下贝氏体组织，故又称贝氏体淬火，等温淬火不仅具有分级淬火的优点，而且所获得的下贝氏体组织综合力学性能较好，例如碳钢零件其截面在10mm以下才能淬硬。此外，在稍高于点的温度，转变为贝氏体所需的时间很长（一般碳钢和低合金钢需45min～2h，高合金钢需要的时间更长），所以等温淬火法应用并不十分广泛。等温淬火法四、钢的淬透性1.淬透性的概念淬透性是钢的固有属性，它是选材和制定热处理工艺的重要依据之一。淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深度来表示。如图4-17所示，实际上淬火时工件截面上各处的冷却速度不同，表面的冷却速度较大，而心部冷却速度最小，如果心部的冷却速度小于临界冷却速度，则心部会有非马氏体组织。实际生产中，一般规定由钢的表面至半马氏体区（即马氏体和非马氏体组织各占50%的区域）的距离作为有效淬透层深度。四、钢的淬透性2.淬透性的测量方法目前测定钢淬透性最常用的方法是末端淬火法，简称端淬法。端淬法是将一个标准尺寸的试棒加热到完全奥氏体化后放在支架上，从它的一端进行喷水冷却，然后在试棒表面上从端面起依次测定硬度，便可得到硬度随与距端面距离之间的变化曲线，如图4-18所示。四、钢的淬透性3.影响淬透性的因素凡能增加过冷奥氏体稳定性的因素，或者说凡是使C曲线位置右移，减小临界冷却速度的因素，都能提高钢的淬透性，反之，则降低其淬透性。（1）化学成分。对于合金钢，除钴以外的合金元素加热后熔入奥氏体内，均使C曲线右移，所以合金钢的淬透性比碳钢好；对于碳钢，钢中含碳量愈接近共析成分，其C曲线越靠右，临界冷却速度越小，则淬透性越好，即亚共析钢的淬透性随含碳量增加而增大，过共析钢的淬透性随含碳量增加而减小。（2）奥氏体化温度。适当提高奥氏体化的温度和延长保温时间，可使奥氏体化晶粒越粗大，成分更均匀，增加过冷奥氏体的稳定性，C曲线越向右移，淬透性越好。四、钢的淬透性4.淬透性的实用意义钢的淬透性在生产中有重要的实际意义。淬透性不同的钢材，淬火后得到的淬硬层深度不同，所以沿截面的组织和机械性能差别很大。淬透性低的钢材，表面到心部的组织不一样，机械性能也不相同，心部的机械性能，特别是冲击韧性很低。在拉、压、弯曲或剪切应力的作用下工作的尺寸较大的零件（例如各类齿轮、轴类零件）时，要求整个截面都能被淬透，从而保证零件在整个截面上的机械性能均匀一致，此时则应选用淬透性较好的钢材。但是并非任何工件都要求选用淬透性高的钢，在有些情况下反而希望钢的淬透性低些。例如表面淬火用钢就是一种低淬透性钢，淬火时只是表面层得到马氏体。焊接用的钢也希望淬透性小，目的是为了避免焊缝及热影响区在焊后冷却过程中得到马氏体组织，从而防止焊接构件的变形和