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淬火工艺及常用淬火介质介绍

淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件,尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。本文将为大家简单介绍一下淬火的工艺过程、方式及常用淬火介质的种类。



淬火工艺过程

淬火的工艺过程包括:加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例,介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。

1淬火加热

以钢的相变临界点为依据,加热淬火时要形成细小、均匀奥氏体晶粒,淬火后获得细小马氏体组织。

2淬火保温

1)淬火保温时间由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。对整体淬火而言,保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类淬火,其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。


2)加热与保温是影响淬火质量的重要环节,奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在5~8级。

3淬火冷却

1)要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体,冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷金属材料加工却过程中,金属材料加工表面与心部的冷却速度有-定差异,如果这种差异足够大,则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体,而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。


2)为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质,以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大,工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力,可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素,合理选择淬火介质和冷却方式。


3)冷却阶段不仅零件获得合理的组织,达到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的关键环节。


淬火方式


1单介质淬火

工件在一种介质中冷却,如水淬、油淬。优点是操作简单,易于实现机械化,应用广泛。缺点是在水中淬火应力大,工件容易变形开裂;在油中淬火,冷却速度小,淬透直径小,大型工件不易淬透。

2双介质淬火

1)工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右,再在一种冷却能力较弱的介质中冷却,如:先水淬后油淬,可有效减少马氏体转变的内应力,减小工件变形开裂的倾向,可用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。


2)双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻,转换过早容易淬不硬,转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点,发展了分级淬火法。

3分级淬火

1)工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火,盐浴或碱浴的温度在Ms点附近,工件在这一温度停留2min~5min,然后取出空冷,这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的,是为了使工件内外温度较为均匀,同时进行马氏体转变,可以大大减小淬火应力,防止变形开裂。


2)分级温度以前都定在略高于Ms点,工件内外温度均匀以后进入马氏体区。改进为在略低于Ms点的温度分级。实践表明,在Ms点以下分级的效果更好。例如,高碳钢模具在160℃的碱浴中分级淬火,既能淬硬,变形又小,所以应用很广泛。

4等温淬火

工件在等温盐浴中淬火,盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms),工件等温停留较长时间,直到贝氏体转变结束,取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢,目的是为了获得下贝氏体,以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。


5表面淬火

表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热,使刚件表面很快到淬火的温度,在热量来不及穿到工件心部就立即冷却,实现局部淬火。


6感应淬火

感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。


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