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職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學資源庫金屬材料與熱處理課程

淬火工藝參數(shù)

主講教師：雷偉斌西安航空職業(yè)技術(shù)學院職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學資源庫

淬火工藝參數(shù)

一、淬火加熱規(guī)程

淬火加熱規(guī)程主要指的是在淬火加熱工藝中的加熱溫度、加熱速度與保溫時間這三個工藝參數(shù)，由于奧氏體化程度（成分、組織狀態(tài)）對淬火鋼的組織與性能有著決定性的影響，因此，正確選擇與控制淬火加熱規(guī)程十分重要。

1．淬火加熱溫度

組騰媽籟鋰塵勛嗩變駭諏禍緣硤紋。確定淬火加熱溫度最基本的依據(jù)是鋼的成分，即臨界點的位置（ Ac1、

Ac3）。亞共析鋼淬火加熱溫度是Ac3＋30~50C，共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度是Ac1＋30~50C，這是因為在這樣一個溫度范圍內(nèi)奧氏體晶粒較細并溶入足夠的碳，因此，淬火后可以得到細晶粒的馬氏體組織。亞共析鋼若

加熱到Ac3以下淬火，會因自由鐵素體的存在而使硬度不均勻。但過共析鋼

中存在少量未溶的二次碳化物，不僅不影響工具鋼的硬度和耐磨性，而且通過適當調(diào)節(jié)過冷奧氏體中的含碳量還可以使馬氏體形態(tài)得到控制，從而減少馬氏體的脆性以及淬火后殘留奧氏體的數(shù)量。若加熱溫度太高，將形成粗大馬氏體組織使力學性能惡化，同時增加了淬火應(yīng)力及變形開裂傾向。

選擇零件的淬火加熱溫度還與加熱設(shè)備、工件尺寸大小、工件的技術(shù)要求、工件本身的原始組織、淬火介質(zhì)及淬火方法等因素有關(guān)?？諝鉅t中

加熱比在鹽浴爐中加熱略高10~30C；對形狀復雜、截面變化突然、易變形開裂的工件，一般選擇淬火加熱溫度的下限，有時采取出爐后預(yù)冷再淬火。為提高較大尺寸零件的表面硬度和淬透深度，淬火加熱溫度可適當提高，

尺寸較小的零件則應(yīng)選擇稍低的加熱溫度。采用冷速較慢的油、硝鹽等淬

火介質(zhì)時，加熱溫度比水淬提高約 20C。當原始組織是極細珠光體時，加

頸燴瀘雖獷堯諑陸紡獸螄餿宮繅愨。熱溫度應(yīng)適當降低。

金屬材料與熱處理課程Ac1(或

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低合金鋼淬火加熱溫度也應(yīng)根據(jù)臨界點 Ac1、Ac3來確定，但考慮到合金

元素的影響，為加速奧氏體化又不引起奧氏體晶粒粗化，一般應(yīng)為Ac3)＋50~100C。

確定中、高合金鋼淬火加熱溫度時，應(yīng)考慮合金元素的溶解與再分配。強碳化物形成元素與碳可形成穩(wěn)定碳化物，延緩其溶入奧氏體，同時由于合金元素在奧氏體中擴散較慢、不易均勻化，所以淬火加熱溫度應(yīng)適當提高。引起淬火加熱溫度升高的合金元素有鉻、鈷、釩、鋁、鈦等。鋼中加人了鎢、鉬、鈦、釩、鎳、硅等元素，可降低鋼的過熱敏感性，允許提高加熱溫度。錳在高碳鋼中可降低臨界點，增加過熱敏感性，淬火溫度應(yīng)取下限。鉬鋼由于有較高的脫碳敏感性，也不宜在高溫加熱。

運用馬氏體、貝氏體形態(tài)的形成規(guī)律來指導淬火加熱規(guī)范的優(yōu)選，具有十分重要的現(xiàn)實意義。低碳馬氏體鋼由于受到低淬透性的限制，往往采用高溫淬火以利于實現(xiàn)沿截面的整體強韌化。中碳及中碳合金鋼適當提高淬火溫度，將抑制片狀孿晶馬氏體的形成，能獲得較多的韌性較高的板條馬氏體。高碳鋼采用低溫淬火或快速加熱來限制奧氏體中固溶的碳含量，可以增加淬火組織中板條馬氏體的量，減少片狀馬氏體中的顯微裂紋，從而減少鋼的脆性。此外，提高淬火溫度及延長保溫時間使奧氏體中含碳量提高，將降低馬氏體臨界點，從而增加殘留奧氏體量。

表1列出了部分常用鋼的臨界點與淬火加熱溫度。

表1部分常用鋼的淬火加熱溫度

撐奪鉀虧鈥頒儲鯊亞躪騰薟緇濘鵜。鋼號臨界點/℃淬火溫度/℃鋼號臨界點/℃淬火溫度/℃Ac1Ac3，AcmAc1Ac3，Acm820～840C45724780鹽水40SiCr755850900～920C油或水840～860C堿浴780～800C鹽T10730800水35CrMo755800850～870C油或水810～830C硝鹽、堿浴金屬材料與熱處理課程職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專業(yè)教學資源庫CrWMn750940830～850C755810840～870C油60Si2Mn油850～870C油9SiCr770870860～880C堿20CrMnTi740825830～850C油浴、硝鹽Cr12Mo81012001020～760830850～870C油V30CrMnSi1150C油W18Cr482013301260～720843860～890C油V20MnTiB1280C油40Cr743782850～870C730780820～860C油40MnB油60Mn727765850～870C800940930～950C油38CrMoAl油二、加熱與保溫時間

加熱與保溫時間由工件入爐后爐溫到達指定溫度所需時間 t1、工件透燒

時間t2及組織轉(zhuǎn)變所需時間 t3所組成。

t1與設(shè)備功率及裝爐量、工件尺寸等有關(guān)。設(shè)備功率大，加熱速度快，

t1就短。鹽浴爐加熱比箱式爐快，而燃油、燃氣爐又比電爐加熱時間要短。

例如，25mm100mm的工件，在1000C鹽浴爐中加熱時僅需4min即可透燒，而在1000℃的馬弗爐中則需40min。

工件透燒時間t2主要取決于工件形狀及尺寸，也與材料本身的導熱性有關(guān)。

組織轉(zhuǎn)變所需時間t3，對于碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于碳化物溶解較快，透燒后一般保溫5-15min就足夠了。對于中合金結(jié)構(gòu)鋼，可保溫15-25min。對形成穩(wěn)定碳化物的合金元素含量較高的鋼，必須考慮合金元素的溶解和成分均勻化所需的時間，以發(fā)揮合金元素提高淬透性的作用。

生產(chǎn)中常用“加熱系數(shù)”來估算加熱時間，該時間按工件入爐后儀表指示到指定溫度時開始計算：

澩饈鈺鶻痙銩復徠軛懟瞇爍巔磣賡。t＝ KDeff

式中， 為加熱系數(shù)（表 2）；Deff為工件有效厚度（圖 2-2）（mm）；K為

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與裝爐量有關(guān)的系數(shù)，一般為 1-1.5。

對于形狀復雜但要求變形小的工件，或高合金鋼制的工件、大型合金鋼鍛

件，必須考慮限速升溫或階梯升溫，以減小變形及開裂傾向。否則，由于

畫壞蠻籟騏謁襤鼉礎(chǔ)廟畫則縣鷸僑。工件溫度不均勻?qū)⒃诩?/p>