材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件第八章淬火与回火

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1、第八章淬火与回火8.1淬火8.2回火8.1淬火钢的淬火——将钢加热到临界温度（A1或A3）以上，保温一定时间使其奥氏体化，以大于临界冷却速度进行冷却的工艺。淬火目的：提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高强韧性：轴类、杆件、销、受力件提高硬磁性：用高碳钢、磁钢制的永久磁铁（马氏体磁性）提高弹性：各类弹簧提高耐蚀和耐热性：耐热钢和不锈钢获得M组织一、淬火方法及工艺1.淬火方法淬火分类按加热温度：完全淬火、不完全淬火、循环加热淬火按加热速度：普通淬火、快速加热淬火、超快速加热淬火按加热介质及热源条件：光亮淬火、真空淬火、铅浴加热淬火、盐浴加热

2、淬火、火焰加热淬火、感应加热淬火、高频脉冲淬火、接触电加热淬火、电解液加热淬火、电子束加热淬火、激光加热淬火按淬火部位：整体淬火、局部淬火、表面淬火按冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、预冷淬火；马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火等2.淬火工艺①淬火加热温度亚共析钢：Ac3+30～50℃;共析和过共析钢：Ac1+30～50℃为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1+30～50℃，而不是Accm+30～50℃？）1）细化晶粒2）保留渗碳体，提高耐磨性3）减少A含碳量，以降低M转变时变形和开裂的倾向，并减少AR量（必须消除网状渗碳体预备组

3、织为P球）2.淬火工艺②保温时间保温时间=升温时间+心表温度一致时间+组织转变时间加热介质对保温时间影响较大。τ=αKD工件有效厚度(最快传热方向上的厚度)装炉量有关系数一般K=1～1.5加热系数,与钢种及加热介质有关有效厚度D：板件和薄壁件以板厚或壁厚做D球体以球直径的0.75倍作D形状复杂工件以工作部分的截面厚度作D③冷却方式冷却方式最大限度减少工件应力集中和变形，使工件均匀冷却。冷却介质2.淬火工艺单液淬火双液淬火分级淬火等温淬火时间温度MsA1二、淬火介质理想淬火介质具备：高温慢冷；奥氏体鼻子温度快冷；马氏体转变慢冷。时间(s)3

4、001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf理想淬火冷却介质1.无物态变化的淬火介质冷却机理：辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却常用的淬火介质：硝酸盐和碱，使用温度在150～550℃之间。二、淬火介质2.有物态变化的淬火介质冷却机理：辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却汽化沸腾，使工件强烈散热冷却能力强水基，油基二、淬火介质2.有物态变化的淬火介质介质冷却特性的测试——试样温度与冷却时间（速度）之间的关系）二、淬火介质冷却机理第一阶段（AB段）：蒸汽膜阶段。冷却

5、速度慢第二阶段（BC段）：沸腾阶段。冷却速度快第三阶段（CD段）：对流阶段。冷却速度慢常用的冷却介质水、盐水、碱水、油、合成淬火液等二、淬火介质2.有物态变化的淬火介质常用的淬火冷却介质名称最大冷却速度时平均冷却速度/(℃•s-1)所在温度/℃冷却速度/(℃•s-1)650～550℃300～200℃20℃静止水34077513545040℃静止水28554511041060℃静止水2202758018510%NaCl溶液58020001900100010%NaOH溶液5602830275077520℃10号机油430230606580℃1

6、0号机油430230705520℃3号锭子油50012010050单液淬火双液淬火分级淬火等温淬火时间温度MsA13淬火介质的新发展环保、优效（高温快速、低温慢速）、安全、经济为发展方向。植物油基生态淬火油（使蒸汽膜阶段短、提高高温阶段冷速）聚合物水基淬火介质（降低水的冷速、环保）固—气流化介质（固体细粒与压缩空气混合）视频（真空淬火）视频（激光淬火）三、钢的淬透性网带式淬火炉淬透性是钢的主要热处理性能。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。三、钢的淬透性1.概念淬透性——钢在淬火时能够获得马氏体的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表

7、示。工件淬硬层与冷却速度的关系示意图（a）零件截面的不同冷却速度;（b）未淬透区的示意图abM量和硬度随深度的变化淬硬层深度——由工件表面到半马氏体区(50%M+50%P)的深度。如果工件中心在淬火后获得了50％以上的M，则认为工件已经被淬透。淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响未淬透淬透HRCHRC2、影响淬透性的因素决定因素:临界冷却速度;取决于材料化学成分。C曲线越靠右,淬火临界冷却速度越小,钢的淬透性越好因此使C曲线右移的元素均使淬透性提高;一般而言，碳钢的淬透性差，合金钢的淬透性好，且合金元素含量越高，淬透性越好（除Co）

8、注意区别：钢的淬透性——钢材本身的固有属性，与外部因素无关工件的淬透深度——取决于钢材淬透性,还与冷却介质、工件尺寸等外部因素有关。同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、