热处理原理与工艺 教学课件 作者 候旭明 第八章教案.doc

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1、第八章钢的淬火淬火是把工件加热奥氏体化后，以适当方式冷却（通常是快冷）获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。淬火主要是为提高工件的强度、硬度，是目前工业上强化钢铁工件的主要手段。本章淬火工艺部分会较多的用到马氏体转变一章的内容，学习时应适当注意。第一节淬火冷却介质一、理想淬火冷却介质及淬火冷却介质分类理想的淬火介质应具有图8-1所示的冷却特性，即在650℃以上的高温区，冷却速度较慢，以减少热应力；在过冷奥氏体不稳定的650～450℃的中温区(相当于碳钢及低合金钢C曲线鼻尖附近区)，具有较强的冷却能力，以保证工件冷速V＞Vc，过冷奥氏体躲过C曲线鼻尖；在450℃以下的低温区，特别是在马氏体

2、转变区(约350℃以下)，冷速要慢，以降低组织应力，避免过量畸变和开裂。这样，既可保证获得马氏体组织，又可防止因快冷产生过大内应力引起的畸变、开裂。图8-1淬火介质理想的冷却曲线理想淬火介质除具有理想冷却特性外，还应成分稳定、价廉、不腐蚀工件、无毒、无味、淬火后易清洗、安全、符合环保要求。由于各种钢的C曲线位置、形状（即过冷奥氏体稳定性）不同，工件尺寸、形状及技术要求也有差异，其对淬火介质冷却特性的要求自然各不相同，要想找到一种能适合不同钢种、工件及不同技术要求的淬火介质是不现实的。因此必须了解各种淬火介质的冷却特性，以便根据工件材料、尺寸形状及技术要求选用合适的淬火介质。根据物理聚集状态可

3、将淬火介质分为液态、固态和气态三种淬火介质；根据其在淬火冷却中是否发生物态变化，分为发生物态变化和不发生物态变化的两类。具体分类情况如下：11二、工件在淬火冷却介质中的冷却过程1.在有物态变化的冷却介质的冷却过程1)蒸汽膜阶段—Ⅰ阶段当赤热工件投入淬火介质后，工件表面形成一层连续的蒸汽膜，将工件与液体分开。因蒸汽膜导热性较差，故工件的冷却速度较低（见图9－2曲线2）。此后由于工件温度逐渐降低，蒸汽膜逐渐变薄，并最终破裂。蒸汽膜破裂的温度（B点）称为该冷却介质的“特性温度”。特性温度是评价淬火冷却介质的重要指标，特性温度越高，意味着蒸汽膜破裂越早。2)沸腾阶段-Ⅱ阶段如图8-2所示，蒸汽膜破裂

4、后，液体与工件直接接触，周围液体迅速被汽化，发生沸腾。气泡逸出时带走大量热量，使冷却速度骤然增大。后期由于工件温度降低，沸腾减弱，冷速又降低。当工件的温度降至液体沸点时，沸腾停止。此段三种传热方式的作用均较大。3)对流阶段-Ⅲ阶段当工件表面的温度降至介质的沸点（C点）以下时，传热主要通过介质的对流方式进行，所以，此段冷速较慢（见图8-2）。2.在无物态变化的介质中的冷却过程常用的无物态变化淬火冷却介质有盐浴、碱浴、金属浴及气体等。这类冷却介质的沸点远高于淬火工件的温度，故不会发生汽化沸腾。在高温阶段，热量传递主要以辐射、对流方式进行，在温度较低时，主要以对流方式进行传热。整个冷却曲线较平滑，

5、没有骤然变化。这类介质的流动性对冷却能力有很大影响，流动性强，则冷却能力较大。三、淬火冷却介质冷却能力的测定及影响因素1.淬火介质冷却能力的测定及表示淬火介质的冷却能力常用标准试样的冷却曲线或11温度-冷却速度曲线表示。我国采用银球探头法测定冷却曲线或试样温度-冷却速度曲线。淬火介质的冷却能力除用冷却曲线和冷却速度曲线表示外，也可用淬火烈度“H”表示。淬火烈度是表征淬火介质从热工件中吸取热量的能力的指标。人为规定以18℃静止水的淬火烈度为1,其他介质的淬火烈度由和静止水的冷却能力比较而得出。H＞1的介质，其冷却能力比水大，H＜1的介质，冷却能力比水小。搅动介质或增加流速，可使热交换过程加快，

6、H值增大。常用淬火介质的H值如表8-1所示。1）温度介质温度升高使水和水基的淬火介质冷却能力下降；油则随温度提高，粘度下降、流动性增大，从而使冷却能力增大（对粘度大的油，效果更明显）。2）搅拌搅拌可使蒸汽膜提早破裂，使工件冷速增大。实践证明，搅拌对消除软点、畸变、开裂均有良好效果。四、常用淬火冷却介质及其冷却特性（一）常用有物态变化淬火冷却介质及其冷却特性1)水2)盐水、碱水3)油11①全损耗系统用油②其他淬火用油中速淬火油快速淬火油真空油分级淬火和等温淬火用油。4）过饱和硝盐水溶液（二）常用无物态变化淬火冷却介质及其冷却特性1）硝盐浴2）碱浴（三）其他淬火介质及其冷却特性1)高分子聚合物水

7、溶液高分子聚合物水溶液淬火剂是将某些高分子聚合物溶于水中而配制成的水溶液，溶液浓度可根据需要调整。可得到介于水油之间或比油更慢的冷速。其优点是无毒、无烟、不腐蚀、不燃烧、抗老化使用安全可靠，冷速可调，成本较低。被认为是有发展前途的淬火油代用品。这类介质近年发展很快，种类较多。以下主要介绍国内应用较多的PAG和PVA淬火剂。11①聚二醇（PAG）类淬火剂PAG淬火液是由聚二醇、水和添加剂组成的聚合物水溶液。PA