第五节钢的淬火.ppt

第五节钢的淬火 李校夫编 第五节钢的淬火淬火 将钢加热到 线以上 保温完全奥化 再以大于临界速度Vk的速度冷却 使钢产生马氏体 M 转变的工艺过程 目的 使钢马氏体化 提硬 耐磨 强化处理 一 淬火工艺 加热 保温温度的选择 淬火加热温度可按铁碳平衡图选择 见图6 24图示亚 共析钢以上 30 50 过析钢以上 30 50 亚 共析钢选择加热温度不可低于 否则 淬火后易出现铁素体F 减低硬度 过共析钢加热温度T 不可高过Acm 否则 淬火后易得粗片马氏体M 脆性大 冷却速度选择 实际冷却速度V应大于Vk 临界冷却速度 理想冷却速度 应该在C曲线鼻尖处快冷 鼻尖上下缓冷 特别是300 200 温度区间不希望快冷 否则将产生热应力 组织应力 使工件易变形 开裂 淬火介质常用淬火介质为 水 油 其冷却特性如下 水钢温度钢温度550 650 200 300 水温18 26 50 74 18 50 74 冷却速度600 S 500 S 100 S 30 S 270 S 200 S 水在650 400 的温度区间内冷速很大 对C曲线鼻尖靠左 过冷奥r不稳定 的碳钢有利 油一般全用矿物油 如机油 柴油 变压器油等 钢温650 550 300 200 冷却速度100 170 S17 30 S 油冷 对碳钢鼻尖处冷却速度不够 对于钢在300 200 的区间内的冷却有利 可减少工件变形 开裂 对C曲线鼻尖靠右的合金钢有利 二 淬火方法 整体淬火的方法 单液淬火 钢加热奥r化后 在同一种介质中 水或油 冷却到室温的淬火方式 见图6 26a 例如 碳钢的水淬 合金钢的油淬 此种方法适用于 小尺寸 形状简单的零件 其优点是操作简单对操作者技术要求低 易实现机械化 注意 淬火时零件表面与心部冷却速度的差异 双液淬火 为防止形状复杂 尺寸过大的工件 在马变范围内变形 开裂 可在A1 Ms线以上区间采用水冷 接近Ms线时 再使用油冷的淬火方法 见图6 26b示 技术要点 应恰当的控制在水中的时间 操作技术要求高 分级淬火 盐 碱浴 把在加热 保温温度的钢件直接放入温度稍高于Ms线的盐 碱熔液中保温一定时间 使工件表面与心部温度均匀 一致 然后拿出空气冷却 使之发生马变的淬火方法 见图6 26c 优点 可大大减少热应力和组织应力 减少开裂 变形 应用 只适于小尺寸工件 因盐碱浴冷却能力低 热容量小 等温淬火 操作过程同分级淬火 只是在盐浴中的时间应足够长 使过冷奥r充分转变为下B氏体的淬火方法 应用 形状复杂 尺寸要求准确 高强 韧性的工具 模具 弹簧等的淬火 见图6 26d 局部淬火 对需要局部淬硬的工件采用 工艺 见图6 27 整体加热 局部在介质中冷却 但要避免不淬火部位的变形 开裂 局部加热 局部冷却 冷处理 把淬火钢冷却到室温 再继续用干冰或冷冻机等冷却到零下 70 80 目的 进一步促使淬火后零件中剩余的残余奥r继续M变 以提高硬度 稳定尺寸 适用 精密量具 滚动轴承等精密零件的处理 注意 冷处理后工件 应再低温回火 消应力 一 钢的淬透性 概念 指钢在淬火时获得M体的能力 是钢的主要热处理工艺性能 解释 同一工件淬火冷却时 表面与心部淬火冷却速度不同 表面与心部均可获得M体组织即为淬透 否则未淬透 淬透性的评价 不同钢种 即含碳量不同的钢 制成同形状 同尺寸试件 在同样淬火条件下 淬透层愈深的钢淬透性愈好 即用淬透层深度作为淬透性的评价标准 淬透层深度的标定 规定从淬火工件表面 到心部半马氏体 百分之50马氏体 区的距离为淬透层深 如 淬火工件心部是百分之50以上马氏体即认为该工件全部淬透了 如此标定的原因 钢淬火组织中含少量非M组织时 硬度变化不明显 不好测定 钢淬火组织中 半马区恰为淬火组织硬度拐点 容易测定 不同成分钢的半马氏体硬度主要取决于钢的含碳量 见图6 29 影响淬透性的因素 钢的淬透性主要取决于其临界冷却速度Vk Vk 受C曲线形状位置 含碳量 合金元素含量 决定 见图6 28a 含碳量定 钢种定 Vk定 淬透性就确定 例如 亚 随C 鼻尖右移 Vk变小 慢 淬透性趋好 共 鼻尖最右 过 随C 鼻尖左移 Vk变大 快 淬透性趋差 合金元素 使C曲线鼻尖右移 位置降低 形状变异 但 总是使淬透性增加 淬透性与淬硬性的区别 淬硬性 钢淬火时的硬化能力 用淬后能达到的最高硬度 HRC 表征 其主要取决于含C量 淬透性 钢淬火时获得马氏体M的能力 取决Vk 含C与含合金量 用淬透层深度表示 淬透性好的钢 淬硬性并不一定好 淬透性的测定 利用末端淬火法 淬火后打硬度来标定工件的淬透性 末端淬火法 将钢试样加热 保温奥r化后 置于末端装置上淬火 见图6 30 从末端开始 每隔一定间距测打硬度值 模拟大型工件由表及心部的硬度变化 得硬度分布曲线 淬透性曲线 钢的淬透性用下示符号表示 其中 HRC表示该处硬度 J表示末端淬透性 d至末端距离 临界淬透直径 指钢在某种介质中淬火冷却时 心部能淬透的最大的直径 同一种钢 在不同冷却介质中 介质冷却能力越大 越大 同一冷却介质对不同钢 临界淬透直径越大 其淬透性愈好 淬透性的应用 淬透性在机械设计中的应用 机械零件强度计算时 必须考虑材料淬透性的影响 设计手册中表列的各项强度值 等 都是淬透时的指标 淬火后可用打硬度的方法 抽样检测材料的实际值 按零件工作时的受力状况 选择淬透性不同的钢材 截面尺寸较大 形状复杂 受轴向拉压或交变应力 冲击的零件 例如 螺栓 拉杆 锻模等工件 应全淬透 可选择高强合金钢 受交变应力 振动的弹簧 应选高淬透性钢 65Mn等高碳低合金钢 防止心部未淬透 出现游离铁素体而降低屈强比 使弹簧产生塑性变形 承受弯 扭交变应力 冲击和局部磨损的轴类零件 要求表面硬 强 心部受力较小 则可不完全淬透 应选择低淬透性的钢 几点要注意的问题 因碳钢淬透性低 故设计大尺寸零件时因淬不透 用正火比 调质 经济 而效果相似 大尺寸碳钢调质零件由于淬不透 应在粗加工后调质 然后再精加工 不应对毛坯