第四讲淬火与回火

1、 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火1第四章 钢的淬火与回火 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火2将钢加热到临界点以上，保温后以大于将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界临界冷却冷却速度，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺速度，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺一、钢的淬火一、钢的淬火定义定义铁素体铁素体+珠光体珠光体珠光体珠光体+渗碳体渗碳体奥氏体奥氏体+铁素体铁素体奥氏体奥氏体+渗碳体渗碳体C%温温度度SPQGAc1AccmAc3奥氏体奥氏体碳在碳在Fe中的过饱和固溶体，称为中的过饱和固溶体，称为马氏体马氏体。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火3等温转变曲线等温转变曲

2、线A1tO850900700650600550500450200230MsPBM时间时间温度温度组织转变关系组织转变关系曲线曲线 ，简称，简称“T T T ”线。线。TimeTemperatureTransform按温度划分三个区按温度划分三个区：高温区：高温区：A1550 珠光体型转变珠光体型转变 P 中温区：中温区：550Ms 贝氏体型转变贝氏体型转变B低温区：低温区：Ms（230）以下）以下 马氏体型转变马氏体型转变M 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火4过冷过冷 A 等温转变产物的组织与性能等温转变产物的组织与性能550600650A1MsPBM（1）珠光体型转变）珠光体型转变

3、产物产物 P由于冷却速度不等，得到的由于冷却速度不等，得到的P 层片厚薄不同，三种：层片厚薄不同，三种：、A1650，T小，小，P 粒粗，粒粗，160HBS250HBS “ P”表示。表示。P、650600， T 稍大，稍大，P 粒较细，粒较细，薄薄F与与Fe3C，”S”表示，表示，sarbite 索氏体，索氏体，2535HRC。S、600550，T大，大，P 粒很细，粒很细，用用 T 表示，表示，troostite 托氏体托氏体；35HRC48HRC。T（2）贝氏体型转变贝氏体型转变 - B bainite727奥氏体转变成过饱和铁素体和极细小的渗碳体的混合物，称奥氏体转变成过饱和铁素体和极

4、细小的渗碳体的混合物，称 “贝氏体贝氏体”。分分B上上、B下下，B上上硬脆无使用价值，硬脆无使用价值，B下下力学性能较好。力学性能较好。生产中常用。生产中常用。350B上上B下下（3）马氏体型转变马氏体型转变M martensiteT极大，极大，Fe、C原子不能扩散，原子不能扩散，C全部溶于全部溶于Fe中，体积中，体积，产生应力。，产生应力。硬度很高：硬度很高：62HRC65HRC，耐磨性好。，耐磨性好。面心立方：面心立方：Fe体心立方体心立方FeT+M+AM+A 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火5二、过冷二、过冷 A 连续冷却转变连续冷却转变A1550MsV1炉冷炉冷V2空冷空冷V

5、3油冷油冷V4 水冷水冷PSTVK1、连续连续冷却冷却转变转变曲线曲线又称又称“C C T ”曲线曲线Continuous Cooling TransformVK临界冷却速度临界冷却速度 V1P 170220HBS V2S 25HRC35HRC V3T+M 45HRC55HRC V4M+A 55HRC65HRC2、马氏体的形态、性能、马氏体的形态、性能晶体结构：体心立方晶体结构：体心立方体心正方，体积增大。体心正方，体积增大。形态、性能：片状形态、性能：片状M ，WC1%，HB高，高，、ak差。板条状差。板条状M，WC0.6%,良好良好，较高，较高ak,强韧性。强韧性。 第四章第四章 钢的淬火

6、与回火钢的淬火与回火6 淬火的目的淬火的目的 淬淬 火火 温温 度度钢的化学成分钢的化学成分 工艺因素工艺因素获得马氏体组织，提高获得马氏体组织，提高钢的性能。钢的性能。 获得均匀细小的奥获得均匀细小的奥氏体组织，以便淬火后氏体组织，以便淬火后获得细小马氏体获得细小马氏体选择淬火温度的原则选择淬火温度的原则 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火71) 亚共析钢的淬火亚共析钢的淬火A Ac3c3+30+305050淬火温度淬火温度若加热温度过高若加热温度过高出现粗大马氏体组织出现粗大马氏体组织导致淬火钢严重变形导致淬火钢严重变形若加热温度过低若加热温度过低淬火组织中出现铁素体淬火组织中出现

7、铁素体硬度不足硬度不足l 钢的化学成分钢的化学成分 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火8 35钢（含钢（含0.35%C）亚温淬火组织）亚温淬火组织 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火9淬火组织淬火组织含碳量含碳量0.5马氏体马氏体含碳量含碳量0.5马氏体马氏体+ +少量的少量的残余奥氏体残余奥氏体65MnV钢钢(0.65%C) 淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬火组织正常淬火组织 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火10 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火113）过共析钢的淬火）过共析钢的淬火淬火温度淬火温度Ac1 + 30-50 淬火后的组织淬火

8、后的组织细马氏体细马氏体+ +颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体+ +少量残余奥氏体少量残余奥氏体分散分布的颗粒状渗碳体对分散分布的颗粒状渗碳体对钢的硬度和耐磨性有利钢的硬度和耐磨性有利 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火12T12钢（含钢（含1.2%C）正常淬火组织）正常淬火组织 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火13过共析钢加热到过共析钢加热到A Accmccm以上以上奥氏体晶粒粗大奥氏体晶粒粗大含碳量提高含碳量提高淬火后的马氏体也粗大淬火后的马氏体也粗大残余奥氏体量增加残余奥氏体量增加降低钢的硬度、耐磨性和韧性降低钢的硬度、耐磨性和韧性增大变形和开裂的倾向增大变形和开裂的倾向4）合

9、金钢的淬火）合金钢的淬火 大多数合金元素大多数合金元素(Mn，P除外除外)有有阻碍奥氏体阻碍奥氏体晶粒长大晶粒长大的作用，淬火温度在临界点以上的作用，淬火温度在临界点以上50100 提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中的充分提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中的充分溶解和均匀化，以获得较好的淬火效果溶解和均匀化，以获得较好的淬火效果 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火14v如果将过共析钢的淬火加热温度提高到Acm以上，则会带来许多不良的后果：（1）由于渗碳体全部溶入奥氏体中，使淬火后钢的耐磨性降低；（2）加热温度高使奥氏体晶粒显著粗化，淬火后得到粗大马氏体，从而使形成显微裂纹的倾向性增

10、大；（3）由于渗碳体的完全溶解，使奥氏体中的碳含量显著增高，使Ms点降低，淬火后残余奥氏体量将大大增加，从而使钢的硬度降低；（4）加热温度高会使钢氧化、脱碳加剧，也使淬火变形和开裂倾向增大，同时也缩短了炉子的使用寿命。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火15（1 1）工件尺寸大小和形状）工件尺寸大小和形状v尺寸小的工件，淬火温度应适当降低尺寸小的工件，淬火温度应适当降低 ；v对于形状复杂、容易变形或开裂的工件，应采用较低的对于形状复杂、容易变形或开裂的工件，应采用较低的淬火温度。淬火温度。（2）淬火介质和淬火方法淬火介质和淬火方法 v水淬要比油淬时的淬火温度低水淬要比油淬时的淬火温度低

11、10-20；v采用硝酸盐等温淬火或分级淬火时，由于热浴的冷却能采用硝酸盐等温淬火或分级淬火时，由于热浴的冷却能力较低，应适当提高淬火温度，以保证工件能被淬硬。力较低，应适当提高淬火温度，以保证工件能被淬硬。（3 3）加热设备）加热设备v采用箱式或井式电炉的加热温度可以比盐浴炉高采用箱式或井式电炉的加热温度可以比盐浴炉高10-2010-20。 l 工艺因素工艺因素 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火16 淬火加热时间的确定淬火加热时间的确定淬火加热时间长短淬火加热时间长短加热加热时间时间升温时间升温时间保温时间保温时间从工件装炉后上升到淬火温度所需时间从工件装炉后上升到淬火温度所需时间从

12、达到淬火温度开始至完成奥氏体从达到淬火温度开始至完成奥氏体均匀化所需的时间均匀化所需的时间=KD生产中常用公式来确定保温时间生产中常用公式来确定保温时间加热系数，与钢种及加热介质有关加热系数，与钢种及加热介质有关K装炉量有关的系数，装炉量有关的系数，K=1-1.5K=1-1.5D工件有效厚度，一般指尺寸最小的部位工件有效厚度，一般指尺寸最小的部位奥氏体均匀化奥氏体均匀化实际晶粒度大小实际晶粒度大小影响影响 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火17 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火18v影响保温时间的因素：影响保温时间的因素： 1、钢的成分、钢的成分v在实际生产中高碳钢比低碳钢，

13、合金钢比碳素钢，高在实际生产中高碳钢比低碳钢，合金钢比碳素钢，高合金钢比低合金钢的保温时间要长一些。合金钢比低合金钢的保温时间要长一些。 2、工件尺寸及装炉量、工件尺寸及装炉量 v工件尺寸越大，装炉量越多，则加热时间应越长。工件尺寸越大，装炉量越多，则加热时间应越长。 3、加热设备、加热设备v铅浴炉加热速度最快，盐浴炉次之，空气电阻炉最慢。铅浴炉加热速度最快，盐浴炉次之，空气电阻炉最慢。当其它条件相同时，三者的加热时间之比约为当其它条件相同时，三者的加热时间之比约为1/3: :1/2: :1。 4、炉温、炉温 v提高炉温可以缩短加热时间。提高炉温可以缩短加热时间。 5、装炉情况、装炉情况 v工

14、件放置的间隔大，则加热快而均匀；工件放置间隔工件放置的间隔大，则加热快而均匀；工件放置间隔小甚至紧密放置，则相应的加热时间较长。小甚至紧密放置，则相应的加热时间较长。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火19 淬淬 火火 介介 质质控制钢件冷却速度保证淬控制钢件冷却速度保证淬火质量的重要媒介物质火质量的重要媒介物质1）在）在650以上保证过冷奥氏以上保证过冷奥氏体不转变为珠光体型组织的前体不转变为珠光体型组织的前提下，应尽量减慢冷却速度以提下，应尽量减慢冷却速度以减少热应力作用减少热应力作用l 理想淬火介质的冷却速度理想淬火介质的冷却速度时间时间温温度度钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷

15、却速度MsMfA1 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火203）避开）避开“鼻尖鼻尖”后，又应缓慢后，又应缓慢冷却。因为此后发生马氏体转冷却。因为此后发生马氏体转变时将产生较大的相变应力变时将产生较大的相变应力注：注：较大的相变应力和热应力较大的相变应力和热应力容易导致工件的变形和开裂容易导致工件的变形和开裂时间时间温温度度钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷却速度MsMfA12）在）在C曲线曲线“鼻尖鼻尖”处应尽快处应尽快冷却，以保证过冷奥氏体不在冷却，以保证过冷奥氏体不在此处转变此处转变 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火21l 淬火介质分类淬火介质分类 物态变化的淬火介质物态

16、变化的淬火介质水、水溶液、油类水、水溶液、油类工件的冷却主要依靠介工件的冷却主要依靠介质的汽化来进行质的汽化来进行冷却过程冷却过程 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火22v蒸汽膜阶段蒸汽膜阶段：工件的冷却速度较慢，大约不超过200/秒。此阶段结束时，工件表面的温度约为400。 v沸腾阶段：沸腾阶段：这时的冷却速度可高达700/秒（平均约450/秒）。沸腾阶段持续到工件冷至水的沸点100时为止。v对流阶段对流阶段 ：这个阶段冷却主要靠热传导和对流方式进行，冷速减慢，约为45/秒左右。工件在淬火介质中的冷却过程工件在淬火介质中的冷却过程 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火23物态不

17、发生变化（或变化较小）的淬火介质物态不发生变化（或变化较小）的淬火介质熔盐、熔碱以及气体等熔盐、熔碱以及气体等辐射、对流和热传导辐射、对流和热传导 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火24l 常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质 水水1）经济且冷却能力较强的淬火介质）经济且冷却能力较强的淬火介质优优 点点 缺缺 点点1）在）在C曲线鼻尖部位（曲线鼻尖部位（650500）范围内冷却能）范围内冷却能力不够强力不够强2）在马氏体转变区（）在马氏体转变区（300200）范围内冷却）范围内冷却能力不够缓慢能力不够缓慢2）对环境没有污染）对环境没有污染适用范围适用范围最常用的淬火介质，多用于形状简单

18、或截面最常用的淬火介质，多用于形状简单或截面尺寸较大的碳钢件的淬火冷却尺寸较大的碳钢件的淬火冷却 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火25 盐水、碱水盐水、碱水特特 点点明显提高水在高温明显提高水在高温区的冷却能力区的冷却能力主要用于形状简单，主要用于形状简单，截面尺寸较大且变形截面尺寸较大且变形要求不高的碳钢件的要求不高的碳钢件的淬火冷却淬火冷却在在300200范围内的范围内的冷却能力仍较强冷却能力仍较强适用范围适用范围在水中加入在水中加入1015的的NaCl、NaOH等物质等物质 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火26适用范围适用范围常用的淬火介质，常用的淬火介质，多用于形状

19、复杂的多用于形状复杂的中、小合金钢件的中、小合金钢件的淬火冷却淬火冷却 油油特特 点点1）低温区的冷却速度）低温区的冷却速度比水小得多比水小得多2）高温区的冷却速）高温区的冷却速度也很小度也很小 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火27碱浴和盐浴碱浴和盐浴 v熔盐和熔碱的传热方式是依靠周围介质的传导和对流熔盐和熔碱的传热方式是依靠周围介质的传导和对流将工件的热量带走。将工件的热量带走。 v在高温区，碱浴的冷却能力比油略大，硝盐浴的冷却在高温区，碱浴的冷却能力比油略大，硝盐浴的冷却能力比油略小。在低温区，碱浴与硝盐浴的冷却能力能力比油略小。在低温区，碱浴与硝盐浴的冷却能力都比油低。都比油低

20、。v广泛应用于变形要求严格的碳素工具钢、合金工具钢、广泛应用于变形要求严格的碳素工具钢、合金工具钢、球墨铸铁、合金铸铁等工件的分级淬火或等温淬火。球墨铸铁、合金铸铁等工件的分级淬火或等温淬火。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火28其它新型淬火介质其它新型淬火介质v三硝水溶液：三硝水溶液：25硝酸钠硝酸钠+20亚硝酸钠亚硝酸钠+20硝酸硝酸钾钾+35水。高温区冷却能力小于盐水，低温区冷却水。高温区冷却能力小于盐水，低温区冷却能力接近于油。能力接近于油。v合成淬火剂：合成淬火剂：10聚乙烯醇水溶液聚乙烯醇水溶液+0.2防腐剂（苯防腐剂（苯甲酸纳）甲酸纳）+1.0防锈剂（三乙醇胺）防锈剂（

21、三乙醇胺）+0.02消泡剂消泡剂（太古油）。高温区冷速接近水，低温区冷速比水慢。（太古油）。高温区冷速接近水，低温区冷速比水慢。v氯化锌氯化锌-碱光亮淬火剂：碱光亮淬火剂：49ZnCl2+49NaOH+2肥皂粉，再加肥皂粉，再加300倍水稀释。高温区冷速接近盐水，倍水稀释。高温区冷速接近盐水，低温区冷速比水小得多。低温区冷速比水小得多。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火29 淬淬 火火 方方 法法l 单介质淬火单介质淬火将奥氏体化后的工件迅速投入将奥氏体化后的工件迅速投入到一种淬火介质中冷却至室温到一种淬火介质中冷却至室温的淬火方法的淬火方法优优 点点易实现机械化，应用较广泛易实现机

22、械化，应用较广泛缺缺 点点2）油中淬火时大碳钢件不容）油中淬火时大碳钢件不容易淬硬（硬度不足或不均匀）易淬硬（硬度不足或不均匀）1）水中淬火变形开裂倾向大）水中淬火变形开裂倾向大适用范围适用范围碳钢一般用水作冷却介质，合碳钢一般用水作冷却介质，合金钢可用油作冷却介质金钢可用油作冷却介质 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火30l 双介质淬火双介质淬火 将工件先在一种冷却能力较强的将工件先在一种冷却能力较强的介质中冷却，避免珠光体转变，然介质中冷却，避免珠光体转变，然后转入另一种冷却能力较弱的介质后转入另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法中发生马氏体转变的方法常用的水淬油冷或油粹

23、空冷常用的水淬油冷或油粹空冷获得了较理想的冷却条件获得了较理想的冷却条件操作复杂，在第一种介质中的停留操作复杂，在第一种介质中的停留时间不易掌握，需要有实践经验时间不易掌握，需要有实践经验优优 点点缺缺 点点适用范围适用范围主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火31l 分级淬火法分级淬火法 指将奥氏体化的工件淬入稍高指将奥氏体化的工件淬入稍高于于Ms点的盐浴或碱浴中保温，待点的盐浴或碱浴中保温，待工件表、心部温度接近盐浴温度工件表、心部温度接近盐浴温度时取出来空冷的淬火方法时取出来空冷的淬火方法优优

24、点点 很好地消除淬火工件表心部的很好地消除淬火工件表心部的温差问题，有效地减少工件变温差问题，有效地减少工件变形开裂倾向形开裂倾向适用范围适用范围 适于形状复杂、厚薄不均的工适于形状复杂、厚薄不均的工件淬火，但因其冷却能力有限，件淬火，但因其冷却能力有限，仅用于尺寸较小的工件仅用于尺寸较小的工件 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火32优优 点点适用范围适用范围l 等温淬火法等温淬火法 将加热工件在高于将加热工件在高于Ms温度的盐温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间，浴或碱浴中冷却并保温足够时间，获得下贝体组织后再空冷的淬火获得下贝体组织后再空冷的淬火方法方法1 1）零件强度高，塑性和韧

25、性好，）零件强度高，塑性和韧性好，既有良好的综合力学性能既有良好的综合力学性能2）淬火应力小，变形小）淬火应力小，变形小用于形状复杂和要求较高的小零件用于形状复杂和要求较高的小零件 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火33 将淬火工件继续冷却到室温以将淬火工件继续冷却到室温以下温度下温度(-70-80)保持一段时保持一段时间，使其中的残余奥氏体继续间，使其中的残余奥氏体继续转变为马氏体的工艺转变为马氏体的工艺l 深冷处理深冷处理目目 的的 降低钢中残余奥氏体量，以提降低钢中残余奥氏体量，以提高钢的硬度和耐磨性及工件的高钢的硬度和耐磨性及工件的尺寸稳定性尺寸稳定性适用范围适用范围 主要用于

26、淬火后残余奥氏体量较多主要用于淬火后残余奥氏体量较多的合金钢或精密件，如：刃量具钢等的合金钢或精密件，如：刃量具钢等 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火34l 局部淬火方法局部淬火方法 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火35二、钢的淬透性与淬硬性二、钢的淬透性与淬硬性表层与心部淬透性的差别表层与心部淬透性的差别半马氏体区半马氏体区合金元素对淬透性的影响合金元素对淬透性的影响淬透性与淬硬性的区别淬透性与淬硬性的区别 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火36 淬透性淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向（即钢被淬是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向（即钢被淬透的能力）

27、，又称为可淬性。是钢种本身固有的属性透的能力），又称为可淬性。是钢种本身固有的属性l衡量指标衡量指标 用标准试样在一定条件下淬火时所能达到的有效淬用标准试样在一定条件下淬火时所能达到的有效淬硬层深度来表示硬层深度来表示淬硬层深度淬硬层深度指钢件表面至内部马氏体组织占指钢件表面至内部马氏体组织占50%处的距离处的距离淬硬层深度越大淬硬层深度越大淬透性越高淬透性越高淬硬层深度达到心部淬硬层深度达到心部工件被淬透工件被淬透M量和硬度随量和硬度随深度的变化深度的变化 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火37在相同奥氏体化条件下，同种钢的淬透性是相同的在相同奥氏体化条件下，同种钢的淬透性是相同的小

28、件大件小件大件 淬硬性淬硬性在正常淬火情况下获得马氏体组织所能达到的在正常淬火情况下获得马氏体组织所能达到的最高硬度最高硬度l 影响因素影响因素 主要取决于马氏体中的含碳量，而与合金元素关系不大主要取决于马氏体中的含碳量，而与合金元素关系不大注：注：淬透性高的钢，其淬硬性不一定高；反之亦然淬透性高的钢，其淬硬性不一定高；反之亦然淬硬层深度淬硬层深度水淬油淬水淬油淬含碳量越高含碳量越高淬硬性也高淬硬性也高 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火38淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响有效淬硬层深度对工件力学性能影响很大有效淬硬层深度对工件力学性

29、能影响很大当工件淬透后，经回火可得到沿整个截面分布一致当工件淬透后，经回火可得到沿整个截面分布一致的组织，其力学性能分布也均匀一致的组织，其力学性能分布也均匀一致当未淬透时，工件心部的力学性能低于表面淬透层当未淬透时，工件心部的力学性能低于表面淬透层的性能的性能未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火39 影响淬透性的因素影响淬透性的因素1）化学成分）化学成分影响淬透性的主要因素影响淬透性的主要因素亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢共析钢共析钢含含碳碳量量合金合金元素元素除除Co外的合金元素均使外的合金元素均使C曲线向右移，临界速曲线向右移，临界速度减小，淬透性增

30、加度减小，淬透性增加钢的淬透性越高钢的淬透性越高临界冷却速度越小临界冷却速度越小奥氏体越稳定奥氏体越稳定淬透性增高淬透性增高淬透性在碳钢中最高淬透性在碳钢中最高含碳量的增加含碳量的增加含碳量的增加含碳量的增加淬透性降低淬透性降低临界冷却速度最小临界冷却速度最小 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火402）淬火温度和保温时间）淬火温度和保温时间适当地提高钢的淬透性适当地提高钢的淬透性注：注：采取这种方法，会引起晶粒粗大，故一般不采用采取这种方法，会引起晶粒粗大，故一般不采用加热温度的升高加热温度的升高保温时间的延长保温时间的延长碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解碳化物、氮化

31、物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解的非自发核心，使的非自发核心，使A体不稳定，体不稳定，C曲线左移，曲线左移，vk增大，降增大，降低淬透性。低淬透性。3)钢中未溶第二相钢中未溶第二相 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火41它是根据试样断口呈现的状态来它是根据试样断口呈现的状态来评定钢的淬透性的（淬硬层晶粒评定钢的淬透性的（淬硬层晶粒细致，呈脆性断裂；未淬硬层晶细致，呈脆性断裂；未淬硬层晶粒粗大，呈塑性断裂）。主要适粒粗大，呈塑性断裂）。主要适用于碳素工具钢。用于碳素工具钢。 淬透性的测定方法淬透性的测定方法这种方法是将直径相同、钢这种方法是将直径相同、钢种不同的圆柱试样（直径是种不

32、同的圆柱试样（直径是长度的长度的4倍）经奥氏体化后在倍）经奥氏体化后在相同冷却条件下淬火，然后相同冷却条件下淬火，然后从试样中部切开，在横截面从试样中部切开，在横截面上沿直径测出硬度分布曲线，上沿直径测出硬度分布曲线，呈呈U形，所以称为形，所以称为U曲线。曲线。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火42在相同冷却条件下，在相同冷却条件下，D Do o越大，钢的淬透性越好。越大，钢的淬透性越好。油淬油淬水淬水淬 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火43部分常用钢材的临界淬透直径部分常用钢材的临界淬透直径 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火44(4)顶端淬火法（端淬试验）顶端淬

33、火法（端淬试验） 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火45 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火46n 淬透性带：由于钢的成分的波动及其它因素的影响，淬透性带：由于钢的成分的波动及其它因素的影响，每一种钢的淬透性曲线并非为一条线，而往往是一条带，每一种钢的淬透性曲线并非为一条线，而往往是一条带，称为淬透性带。称为淬透性带。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火47示，示，J 表示末端表示末端淬透性，淬透性，d 表示表示半马氏体区到水半马氏体区到水冷端的距离，冷端的距离，HRC 为半马氏为半马氏体区的硬度。体区的硬度。dHRCJ即用即用 表表 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬

34、火与回火48 淬透性的应用淬透性的应用1）根据淬硬层深度选择材料）根据淬硬层深度选择材料l 大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），要求表面许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），要求表面和心部力学性能一致，故应选择淬透性高的材料；和心部力学性能一致，故应选择淬透性高的材料；l 心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢，获得或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢，获得1/21/41/21/4淬硬淬硬层深度即可；

35、层深度即可；l 焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能或不宜选择淬透性大的材料。或不宜选择淬透性大的材料。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火49首先要做出端淬试样离末端距离与截面各部位相同冷速首先要做出端淬试样离末端距离与截面各部位相同冷速时的对应关系曲线。时的对应关系曲线。 端淬试样的尺寸和冷却条件有严格的规定，所以端淬试样的尺寸和冷却条件有严格的规定，所以试样各点的冷却速度是固定的（一般常用试样各点的冷却速度是固定的（一般常用700时的冷却时的冷却速度为代表）。如果用各种不同直径的圆钢棒在水中或速度为代表）。如果用各种不同

36、直径的圆钢棒在水中或油中冷却，测出其截面各部位在油中冷却，测出其截面各部位在700时的冷却速度，就时的冷却速度，就可以和端淬试样各点的冷却速度相对应，绘制出其关系可以和端淬试样各点的冷却速度相对应，绘制出其关系曲线。曲线。 先从手册上查出零件所用钢材的淬透性曲线和其半先从手册上查出零件所用钢材的淬透性曲线和其半马氏体区的硬度值；由硬度值查淬透性曲线确定出离末马氏体区的硬度值；由硬度值查淬透性曲线确定出离末端距离；由此距离查上述关系曲线，查出标记为端距离；由此距离查上述关系曲线，查出标记为“中心中心”的曲线对应的纵坐标就是该钢材的临界淬透直径。的曲线对应的纵坐标就是该钢材的临界淬透直径。2）推算

37、钢的临界淬透直径）推算钢的临界淬透直径 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火50 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火51 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火52三三 淬火工件易出现的问题及其预防淬火工件易出现的问题及其预防1 淬火后硬度不足或不均匀淬火后硬度不足或不均匀产产生生原原因因1）冷却速度不够或不均匀，导致未得到全部）冷却速度不够或不均匀，导致未得到全部马氏体组织马氏体组织2）加热或保温过程中工件表面被氧化脱碳，淬）加热或保温过程中工件表面被氧化脱碳，淬火后表面有非马氏体组织火后表面有非马氏体组织3）亚共析钢加热温度低于）亚共析钢加热温度低于Ac3或保温时间不够，

38、或保温时间不够，淬火后有铁素体存在淬火后有铁素体存在解决解决措施措施防止工件在加热过程中的氧化脱碳，采用合理防止工件在加热过程中的氧化脱碳，采用合理的加热和冷却规范确保工艺的正确实施的加热和冷却规范确保工艺的正确实施 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火532 淬火变形淬火变形产产生生原原因因 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火54 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火55 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火56 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火57 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火58 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火591 1）工件

39、设计合理、选材正确；）工件设计合理、选材正确；2 2）合理选用预备热处理工艺，为淬火前作好）合理选用预备热处理工艺，为淬火前作好组织准备；组织准备；3 3）控制淬火加热温度和保温时间，防止晶粒粗大；）控制淬火加热温度和保温时间，防止晶粒粗大；4 4）采用适当的淬火冷却方法；）采用适当的淬火冷却方法；5 5）淬火后及时回火。）淬火后及时回火。2）影响淬火开裂的因素）影响淬火开裂的因素热处理工艺不当热处理工艺不当原材料缺陷原材料缺陷工件结构设计或选材不当工件结构设计或选材不当 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火60四、回四、回 火火 指将淬火钢加热到指将淬火钢加热到A1以下的某一温度保温后

40、进行冷却的以下的某一温度保温后进行冷却的热处理工艺热处理工艺1.定定 义义2.性性 质质 回火是作为最终热处理与淬火并用的回火是作为最终热处理与淬火并用的 回火不足可再适当追补一次，但若回火过度则将前回火不足可再适当追补一次，但若回火过度则将前功尽弃，必须重新淬火功尽弃，必须重新淬火3.目目 的的 消除或减少淬火内应力，防止工件变形或开裂消除或减少淬火内应力，防止工件变形或开裂 获得工艺所要求的力学性能获得工艺所要求的力学性能 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火61 稳定工件尺寸稳定工件尺寸回火回火可使淬火马氏体和残余奥氏体转变为较稳定的组织，可使淬火马氏体和残余奥氏体转变为较稳定的组

41、织，以保证工件在使用过程中不发生尺寸和形状的变化以保证工件在使用过程中不发生尺寸和形状的变化淬火马氏体淬火马氏体残余奥氏体残余奥氏体自发自发铁素体和渗碳体铁素体和渗碳体工件尺寸和工件尺寸和形状形状改变改变 淬火钢不经回火一般不能直接使用，为避免淬火件在放置淬火钢不经回火一般不能直接使用，为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时回火过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时回火 未经淬火的钢，回火是没有意义的未经淬火的钢，回火是没有意义的 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火624. 淬火钢回火时的组织和性能的变化淬火钢回火时的组织和性能的变化1）马氏体开始分解（）马氏体开

42、始分解（100-200）以以碳化物碳化物(FeC)马氏体马氏体析出析出马氏体的过马氏体的过饱和度降低饱和度降低内应力部内应力部分消除分消除M回回极细的极细的碳化物碳化物与低饱和度的与低饱和度的固溶体固溶体2）残余奥氏体的分解（）残余奥氏体的分解（200-300）残余奥氏体残余奥氏体下贝氏体下贝氏体转变结束转变结束300M回回下贝氏下贝氏体量少体量少 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火634 4）回火索氏体终结（）回火索氏体终结（500-650500-650）S回回FeFe3 3C C发生聚集长大发生聚集长大由针片状转为多变形由针片状转为多变形铁素体发生多边形化铁素体发生多边形化淬火内应

43、力完全消除淬火内应力完全消除3 3）回火托氏体的形成（）回火托氏体的形成（300-500300-500）过饱和过饱和固溶体固溶体铁素体铁素体-FeCFe3C内应力大内应力大部分消失部分消失T回回铁素体基体与铁素体基体与大量弥散分布大量弥散分布的极细颗粒状的极细颗粒状渗碳体的混合渗碳体的混合组织组织铁素体基体上铁素体基体上分布着较大颗分布着较大颗粒状渗碳体粒状渗碳体 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火641）低温回火）低温回火发生在发生在150-250组组 织织M回回：极细的：极细的碳化物与低饱和度的碳化物与低饱和度的固溶体固溶体5. 回火的种类回火的种类目目 的的保留淬火后的高硬度（保

44、留淬火后的高硬度（58-64HRC）、耐磨性）、耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性的同时，降低内应力，提高韧性适用对象适用对象主要用于各种工具、模具、轴承及表面淬主要用于各种工具、模具、轴承及表面淬火的工件火的工件 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火652）中温回火）中温回火发生在发生在350-500组组 织织T回回：在保持马氏体形态的铁素体基：在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织体上分布着细粒状渗碳体的组织目目 的的得到高的弹性极限和屈服强度得到高的弹性极限和屈服强度及一定的韧性及一定的韧性适用对象适用对象主要用于处理热成形弹簧件主要用于处理热成形弹簧件内应力消除大

45、半，硬度为内应力消除大半，硬度为35-45HRC 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火663）高温回火）高温回火发生在发生在500-650组组 织织S回回：在多边形铁素体基体上：在多边形铁素体基体上分布着颗粒状分布着颗粒状Fe3C的组织的组织目目 的的具有良好的强度、塑性及韧性具有良好的强度、塑性及韧性的配合，即综合力学性能优良的配合，即综合力学性能优良适用对象适用对象适用于各种重要结构零件的最终热处理适用于各种重要结构零件的最终热处理内应力完全消除，硬度为内应力完全消除，硬度为25-35HRC淬火淬火+高温回火简称调质处理高温回火简称调质处理 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火

46、67淬火钢硬度随回火温度的变化淬火钢硬度随回火温度的变化4040钢力学性能与回火温度的关系钢力学性能与回火温度的关系 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火68l200-300，由于，由于高碳钢中高碳钢中A转变转变为为M回回, 硬度再次硬度再次升高。升高。l大于大于300,由于由于Fe3C粗化，马氏粗化，马氏体转变为铁素体体转变为铁素体,硬度直线下降。硬度直线下降。 第四章第四章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火697 回火脆性回火脆性定定义义淬火钢的韧性并不总是随回火温度上升而提高的。淬火钢的韧性并不总是随回火温度上升而提高的。在某些温度范围内回火时，淬火钢出现冲击韧性显在某些温度范围内回火时，淬火钢出现冲击韧性显著下降的现象著下降的现象u 低温回火脆性低温回火脆性淬火钢在淬火钢在250-400 回火时出现的脆性，也称第一类回火脆性回火时出现的脆性，也称第一类回火脆性马氏体分解在其晶马氏体分解在其晶界上析出渗碳体界上析出渗碳体降低晶界降低晶界断裂强度断裂强度裂纹沿晶界裂纹沿晶界形成与扩展形成与扩展脆性断裂脆性断裂 几乎所有的钢都有这类回火脆性，目前尚无有效办几乎所有的钢都有这类回火脆性，目前尚无有效办法完全消除这类回火脆性法完全消除这类回火脆性一般都不在一般都不在250350 范围内