热处理第7章 钢的淬火-评估

第7章钢的淬火

第7章钢的淬火7.1淬火方法及工艺参数的确定7.2淬火介质7.3钢的淬透性7.4淬火缺陷及其防止23淬火定义：将钢加热到临界点AC3或AC1以上保温一定时间使之奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度急剧冷却获得马氏体或等温冷却获得下贝氏体组织的热处理工艺。V临图7.1在C曲线上表示淬火临界冷速上一页下一页MB下7.1淬火方法及工艺参数的确定47.1.1淬火方法1.单介质淬火2.双介质淬火3.分级淬火4.贝氏体等温淬火时间温度A1MsK02004006007001234图7.2不同淬火方法示意图上一页下一页

1.单介质淬火法

特点：这种淬火方法简便、经济，易于掌握。工件表面与中心的温差较大，易于造成较大的热应力和组织应力，引起变形和开裂。适用于形状简单的工件淬火。5图7.3单介质淬火法上一页下一页2.双介质淬火法特点：先快冷可避免过冷奥氏体的分解；后慢冷可使马氏体转变在冷却能力小的介质中进行，减少变形开裂；必须严格控制工件在水中的停留时间。适用于尺寸较大的碳素钢工件。6图7.4双介质淬火法上一页下一页

3.分级淬火法

特点：分级保温使整个工件温度趋于均匀，热应力降低；表面与心部马氏体转变的不同时性明显减小；恒温停留引起的奥氏体稳定化增加残余奥氏体量，可减少马氏体转变时引起的体积膨胀。马氏体转变在冷却能力小的介质中进行可减小应力；工艺过程易于控制；适用于尺寸较小的工件，如刀具、量具和要求变形很小的精密工件。7图7.5分级淬火法上一页下一页“分级”温度在MS点以下的分级淬火特点除具有上述特点外，形成的部分马氏体组织在等温过程中发生回火转变，使产生的组织应力减小；适于较大工件的淬火。8图7.6马氏体等温淬火法上一页下一页4.等温淬火法

特点获得较高强韧性的贝氏体，同时淬火变形较小。适宜于处理形状复杂、尺寸较小的精密工具和重要的机械零件，如模具、刀具、齿轮等。

9图7.7贝氏体等温淬火法大尺寸截面的零件在冷却能力较低的介质中等温时，其心部由于温度较高容易发生珠光体转变。10亚共析钢：AC3+30~50℃淬火组织：M＋Ar共、过共析钢：AC1+30~50℃淬火组织：(共)

M＋Ar(过)M＋Fe3C球状＋Ar7.1.2淬火工艺参数的确定图7.8淬火温度示意图

1.加热温度Ac1+30～50℃Ac3+30～50℃含碳量温度AA+Fe3C0.77%上一页下一页7.1.2.1普通淬火加热温度低于ACCM的有利影响由于淬火组织中有粒状渗碳体的存在，不但不降低钢的硬度，反而可提高耐磨性；加热温度低于Accm使奥氏体的含碳量低，有利于减少淬火变形和开裂倾向。加热温度较低，奥氏体晶粒很细，淬火后可得到细小的(隐针)马氏体组织，使钢具有较好的机械性能。11上一页下一页加热温度高于ACCM时的不利影响：Fe3C全部溶入A→A中碳含量↑→Ms点↓→Ar量↑→硬度↓→耐磨性↓A晶粒粗化→粗大M→形成显微裂纹的倾向↑加热温度高，钢的氧化、脱碳加剧，同时还缩短炉子的使用寿命。12上一页下一页

2.淬火保温时间

指工件装炉后，从炉温回升到淬火温度时起算，直到出炉为止所需要的时间。保温时间包括工件透热时间和组织转变所需的时间。

影响保温时间的因素

（1）钢的成分碳及合金元素含量↑→导热性↓→保温时间↑合金元素比碳扩散慢，延缓钢的组织转变。故高碳钢比低碳钢、合金钢比碳素钢、高合金钢比低合金钢的保温时间要长些。13上一页下一页

（2）工件的形状与尺寸相同材料与形状的工件，当加热条件相同时，保温时间将随其尺寸增大而延长。形状复杂或尺寸较大的碳素工具钢及合金工具钢工件，需在淬火加热前采取预热，缩短工件在高温的保温时间。14

（3）加热介质在一般生产中，以铅浴炉加热速度为最快，盐浴炉次之，空气电阻炉为最慢。当其它条件相同时，三者的保温时间(t)之比大致为1/3：1/2：1。

上一页下一页（4）装炉情况

工件在炉中的放置及排列情况对其受热条件有明显影响，故装炉情况不同，其保温时间也不同。（5）炉温

提高炉温是缩短加热保温时间的有效措施之一。该法是将工件放入比正常加热温度高出约100℃左右的炉内进行加热；为防止过热，须严格控制加热保温时间。保温时间为加热系数与有效厚度的乘积。15上一页下一页

3.冷却方式基本原则

首先，应保证工件淬入时得到最均匀的冷却；其次，应以最小阻力方向淬入；此外，考虑工件的重心稳定。16操作方法

①厚度不均的工件，厚的部分先淬入；②细长工件一般垂直淬入；③具有闭腔或盲孔的工件应使腔口或孔向上淬入；④截面不对称的工件应以一定角度斜着淬入。录像上一页亚温淬火对于低、中碳合金钢，淬火温度:Ac3～Ac1之间。研究表明，在这一温度区间淬火，可降低钢的脆性转化温度，减小回火脆性及氢脆敏感性，甚至使钢的硬度、强度及冲击韧性比正常淬火还略有提高。亚温淬火能够改善亚共析钢的韧性，减小回火脆性的原因可能是：

1)获得了塑性较高的残余铁素体；

2)使产生脆化的有害杂质原子(如P、Si、Sb等)在残余铁素体中富集，因而减少了在奥氏体晶界处偏聚的机会；

3)所得奥氏体的晶粒比通常完全淬火的奥氏体晶粒更为细小。17上一页下一页7.1.2.2等温淬火工艺

目的：获得强韧性高的下贝氏体1.淬火加热温度加热温度一般比普通淬火时要高30～80℃。

2.等温温度与等温时间由钢的机械性能要求确定。如要求硬度、强度愈高，则等温温度愈低。等温时间根据钢的C曲线估算。18上一页下一页3.等温介质熔融硝盐或碱。对工件的最大厚度有一定限制，超过这一限制，其性能将达不到技术要求。7.1.3冷处理

将淬火后已冷到室温的工件继续深冷至零下温度，使淬火后保留下来的残余奥氏体继续向马氏体转变，以减少或消除残余奥氏体。通常冷处理达到-60～-80℃即可满足需要。19上一页下一页冷处理的目的：提高其硬度和耐磨性；保证其尺寸的稳定性；冷处理应在淬火后及时进行，否则会降低冷处理的效果。

适用范围：

高碳合金工具钢；渗碳或碳氮共渗的结构钢零件。20上一页下一页？21图7.9钢的理想淬火冷却速度7.2淬火介质时间温度A1MsKvMf上一页下一页22例如：水、油、盐水、碱水等。7.2.1淬火介质的分类按物理特性分为两大类1.淬火时发生物态变化

淬火介质的沸点大都低于工件的淬火加热温度，所以当赤热工件淬入其中后，它便会汽化沸腾，使工件剧烈散热。此外，在工件与介质的界面上还可以辐射、传导、对流等方式进行热交换。上一页下一页

淬火介质的沸点高于工件的淬火加热温度，所以当赤热工件淬入其中时，它不会汽化沸腾，而只在工件与介质的界面上，以辐射、传导和对流的方式进行热交换。23

2.淬火时不发生物态变化例如：熔盐、熔碱、熔融金属等。上一页下一页对淬火介质的要求：无毒、无味、经济、安全可靠；不易腐蚀工件，淬火后易清洗；成分稳定，使用过程中不易变质；在过冷奥氏体的不稳定区域应有足够的冷却速度，在低温马氏体区域冷却速度缓慢，以保证淬火质量；在使用时，介质黏度应较小，以增加对流传热能力和减少损耗。24上一页下一页1.冷却特性淬火介质的冷却特性是指试样温度与冷却时间或试样温度与冷却速度之间的关系。冷却特性的测定通常是采用导热率很高的银球试样，将其加热后迅速置入淬火介质中，利用银球中心的热电偶测出其心部温度随冷却时间的变化。257.2.1.1有物态变化的淬火介质图7-10(a)为银球试祥及冷却特性曲线上一页下一页试样介质热电偶（1）蒸汽膜阶段当工件进入介质的一瞬间，周围介质立即被加热而汽化，在工件表面形成一层蒸汽膜，将工件与液体介质隔绝。由于蒸汽膜的导热性较差，故工件的冷却速度较慢，如图7-10(b)中AB段。此阶段，由于工件放出的热量大于介质从蒸气膜中带走的热量，故膜的厚度不断增加。但随着冷却的进行，工件温度不断降低，膜的厚度及其稳定性也逐渐变小，直至破裂而消失，这是冷却的第一阶段。26图7-10(b)试样温度与冷却时间的关系2.冷却机理上一页下一页冷速缓慢冷速增大冷速减缓

（2）沸腾阶段当蒸汽膜破裂后，工件即与介质直接接触，介质在工件表面激烈沸腾，通过介质的沸腾并不断逸出气泡而带走了大量热量，使冷却速度变快，如图7-10(b)中BC段。沸腾阶段前期冷速很大，随工件温度下降，其冷速逐渐减慢，此阶段一直要持续到工件冷至介质的沸点时为止，这是冷却的第二阶段。（3）对流阶段当工件冷至低于介质的沸点时，则主要依靠对流传热方式进行冷却，这时工件的冷速甚至比蒸汽膜阶段还要缓慢，如图7-10(b)中CD段。随着工件表面与介质的温差不断减小，冷却速度愈来愈小，这是冷却的第三阶段。27上一页下一页特点：

28上一页下一页（1）水

3.常用淬火介质水廉价易得，无污染；图7-10(c)冷却速度与试样温度的关系降温由温度—时间曲线换算求得冷却速度—温度关系曲线。冷却能力对水温的变化敏感，水温升高，冷却能力急剧下降，故使用温度一般为20～40℃，最高不宜超过60℃；在马氏体转变区的冷速大，易使工件严重变形甚至开裂；水中混入不溶或微溶杂质(如油、肥皂等)会显著降低其冷却能力，使工件淬火后易于产生软点。29上一页下一页

原因--这些外来质点作为形成蒸汽的核心，将加速蒸汽膜的形成并增加膜的稳定性，所以当水中混入这些杂质时，工件淬火后易于产生软点。

（2）盐水

特点：普遍采用的是食盐水溶液(10%NaCl)，可使高温(650～550℃)区间的冷却能力提高约为水的10倍，可避免过冷奥氏体的高温分解；其原因是蒸汽膜因加入盐而提早破裂。通常将蒸汽膜破裂的温度，亦即进入沸腾阶段的温度称为特性温度。盐水的特性温度比纯水高。盐水冷却能力受温度的影响较纯水小，盐水的使用温度一般为60℃以下。在低温(200～300℃)区间冷速仍很大。30上一页下一页特点：常用的5～15％苛性纳(NaOH)水溶液在高温区间的冷却能力比盐水还大，在低温区间的冷却能力与盐水相近。能与已氧化的工件表面作用析出氢气，使氧化皮易于脱落．淬火后工件呈银灰色，表面较洁净，一般不需清理，故又称为光亮淬火。苛性纳对工件及设备的腐蚀较严重，淬火时有刺激性气体产生，对皮肤有腐蚀性。31上一页下一页(3)碱水

（4）油32上一页下一页淬火用油分为植物油与矿物油两大类。植物油如豆油、芝麻油等，虽有较好的冷却特性，但因易于老化，价格昂贵等缺点，已为矿物油所取代。主要优点：油的沸点一般比水高150～300℃，其对流阶段的开始温度比水高很多，由于一般在钢的Ms点附近已进入对流阶段，故低温区间的冷速远小于水，将有利于减少工件的变形与开裂倾向。主要缺点：高温区间的冷却能力很小，仅为水的1/5～1/6。只能用于合金钢或小尺寸碳钢工件的淬火。此外，油经长时间使用还会发生老化，故需定期过滤或更换新油等。提高油温可降低粘度，增加流动性，因而可提高其冷却能力。油温一般应控制在60～80℃，最高不超过100～120℃（即油的工作温度应保持在闪点以下100℃左右，闪点是指油表面的油蒸汽和空气混合时与火接触面出现蓝色火苗闪光的温度，油温到达闪点后，就有着火的危险)，以免着火。33上一页下一页7.2.1.2无物态变化的淬火介质34

多用于分级淬火及等温淬火。其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。

常用的硝盐浴及碱浴上一页下一页7.2.2其它新型淬火介质

1.过饱和硝盐水溶液

该淬火剂综合了盐水和油的优点，在高温区冷却能力小于盐水大于油，而在低温区其冷却能力与油相近。

2.水玻璃淬火剂

使用温度30～65℃。其冷却能力介于水与油之间，性能稳定，冷速可调节，可作为淬火油的代用品；缺点对工件表面有一定的腐蚀作用。

3.氯化锌—碱水溶液淬火剂

使用温度范围为20～60℃。高温区冷速比水快，低温区冷速比水慢，淬火后工件变形小，表面较光亮，适用于中小型形状复杂的中、高碳钢制工具的淬火。35上一页下一页4.合成淬火剂

主要成分是0.1～0.4％聚乙烯醇水溶液，附加少量的防腐剂(苯甲酸钠)、防锈剂(三乙醇胺)及消泡剂(太古油)。使用温度为25～45℃。这种淬火剂的特点是：高温区冷速与水相近，低温区冷速比水要慢，淬火时在工件表面形成凝胶状膜，使沸腾与对流期延长，该膜在以后冷却中会自行溶解。提高合成淬火剂的浓度可使冷却能力下降。这种淬火剂的冷速可调，无毒、无臭、不燃，具有一定的防腐、防锈、消泡能力；目前广泛用于碳素工具钢、合金结构钢、轴承钢等多种材料的淬火。例如，对形状复杂的碳钢工件，在感应加热后采用这种合成淬火剂喷射淬火，可避免喷水易裂及喷乳化液硬度过低等缺点。36上一页下一页5.聚醚淬火剂该淬火剂主要成分为环氧乙烷与环氧丙烷。它的特点是能以任何比例互相溶解，故可通过调节浓度来控制冷却速度，因而有万能淬火剂之称。主要缺点是价格昂贵。37上一页下一页7.3钢的淬透性7.3.1淬透性的意义

38上一页下一页图7.10工件截面上各处的冷却速度39图7.11工件淬硬层与冷却速度的关系心部表面非马氏体区马氏体区冷速V淬硬区与未淬硬区示意图时间温度A1MSK临心V表工件截面上不同冷却速度上一页下一页VV钢的淬透性是指奥氏体化钢在淬火时获得淬硬层深度的能力，或者说是获得马氏体的能力。淬硬层深度是指从表面至半马氏体(50%)组织区的距离。

40上一页下一页图7.16冷却速度对硬度和组织的影响

钢的淬透性意义就在于其决定了具有一定尺寸和化学成分的钢件在某种介质中淬火能否得到全部马氏体的性能。1.淬透性与淬硬层深度两者区别淬透性是钢的一种固有属性，其大小用规定条件下的淬硬层深度表示。相同奥氏体化温度下的同一钢种，其淬透性是确定不变的。41上一页下一页淬透性高低取决于其淬火临界冷速的大小，而淬火临界冷速的大小取决于过冷奥氏体的稳定性。淬透性不随工件的形状、尺寸和介质的冷却能力而变化。淬硬层深度是工件在某一具体条件下得到的数值，用表面至半马氏体组织区的距离表示，淬硬层深度不是确定不变的；淬硬层深度除与钢的淬透性有关外，还受工件尺寸、淬火介质的冷却能力等外部因素的影响。42上一页下一页

2.淬硬性与淬透性

淬硬性是指钢在正常淬火条件下达到的最高硬度，即钢在淬火时的硬化能力。淬硬性主要与钢中的碳含量有关，更确切地说，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的碳含量，与合金元素的含量关系不大。一般来说，奥氏体中固溶的碳量愈高，淬火后马氏体的硬度也愈高。淬硬性与淬透性的含义不同，淬硬性高的钢，其淬透性不一定高，而淬硬性低的钢，其淬透性不一定低。43上一页下一页

3.淬透性的实用价值是正确选用钢材和制订热处理工艺的重要依据之一。44图7.12淬透性对调质后钢的力学性能的影响表面表面中心HRC0.2ak表面表面中心0.2akHRC45推断钢材的尺寸效应(随工件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象叫做尺寸效应)。图7.13工件截面尺寸对淬透层深度的影响上一页下一页7.3.2淬透性的确定方法

1.临界淬火直径法定义－指钢在某种淬火介质中能够完全淬透(心部马氏体的体积分数为50％)的最大直径。测量方法－用不同直径的圆棒试样在某种介质中淬火后，沿试样截面测量硬度分布，找出其中心部位达到半马氏体区硬度的试样直径，即为钢在该淬火介质中淬火时的临界淬火直径(Dc)。显然，Dc随介质的冷却能力而变，但对于同一种钢其淬透性是唯一的，并不随冷却条件改变。在相同冷却条件下，Dc越大，钢的淬透性越好。

46上一页下一页472.末端淬火法采用Ф25×100mm的标准试样，加热至规定温度奥氏体化后，迅速放入试验装置中喷水冷却。图7.14末端淬火设备上一页下一页试样冷却后沿其轴向磨平两侧，从试样末端起每隔1.5mm测量一次硬度，得到钢的淬透性曲线。

48图7.15淬透性曲线的测定上一页下一页4950图7.1640Cr钢的淬透性带上一页下一页

3.淬透性的表示方法

其中J表示末端淬火的淬透性，d表示距水冷端的距离，HRC为该处半马氏体的洛氏硬度值。

表示在淬透性带上距末端6mm处的硬度(半马氏体)为40HRC。>517.3.3淬透性曲线的应用

(1)确定工件截面上的硬度分布

例如：有一直径50mm的轴，材料40MnB钢，求水淬后截面上的硬度分布。已知条件：淬火时圆棒直径及其截面各处的冷却速度与末端淬火距离的关系40MnB淬透性曲线52上一页下一页53图7.17淬火时圆棒直径及其截面各处的冷却速度与末端淬火距离的关系(a)静水(b)静油中淬火上一页下一页找出该轴沿截面各点处冷速的变化所对应的末端淬火试样至水冷端的距离54图7.1840MnB淬透性曲线图7.19Ф50mm的40MnB钢轴水淬后截面上的硬度分布上一页下一页由40MnB钢的淬透性曲线查出距水冷端各点处的硬度。距水冷端各点处的硬度即为从试样表层至中心的硬度,由此绘出曲线。55（2）根据硬度要求选择钢的热处理工艺

例如:用40钢制造Ф45mm的轴，要求淬火后在3/4R处有80％马氏体组织，在1/2R处的硬度不低于40HRC，问采用油淬是否合适?图7.20钢的淬火硬度与含碳量的关系上一页下一页56图7.21用淬透性曲线选择钢热处理工艺图解油淬：3/4R处的硬度值38HRC低于要求的47.5HRC(80%M)；1/2R处的硬度值27HRC低于40HRC。

故油淬不能满足零件要求。水淬：能满足零件要求。小结淬透性57用规定条件下的淬硬层深度度量主要决定于淬火临界冷速→A过稳定性淬硬性淬火时的硬化能力主要决定于钢的含碳量(与合金元素含量关系不大)上一页下一页淬透性的应用（1）确定工件截面上的硬度分布（2）根据硬度要求选择钢的热处理工艺

58上一页下一页7.4淬火缺陷及其防止7.4.1淬火内应力59内应力热应力组织应力由淬火钢件内外温差导致热胀冷缩不一致而引起。由钢件内外温差造成组织转变不同时，引起内外比容变化而产生。当内应力>屈服强度→工件变形当内应力>抗拉强度→工件开裂上一页下一页

1.热应力

60图7.21圆柱试样在A1以下急冷时热应力的变化表面冷却初期：表面先冷却收缩，对心部产生压应力；而心部反抗表面的收缩对表面产生拉应力。在oa段，表层的拉应力和心部的压应力随冷却而增大；冷却中期：在ab段，心部开始比表层有更大的收缩，使表层所受的拉应力和心部所受的压应力趋于减小；直到bc段某一时刻，表层和心部胀缩差别减至零；冷却后期：cd段，表层金属的冷却和体积收缩已经终止，心部金属继续冷却并产生体积收缩，此时心部会受到表层的牵制作用而受拉应力，冷硬状态的表层则由于心部收缩而受到压应力。当整个零件冷至室温时，内外温差消失，冷却后期的应力状态被残留下来。61上一页下一页图7.21圆柱试样在A1以下急冷时热应力的变化表面热应力的变化规律：冷却前期，表层受拉，心部受压；冷却后期，表层受压，心部受拉。零件淬火冷却至室温时，由热应力引起的残余应力表现为表层受压，心部受拉的应力状态。冷却速度↑→截面温差↑→热应力↑

在相同冷却介质条件下，工件加热温度越高、截面尺寸越大、且钢材导热性越差和线膨胀系数越大，工件内外温差越大，则热应力越大。62上一页下一页淬火初期：零件表层快速冷却至Ms点以下先转变成马氏体而膨胀，此时心部仍为奥氏体，体积不发生变化。因此,心部阻止表层体积膨胀使零件表面处于压应力状态，而心部处于拉应力状态。继续冷却时：零件表面马氏体转变基本结束，体积不再膨胀，而心部温度才下降到Ms点以下，开始发生马氏体转变，心部体积要膨胀。此时表面已形成一层硬壳，心部体积膨胀将使表面受拉应力，心部则受压应力。这种应力状态将一直保留到室温而成为零件中的残余内应力。组织应力的变化规律：冷却初期，表层受压，心部受拉；冷却后期，表层受拉，心部受压，即组织应力的方向及其变化规律与热应力相反。63上一页下一页

2.组织应力

7.4.2淬火变形

7.4.2.1热应力、组织应力和比容差效应所造成的变形趋势

1.热应力造成的变形趋势使工件沿最大尺寸方向收缩，沿最小尺寸方向胀大，即力图使工件的棱角变圆，平面凸起，变得趋于球状，其形状好像一个真空中受内压的容器。64上一页下一页返回回主页

几何形状变化(由热应力和组织应力引起)淬火变形体积变化(由组织转变引起)

65上一页下一页图7.22圆柱体在热应力作用下的变形趋势2.组织应力引起的变形趋势66图7.23圆柱体在组织应力作用下的变形趋势

其变形趋势恰好与热应力相反，工件沿最大尺寸方向伸长，沿最小尺寸方向收缩，力图使工件棱角突出，平面内凹，其外形好像一个真空中承受外压的容器。

3.比容差效应造成的变形趋向

由组织转变引起的比容变化总是使工件的体积在各个方向上作均匀的胀大或缩小。如果热处理后组织中马氏体量越多，或者马氏体中碳含量越高，则其体积胀大就越多；如果残余奥氏体量越多，则体积胀大就越少。通过热处理控制马氏体与残余奥氏体的相对量来控制其体积变化，使体积既不胀大，也不缩小。67上一页下一页7.4.2.2影响淬火变形的因素1.钢的淬透性淬透性好，可使用冷却较为缓和的淬火介质，其热应力就相对较小；淬透性好，工件易淬透，其组织应力和比容差效应的作用相对较大，则以组织应力造成的变形为主。钢的淬透性较差，热应力对变形的作用就较大。淬火工件的变形与淬硬层深度有密切关系，在完全淬透的情况下，其长度增加。如果因尺寸大而未淬透，则其长度反而缩小。68上一页下一页

2.奥氏体的化学成分69上一页下一页Ms点愈高，组织应力对变形的影响就愈大。这是因为Ms点较高，开始发生马氏体转变时工件的温度较高，尚处于较好的塑性状态，在组织应力作用下易于变形。Ms点愈低，热应力对变形的影响愈大。这是由于工件温度较低使塑性变形抗力增大，加之残余奥氏体量较多，工件易于保留由热应力引起的变形趋势。低碳钢(≤0.25%C)淬火后一般表现为以热应力为主的变形特征。这是因为低碳马氏体的比容较小，组织应力小，所以尽管其Ms点高，基本上还是热应力对变形起主导作用。中碳钢(0.25%<C≤0.6%)淬火后一般表现为以组织应力为主的变形特征。这是因为中碳钢马氏体的比容比低碳钢大，尽管Ms点有所降低，但仍较高，故在组织应力作用下易于变形。在未淬透的情况下，组织应力引起的变形减小，也可能出现以热应力为主的变形特征。高碳钢(>0.6%C)在淬不透的情况下表现为以热应力为主的变形特征。但在全部淬透时，由于马氏体的比容很大，尽管Ms点相当低(热应力相当大)，但仍是组织应力起主导作用。钢中的合金元素含量增加，钢的淬透性增强，故淬火变形较小。70上一页下一页3.淬火加热温度

淬火加热温度提高，不仅使热应力增大，而且由于淬透性增加，也使组织应力增大，故将导致变形增大。4.淬火冷却速度

冷却速度愈大，则淬火内应力愈大，淬火变形也愈大。但热应力引起的变形主要取决于Ms点以上的冷却速度，而组织应力引起的变形主要取决于Ms点以下的冷却速度。71上一页下一页

5.原始组织

钢的带状组织、成分偏析以及碳化物网的存在等易于在加热时获得成分不均匀的A，故淬火后变形量增加；比容小的粒状珠光体比片状珠光体淬火后的变形量要小。72上一页下一页

一般来说，形状简单、截面对称的工件，淬火变形较小；而形状复杂、截面不对称的工件，淬火变形较大。

7.淬火前的残余应力大小及分布

机械加工、焊接、校正等均能产生残余应力，淬火前未进行退火消除应力，则淬火后变形将增加。6.工件形状

7.4.3减少淬火变形开裂的措施1.正确选材和合理设计工件形状选材－对于形状复杂、截面尺寸相差悬殊的工件最好选用淬透性较高的合金钢，使之能在缓冷的淬火介质中冷却，以减小内应力。工艺选择－对形状复杂且精度要求较高的模具、量具等，不仅要选用低变形钢(如CrWMn，Crl2MoV等)，并采用分级或等温淬火。工件设计－应尽量减少截面厚薄悬殊、避免薄边尖角，在零件厚薄交界处尽可能平滑过渡；尽量减少轴类的长度与直径的比；对较大型工件，宜采用分离镶拼结构以及尽量创造在热处理后仍能用机械加工修整变形的条件。73上一页下一页

2.采用适当的预备热处理锻造毛坯后－进行适当的预备热处理(如正火、退火、调质处理、球化处理等)，以适应机械加工和最终热处理的要求。在粗、精加工之间或淬火之前－对于某些形状复杂、精度要求较高的工件需先进行消除应力退火。

3.采用合适的热处理工艺应尽量做到加热均匀，以减小加热时的热应力；对大型锻模及高速钢或高合金钢工件应采用预热。

74上一页下一页选择合适的淬火加热温度。一般情况下应尽量选择淬火下限温度。但对于薄壁件适当提高淬火温度对抵消以组织应力为主的变形也有一定的作用。正确选择淬火介质和淬火方法。在满足性能要求的前提下，应选用较缓和的淬火介质，或采用分级淬火、等温淬火等方法。在Ms点以下要缓慢冷却。此外，从分级浴槽中取出空冷时，必须冷到40℃以下清洗，否则也易开裂。淬火后必须及时回火，尤其是对形状复杂的高碳合金钢工件更应特别注意。75上一页下一页767.4.4其它淬火缺陷及其防止1.氧化与脱碳原因：加热时，炉内氧化气氛(O2、CO2、H2、H2O蒸汽)与钢材表面的铁或碳相互作用引起。措施：盐浴炉、保护气氛、真空加热或在工件表面涂保护剂。

在空气介质中加热，可