第七章-钢的热处理工艺-2-淬火(精品 值得参考)
钢的热处理工艺课件
渗碳与渗氮的工艺特点
名称 处理温度 处理时 处理后是否 ( ℃ ) 间 ( h ) 需要热处理
渗碳 900～950 3～9 需要 渗氮 500～600 20～50 不需要
热处理新技术简介
可控气 氛热处
理电子束 表面淬火 Nhomakorabea真空热处 理
激光热处 理
形变热处 理
化学热处 理
1.可控气氛热处理
在炉气成分可控的热处理炉内进行的热处理称为可控 气氛热处理。在热处理时实现无氧化加热是减少金属氧 化损耗，保证制件表面质量的必备条件。
3)生产特点: 淬火件的质量好; 工件变 形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易 控制;生产率高。设备投资大,不适 于复杂形状零件和小批量生产。
2.火焰加热表面淬火
1)火焰加热表面淬火的基本方法
2)火焰加热表面淬火的特点:
•设备简单, 操作方便, 成本低。 •淬火质量不稳定。 •适于单件、小批量及大型零件的生产。
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesd ay , December 08, 2020 天生我材必有用，千金散尽还复来。1 0:36:33 10:36:3 310:36 12/8/20 20 10:36:33 AM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.810:36:3310 :36Dec -208-D ec-20 得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。10:36:3310:3 6:3310:36Tues day , December 08, 2020 安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 820.12. 810:36:3310:3 6:33De cember 8, 2020 加强自身建设，增强个人的休养。202 0年12 月8日上 午10时 36分20 .12.820 .12.8 扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年12 月8日星 期二上 午10时 36分33 秒10:3 6:3320. 12.8 做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 2月上 午10时3 6分20. 12.810:36December 8, 2020 时间是人类发展的空间。2020年12月8 日星期 二10时 36分33 秒10:3 6:338 December 2020 科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午1 0时36 分33秒 上午10 时36分1 0:36:33 20.12.8 每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12. 820.12. 810:36 10:36:3 310:36:33Dec- 20 人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 2月8日 星期二 10时36 分33秒 Tuesday , December 08, 2020 感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 12.8202 0年12 月8日星 期二10 时36分 33秒20 .12.8
热处理淬火工艺规范
热处理车间淬火工艺规范一、调质1.1 调质定义为了达到产品的工艺硬度要求，得到回火索氏体，得到良好的强韧性，提高使用性能和寿命，因此曲轴和连杆产品需进行调质处理。
调质，即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能。
1.1.1 淬火的定义淬火是将钢加热到临界温度Ac3 （亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺也称为淬火。
1.1.2淬火的目的淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
1.1.3回火的定义回火是工件淬硬后加热到Ac1 （加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
4.1.1低温回火：工件在150~250C进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性，回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。
应用范围：主要应用于各类高碳钢的工具、刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
4.1.2中温回火：工件在350〜500 C之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。
回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。
应用范围：主要用于弹簧、发条、锻模、冲击工具等。
4.1.3高温回火：工件在500~650C以上进行的回火。
钢的热处理工艺知识大全
钢的热处理工艺知识大全热处理是将固态金属或合金采用适当的方式加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
热处理工艺它能提高零件的使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命，此外，热处理还可改善工件的工艺性能、提高加工质量、减小刀具磨损。
钢的热处理方法可分为：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。
热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组成的，因此，热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中的曲线图表示，如下图所示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
一、退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺称为退火。
退火的主要目的是：(1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
(2)细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备。
（3）消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
（1）完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体化（AC3 以上30〜50C）,随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。
在完全退火加热过程中，钢的组织全部转变为奥氏体，在冷却过程中，奥氏体变为细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体），从而达到降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力的目的。
完全退火主要用于中碳钢及低、中碳合金结构钢的铸件、锻件、热轧型材等，有时也用于焊接结构件，过共析钢不宜采用完全退火，因过共析钢完全退火需加热到AS以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能变坏。
（2）球化退火是将钢加热到AG以上20〜30C,保温一定时间，以不大于50C /H的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。
球化退火适用于共析钢及过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢在锻造加工后进行球化退火，一方面有利于切削加工，同时为最后的淬火处理作好组织准备。
常用钢的处理热工艺，正火、退火、淬火、回火的基础知识
常用钢的处理热工艺，正火、退火、淬火、回火的基础知识摘要：常用钢的处理热工艺,正火、退火、淬火、回火的基础知识1.正火的基本概念正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~50℃,共析钢加热到Ac1...常用钢的处理热工艺,正火、退火、淬火、回火的基础知识1. 正火的基本概念正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~50℃,共析钢加热到Ac1+30~50℃,过共析钢加热到Ac cm+30~50℃保温后空冷的工艺。
正火比退火冷却速度大。
正火的目的:(1)对于低、中碳钢(≤0.6%C),目的与退火的相同。
(2)对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化退火作组织准备。
(3)普通件最终热处理。
要改善切削性能,低碳钢用正火,中碳钢用退火或正火,高碳钢用球化退火。
2. 退火的基本概念将钢件加热至高于或低于钢的临界温度,经适当保温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
退火的目的:(1)调整硬度,便于切削加工。
适合加工的硬度为170-250HB;(2)消除内应力,防止加工中变形;(3)细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
退火的种类很多,常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。
3. 淬火的基本概念将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上(30～50)℃,保温后在水或油中快速冷却的操作工艺称为淬火。
一般是为了获得马氏体组织,随后再配合适当的回火,以获得多种多样的使用性能。
碳钢的淬火温度主要由钢中的含C量根据Fe-Fe3C相图来确定,如图所示为淬火加热温度范围。
在对金属进行淬火处理时,需要将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却。
可根据淬火的冷却速度进行区分,常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
常用的淬火方法包括单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法。
4. 回火的基本概念回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温适当时间后,置于空气或水中冷却的工艺。
钢材各种热处理工艺流程
钢材各种热处理工艺流程
1.退火
-目的：降低钢材硬度，改善切削加工性能，消除内应力，细化晶粒，改善机械性能。
-步骤：将钢材加热到预定的温度（一般是低于临界温度Ac1或Ac3），然后在炉内保温一段时间，使内部组织均匀化，最后缓慢冷却，一般为空冷或炉冷。
2.正火
-目的：细化晶粒，改善组织，提高机械性能，为后续加工或进一步热处理作准备。
-步骤：将钢材加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温使组织完全奥氏体化，然后出炉在空气中冷却，得到珠光体组织。
3.淬火
-目的：大幅提高钢材的硬度和强度。
-步骤：将钢材加热到超过临界温度（如Ac3），保持足够时间使组织全部转变为奥氏体，随后迅速放入淬火介质中（如油、水或盐浴等）冷却，使奥氏体快速转变为马氏体或贝氏体组织。
4.回火
-目的：调整钢材的硬度和韧性，降低脆性，稳定组织，提高机械性能。
-步骤：淬火后的钢材再次加热到低于临界温度的某一温度区间，保温后缓慢冷却，使过高的硬度降低，提高韧性。
5.调质处理
-目的：综合提高钢材的强度和韧性。
-步骤：先进行淬火处理，然后进行回火处理，通过两次热处理的组合优化钢材的综合机械性能。
6.表面硬化处理
-包括火焰淬火、感应淬火、渗碳、氮化、氰化、碳氮共渗等方法，目的是只硬化钢材表面而不改变心部组织，以达到表面高硬度和心部高韧性的要求。
7.固溶处理
-主要用于合金材料，如铝合金、镁合金、不锈钢等，目的是将合金元素充分溶解到基体中，形成均匀的固溶体，然后通过时效处理强化材料。
高速钢的热处理工艺
高速钢的热处理工艺
高速钢的热处理工艺主要包括两个步骤：回火和淬火。
1. 回火：高速钢冷却后，需要进行回火处理，目的是通过加热和保温使其硬度和韧性达到最佳平衡。
高速钢的回火温度通常在500C-600C之间，保温时间取决于钢材的类型和尺寸，一般为1-2小时。
回火温度和保温时间的选择是根据具体材料和要求决定的。
2. 淬火：在高速钢回火处理完成后，需要进行淬火以增加其硬度。
淬火温度通常在1100C-1200C之间，根据钢材的类型和要求决定。
在淬火过程中，需要将高速钢迅速加热到淬火温度，并保持在该温度下一段时间，通常为30分钟到1小时，然后迅速冷却至室温。
冷却方式可以通过水淬或油淬等方式实现，具体采用哪种方式也根据具体条件和材料要求决定。
高速钢的热处理工艺需要根据具体的钢材类型、要求和工艺条件进行选择和优化，以达到理想的性能和使用效果。
第七章钢的淬火
钢的热处理（原理和工艺）第七章第七章 钢的淬火主讲教师 从善海材料与冶金学院 金属材料工程系2. 淬火的目的：1）加热温度必须高于临界点以上； 2）冷却速度必须大于临界冷却速度。
1）提高工件的机械性能，如：强度↗，硬度↗。
2）增加工件的耐磨性，如：轧辊、齿轮、轴承、工具、 量具都要淬火， 才能经久耐用。
3）提高工件的强韧性和弹性，如弹簧、汽车板簧等。
4）使工件某些特殊的物理、化学性能，如磁钢和不锈 钢，改善其磁性和而磨性等。
3. 淬火的必要条件即：把已奥氏体化的工件直接淬入单一淬火介质中的方法。
特点：（1）可利用热加工余热（锻造、铸造、 渗C）直接淬火。
（2）操作简单、经济，适合大批作业，应用最为广泛。
（3）碳钢用水淬、盐水淬；合金钢用油淬。
优点：操作简便；将加热工件淬入温度稍高于或稍低于钢的Ms点温度的液体介质（盐浴或碱浴）中，保持适当时间（工件内外温度达到介质温度）后取出空冷，以获得M组织的淬火工艺（见下图）。
3）分级淬火表3-2 零件有效厚度的确定淬火油、光亮淬火油、真空淬火油等。
图3-19工件正确淬火浸入方式实际淬火介质的冷却曲线，大多不能同时具备上述状态。
淬火介质在淬火工艺中起着重要作用，了解它极为重要。
2）沸腾阶段）沸腾阶段----BC ----BC ----BC段段3）对流阶段）对流阶段----CD ----CD ----CD段段图3-5 冷却机理示意图1）蒸汽膜阶段----AB 段3.冷却机理 冷却过程大致可分三个阶段静止水的冷却能力20℃↗80℃时，最大冷速从780℃／S ↘约210℃／S ，约↘4倍，同时最大冷却出现的温度从300℃↘150℃。
可见：水在高温、中温的冷却能力不强，但300℃时却很大。
（3）水温对冷却速度影响很大静止水的冷却能力由C 曲线可知：淬火钢件需要在高、中温区冷速大，特别是在中温550～650℃的鼻尖处，需要快冷，而水却冷速最大，这样一来，即使淬硬，也会使组织应力、热应力很高。
钢的热处理工艺淬火课件
定，从而提高硬度和强度。
改善金属材料的耐磨性
02
淬火能够使金属材料表面形成一层硬化层，提高耐磨性，延长
使用寿命。
实现金属材料的机械性能优化
03
通过不同的淬火工艺和温度控制，可以获得不同性能的金属材
料，以满足不同应用场景的需求。
淬火的应用场景
1 2
制造高强度零件
淬火工艺广泛应用于制造高强度、高硬度的机械 零件，如刀具、模具、轴承等。
一种特殊的淬火方法，将加热后的工件 放入等温盐浴中长时间保温，然后快速 冷却。
VS
详细描述
将加热到淬火温度的工件放入等温盐浴中 ，保持一定时间（通常较长），使工件在 盐浴中缓慢冷却至较低温度，然后迅速取 出进行快速冷却。该方法适用于对工件综 合性能要求较高的场合，如要求高强度和 良好韧性的工件。
REPORT
合金元素的固溶强化
合金元素在钢中的固溶度随温度的降低而减小，在淬火过程中，这些元素会以 过饱和的形式留在奥氏体中，提高钢的强度和硬度。
淬火过程中的组织转变
奥氏体向马氏体的转变
当钢被冷却到Ms点以下时，奥氏体会转变为马氏体，这是一个体积膨胀的过程 ，会导致钢的体积增大。
马氏体的细化
通过控制淬火过程中的冷却速度，可以细化马氏体的晶粒，从而提高钢的强度和 韧性。
淬火是一种通过快速冷却来使钢的相 变温度以下的部分保持奥氏体状态， 而相变温度以上的部分转变为其他相 （如马氏体）的热处理工艺。
急冷减熵
淬火过程中，钢被迅速冷却，导致原 子或分子的热运动减缓，熵值降低， 系统趋向于更稳定的状态。
淬火的化学原理
碳的偏聚
在淬火过程中，碳原子会倾向于在晶体缺陷处偏聚，形成富碳区域，这有助于 提高钢的硬度。
第七章-钢的热处理工艺-2-淬火精讲
应用
适用于各种高碳钢、
渗碳件及表面淬火 适用于
件。
弹簧热处理
广泛用于各种结构件如轴、 齿轮等热处理。也可作为要 求较高精密件、量具等预备 热处理。
● 淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质。
注意：钢不在250～350℃范围内回 火，因为这一温度范围发生低温回 火脆性的温度范围。
回火脆性
回火脆性
例：直径为30mm的45钢和40CrNiMo试样棒，加 热到奥氏体区（840℃），然后用水进行淬火。分 析两根试样棒截面的组织，测定其硬度。
结果：45钢表面组织为M，心部组织为F+S，表面 硬度55HRC，心部硬度仅20HRC，说明45钢试样 棒心部未淬火；
40CrNiMo试样棒表面至心部均为M组织，硬度均 为55HRC，可见40CrNiMo的淬透性比45钢好。
1） 单液淬火法
缺点： 水淬则淬火应力大，容易产生 变形与开裂； 用油淬则不易淬硬，容易产生 软点。
优点： 操作简单，容易实现机械化和 自动化。
适用范围： 小尺寸且形状简单的零件
3 淬火冷却方法
2） 双液淬火法
工艺过程：
先将奥氏体状态的工件在 冷却能力强的淬火介质中 冷却到稍高于Ms点温度 时，再立即转入冷却能力 弱的淬火介质中冷却，直 至完成马氏体转变。
回火脆性：
有些钢在某一温度范围内 回火时，其冲击韧性比 在较低温度回火时还显 著下降，这种脆化现象 称为回火脆性。
回火脆性
一、低温回火脆性 “第一类回火脆性” “不可逆回火脆性”
热处理淬火工艺介绍
热处理淬火工艺介绍热处理是将材料在一定温度下加热，并通过控制冷却速度来改变材料的内部结构和性能的工艺。
其中，淬火是热处理的一种重要工艺，它可以使材料达到更高的硬度和强度，并提高其耐磨性、抗冲击性等机械性能。
下面将详细介绍热处理淬火工艺。
热处理淬火工艺是将材料加热到A3线以上，然后迅速冷却的过程。
其中，A3线是指材料在加热时发生相变的温度。
在淬火过程中，冷却速度通常是非常快的，可以达到几十度每秒，甚至更快。
这种快速冷却会导致材料内部的结构发生变化，从而产生更高的硬度和强度。
淬火的目的是通过快速冷却将材料的基体组织变为马氏体或者贝氏体，从而提高其硬度。
马氏体在内部结构中呈针状或片状分布，具有较高的硬度和强度。
贝氏体则是一种较软的组织，在材料的内部结构中呈条纹状分布。
通过控制淬火工艺的不同参数，可以得到不同的马氏体和贝氏体结构，从而获得不同的材料性能。
热处理淬火的工艺参数包括加热温度、保温时间和冷却介质等。
加热温度是指将材料加热到的温度，通常需要超过材料的临界点。
保温时间是指材料在加热温度下保持一定时间，使其达到均匀加热的状态。
冷却介质可以是水、油或者盐水等，不同的冷却介质会对材料的淬火效果产生影响。
冷却介质的选择要根据材料的类型和要求进行合理选择。
热处理淬火的工艺过程可分为加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将材料加热到设定温度以上，通常需要使用专用的加热设备，如电阻炉或者气体炉。
加热温度要根据材料的类型和要求进行合理选择。
然后，在加热温度下保持一定的时间，使材料达到均匀加热的状态。
保温时间一般根据材料的尺寸和加热温度进行确定。
最后，通过控制冷却速度将材料迅速冷却，使其达到淬火效果。
冷却介质的选择和冷却速度的控制要根据材料的类型和要求进行合理选择。
热处理淬火工艺可以应用于各种金属材料，如钢、铁、铜、铝等。
其中，钢是应用最广泛的材料之一、经过热处理淬火的钢材具有较高的硬度和强度，用于制造各种机械零件和工具等。
钢的淬火工艺
钢的淬火工艺
淬火缺陷 1.淬火畸变与淬火裂纹; 畸变：防止措施, 热校直、冷校直、加压回火修正； 裂纹：报废。 2.氧化、脱碳与过热、过烧； 氧化、脱碳：防止措施, 加热保护； 过热：防止措施 ,重新退火再次淬火； 过烧：报废。 3. 硬度不足； 4.软点：硬度不均； 5.其它组织缺陷
钢的淬火工艺
350∽500 35 45 70
25 30 45
钢的淬火、回火检验
变形检验 量具，试磨 1.平板类零件的平面度，应小于单面留磨量的2/3； 2.轴类零件弯曲变形、其全长圆跳动量应小于直径磨量的1/2； 3.套类零件应保证每边实际磨量不小于0.1 ∽0.15mm。 显微组织检验 显微镜，图片 一般零件可不作显微组织检验。 1.碳素结构钢或合金结构钢零件，淬火马氏体1 ∽6 级为正常组织； 2.碳素工具钢或合金工具钢零件，淬火马氏体≤3级； 3.轴承钢零件淬火后1 ∽3 级合格。 外观检验 目测，显微镜 1.不应有碰伤、麻点、烧伤及裂纹等缺陷； 2.表面应清理干净，不再加工的部位（包括盲孔），不应有锈斑。
3.高温回火(500~650 ℃)：即调质处理，用以获得较高的力学性能。
回火温度的确定 1.根据工件的材料及技术条件来选定； 2.工件的淬火组织、原材料的冶炼情况、回火设备与仪表的情况都直接影响回火的 结果。批量回火件应先少量工件试回火，经检查合格后成批回火，通常淬火温度 高、硬度高时，宜选回火温度的上限，反之选下限。
淬火 清洗
回火 校直 去应力 处理 表面清理 （喷砂） 检验
钢的淬火工艺
淬火前的准备
1.校对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、磕碰伤、锐边、尖角及锈 蚀等影响淬火质量的缺陷； 2.根据图样及工艺要求,明确淬火的具体要求,如硬度、局部淬火范围等； 3.根据淬火要求，选用合适的工夹具或进行适当的绑扎，在易产生裂纹的部位采 取适当的防护措施，如用铁皮及堵孔等； 4.表面不允许氧化、脱碳的工件可用专用涂料防护； 5.大批工件应作首件或小批量试淬，认可后方可进行批量生产，并在生产过程中 经常抽检。
钢的热处理工艺淬火(精品值得参考)课件
THANKS
淬火时间
淬火时间过短或过长都会影响淬火效果，需要根据实际情况进行调整。
淬火介质与冷却方式
淬火介质
淬火介质的冷却能力、化学成分和杂质含量都会影响淬火效果。
冷却方式
采用不同的冷却方式（如油冷、水冷、空冷等）会影响钢的硬度和组织结构，进而影响其力学性能。
05 淬火工艺的优化与创新
新型淬火介质的研究与应用
总结词
新型淬火介质具有更高的冷却速度和更 佳的淬火效果，能够提高钢的硬度和强 度，降低淬火变形和开裂的风险。
VS
详细描述
随着科技的发展，新型淬火介质不断涌现， 如聚合物淬火介质、纳米流体淬火介质等。 这些新型淬火介质具有优异的热物理性能， 能够提供更快的冷却速度和更均匀的冷却 效果，从而提高钢的硬度和强度。
高碳钢的淬火工艺应用
高碳钢是一种碳含量较高的钢材，通常用于制造需要高硬度和耐磨性的 工具和零件。淬火工艺对于高碳钢的性能至关重要，可以提高其硬度和 耐磨性。
在高碳钢的淬火工艺中，通常采用油淬或水淬的方法。油淬是将钢材加 热到高温后迅速放入油中冷却，水淬则是将钢材加热到高温后迅速放入
水中冷却。不同的淬火方法会对钢材的性能产生影响。
钢的热处理工艺淬火(精 品值得参考)课件
• 淬火工艺简介
目 录
• 淬火工艺流程 • 淬火效果的影响因素 • 淬火工艺的优化与创新 • 淬火工艺的实际应用案例
01 淬火工艺简介
淬火的定义与目的
淬火定义
淬火是一种金属热处理工艺，通 过快速冷却的方法使金属获得高 硬度、高耐磨性和高强度等特性。
淬火目的
去除工件表面的油污、锈 迹和杂质，确保工件干净。
矫直工件
对工件进行矫直，确保其 形状和尺寸符合要求。
第7章 钢的淬火(3)
二、淬透性的确定方法
(四)末端淬火法
二、淬透性的确定方法
(四)末端淬火法 (d为至水冷端距离;HRC为该
处的硬度值) HRC J d
三、淬透性曲线的应用
(1)根据淬透性曲线,求出不同直径棒材(或圆柱形工 件)截面上的硬度分布。
三、淬透性曲线的应用
(2)根据对工件ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ硬度要求,应用淬透性曲线选择适当 钢种及其热处理工艺.
三、淬透性曲线的应用
(3)根据淬透性曲线,确定钢的临界淬透直径.
THE END
第七章 钢的淬火
第3节 淬透性
一.淬透性的意义 二.淬透性的确定方法 三.淬透性曲线的应用
一、淬透性的意义
（一）淬硬层与淬透性
未淬透的工件上具有高硬度马氏体组织的这一层称 为”淬硬层”.
淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向 (即钢被淬透的能力),它是钢材固有的一种属性.它取 决于钢的淬火临界冷速的大小.
工件淬硬层深度除取决于钢的淬透性外,还受淬火介 质和工件尺寸等外部因素的影响.
一、淬透性的意义
一、淬透性的意义
（二）淬硬性与淬透性
淬硬性也叫可可硬性,它是指钢的正常淬火条件下, 所能够达到的最高硬度.淬硬性主要与钢中的碳含量 有关,更确切的说,它取决于淬火加热时固熔于奥氏 体中的碳含量.
淬硬层深度规定为从表面至半马氏体组织区的距离.
一、淬透性的意义
(三)淬透性的实用意义 1 如果工件淬透了,则
其表里的性能就均匀 一致,能充分发挥钢材 的机械性能潜力。
淬火[钢铁热处理的工艺]
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淬火[钢铁热处理的工艺]淬火其他百科词条钢铁热处理的工艺钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
基本信息中文名淬火外文名quenching拼音cuì huǒ科普中国权威合作机构中国科协官方科普平台基本介绍淬火是把钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，从而获得以马氏体为主的不平衡组织（也有根据需要获得贝氏体或保持单相奥氏体）的一种热处理工艺方法。
淬火是钢热处理工艺中应用最为广泛的工种工艺方法。
钢铁热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却（冷却速度最慢）目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
正火将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
回火为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
最常见的有水冷淬火、油冷淬火、空冷淬火等。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
操作目的淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
钢的淬火工艺
钢的淬火工艺钢的淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或在一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。
一. 淬火工件的工艺流程一般工件：淬火→清洗→回火→喷砂（或喷丸等）表面清理→检验。
轴类零件及易变形工件：淬火→清洗→回火→校直→去应力处理→喷砂→检验。
二. 淬火前的准备（1）核对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、碰伤、缺边、锐边、尖角及锈蚀等影响淬火质量的缺陷。
（2）根据图样及工艺文件，明确淬火的具体要求，如硬度、局部淬火范围等。
（3）根据淬火要求，设计选用合适的工夹具，有的工件进行适当的绑扎，在易产生裂纹的部位，采取相应的防护措施，如用铁皮或石棉绳包扎及堵孔等。
（4）表面不允许氧化、脱碳的工件，应在盐浴炉或预抽真空保护气氛炉中加热，或采取以下防护措施：a. 涂料防护，推荐选用下列涂料配方：① 10％石墨+90％润滑脂（质量分数）。
② 100gSiO2+5gAl2O3+25gNaSiO3+40gH2O.热涂层0.05~0.10mm，当加热温度小于1050℃时有防氧化、脱碳作用。
③ 20gSiO2+10Al2O3g+10g长石10gCr2O3+10gSiC+8gKSiO3+12~15gH2O0热涂层0.2~0.30mm，加热温度小于1200℃时有防氧化、脱碳作用。
b. 将工件装入盛有木炭或已使用过的铸铁屑的铁箱中，加盖密封。
（5）大批工件必须作单件或小批量试淬，制订工艺后方可进行批量淬火，并在生产过程中经常抽检。
三. 装炉（1）允许不同材质但具有相同加热工艺的工件装入同一炉中加热。
（2）装炉工件均应干燥、不得有油污及其他脏物。
（3）截面大小不同的工件装入同一炉时，大件应放在炉膛后部，大、小工件分别计算保温时间。
（4）装炉时必须将工件有规律摆放在装炉架或炉底板上，用钩子、钳子或专用工具堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏炉衬。
（5）细长工件必须在井式炉或盐炉中垂直吊挂加热，以减少变形。
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3 淬火冷却方法
4）
等温淬火
特点：
工件的强度、硬度高，塑性、
韧性好
淬火应力小，变形小 多用于形状复杂、尺寸较小、
精度要求高的工件（如模具、 齿轮等）。
四、钢的淬透性
1 淬透性的概念 2 淬透性的测定方法 3 淬透性的实际意义
1 淬透性的概念
淬透性是钢的主要热处理性能。 选材和制订热处理工艺的重要依据之一。
应用
适用于各种高碳钢、 渗碳件及表面淬火 件。
适用于
弹簧热处理
广泛用于各种结构件如轴、齿 轮等热处理。也可作为要求较 高精密件、量具等预备热处理。
● 淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质。
注意：钢不在250～350℃范围内回
火，因为这一温度范围发生低温回 火脆性的温度范围。
回火脆性
回火脆性
例：直径为30mm的45钢和40CrNiMo试样棒，加
热到奥氏体区（840℃），然后用水进行淬火。分 析两根试样棒截面的组织，测定其硬度。
结果：45钢表面组织为M，心部组织为F+S，表面
硬度55HRC，心部硬度仅20HRC，说明45钢试样
棒心部未淬火；
40CrNiMo试样棒表面至心部均为M组织，硬度均
(4) 钢中未溶第二相
钢中未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物及其它非 金属夹杂物，可成为奥氏体分解的非自发核心，使临界 冷却速度增大，降低淬透性。影响源自透性的因素 (1) 碳含量
在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好；亚共析钢随碳 含量减少，临界冷速增加，淬透性降低；过共析钢随碳含量增加，临界 冷速增加，淬透性降低。
3 淬火冷却方法
3）
分级淬火
特点：
淬火时工件内部温度均匀，组织 转变几乎同时进行，因而减小了内应 力，显著降低了变形开裂倾向。
缺点： 液态介质（熔盐等）的冷却能力有限 适用范围：
对变形要求严格且尺寸又较小的 工件（如刀具、量具）。
3 淬火冷却方法
4） 等温淬火
工艺过程： 将奥氏体化后的工件快冷 到下贝氏体转变温度区 （260～400℃）等温保持 足够时间，使之转变为下 贝氏体组织，而后于空气 中冷却的淬火方法。
回火脆性： 有些钢在某一温度范围 内回火时，其冲击韧性 比在较低温度回火时还 显著下降，这种脆化现 象称为回火脆性。
回火脆性
一、低温回火脆性
“第一类回火脆性”
“不可逆回火脆性”
二、高温回火脆性
“第二类回火脆性” “可逆回火脆性”
回火脆性
一、低温回火脆性
（ 250～400℃） 二、高温回火脆性 （450～650℃，回火后慢冷）
第7章
7.1
钢的热处理工艺
钢的退火
7.2
7.3 7.4
钢的正火
钢的淬火 钢的回火
3 淬火冷却方法
1）
2） 3） 4）
单液淬火法
双液淬火法 分级淬火法 等温淬火
3 淬火冷却方法
1） 单液淬火法
工艺过程：
将奥氏体状态的工件放
入一种淬火介质中连续冷 却到室温的操作方法。
3 淬火冷却方法
1）
单液淬火法
缺点： 水淬则淬火应力大，容易产 生变形与开裂；
用油淬则不易淬硬，容易产 生软点。
优点：
操作简单，容易实现机械化 和自动化。
适用范围：
小尺寸且形状简单的零件
3 淬火冷却方法
2）
双液淬火法
工艺过程： 先将奥氏体状态的工件 在冷却能力强的淬火介质 中冷却到稍高于Ms点温度 时，再立即转入冷却能力 弱的淬火介质中冷却，直 至完成马氏体转变。
网带式淬火炉
1 淬透性的概念
淬透性（Hardenability)：
指钢在淬火时形成马氏体的能力，其大小用钢 在一定条件下淬火所获得的淬透层深度来表示。 不同成分的钢接受淬火时形成马氏体的能力不 同，容易形成马氏体的钢淬透性高（好），反之则 低（差）。 同样形状和尺寸的工件，用不同的钢制造，在 相同的条件下淬火，淬透层深度较大的钢，其淬透 性较好。
影响淬透性的因素
(2) 合金元素
除钴以外，其余合金元素溶于奥氏体后，降低临界 冷却速度，使C曲线右移，提高钢的淬透性，因此合金 钢往往比碳钢的淬透性要好。
影响淬透性的因素
(3) 奥氏体化温度
提高奥氏体化温度，将使奥氏体晶粒长大、成分 均匀，可减少珠光体的生核率，降低钢的临界冷却速度， 增加其淬透性。
根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。
低温回火
回火温度 回火组织 150-250℃ M回
中温回火
350-500℃ T回
高温回火
500-650℃ S回
获得良好的综合力学性能，即 在保持较高的强度同时，具有 良好的塑性和韧性。
回火目的
在保留高硬度、高 提高e及s，同 耐磨性的同时，降 时使工件具有一 低内应力。 定韧性 。
为55HRC，可见40CrNiMo的淬透性比45钢好。
1 淬透性的概念
工件淬火时，由表面至心部的冷却速度逐渐降低，只 有冷却速度大于钢的临界冷却速度v临界的区域才能得到 全部马氏体。
M量和硬度随 深度的变化
1 淬透性的概念
淬透层深度：
指由工件表面到半
马氏体区（50%M + 50%非马氏体）的深 度。
2 淬透性的测定方法
1） 2） 2） 断口法 临界直径法 末端淬火法
2 淬透性的测定方法
1） 断口法
将长度等于4-5倍直径的试样棒淬火后从中间
打断，观察断口上淬硬层（脆断区）的深度，
再对照相应的评级标准来评定淬透性的等级。
参见国标GB227-63《碳素工具钢淬透性试验
法》。
2）
临界直径法
将同一种钢不同直径的圆棒试样加热至单相A 区，然后在同一淬火介质中冷却，测出其能全 部淬硬成M的最大直径D0即为临界直径。
到的最高硬度，取决于马氏体中的含碳量。
例如：
高碳工具钢的淬透性较差，但淬硬性却很高； 而低碳合金钢淬透性很好，但淬硬性却不高。 淬透性与淬硬性两者没有必然的联系。
淬透性和实际工件的淬透层深度的区别
淬透性： 是钢材本身固有的属性。相同奥氏体化温度下 的同一钢种，其淬透性是确定不变的。其大小用 规定条件下的淬透层深度表示。
预测50mm直径40MnB钢轴淬火后断面的硬度分布
不同冷却条件下的转变产物
细A 温 度 正火 (空冷) ？ 淬火 (油冷)
淬火 均匀A
A1
退火
等温退火 (炉冷)
？ 分级淬火
等温淬火
MS
(水冷)
P P
？
P
Mf
M+A’
M+A’ T+M+A’
S
B下
时间
7.4
钢的回火（tempering)
回火是针对淬火钢进行的一种热处理工艺。 钢的回火：是将淬火后的钢再加热到相变点 以下的温度，保温后以适当的冷却速度冷却 的热处理工艺。 目的：提高钢的韧性和塑性，消除淬火应力， 提高零件尺寸的稳定性。
形成原因：
高温回火脆性
防止措施：
1 高温回火后快速冷却
2
3
降低钢中杂质元素含量
在钢中加入合金元素（Mo、W） 在钢中若加入0.5%Mo或者1%W，由于阻止 有害元素向晶界的扩散，从而可基本消除这种 回火脆性。
4
采用亚临界淬火工艺
高温回火脆性
1
高温回火后快速冷却 降低钢中杂质元素含量 在钢中加入合金元素（Mo、W） 采用亚临界淬火工艺
D0
D0
水淬
M 非M
D0越大，表示钢的淬透性越好；
临界直径法用不同钢在同一淬火介
质中的临界直径来比较它们的淬透 性大小。
2）
临界直径法
2）临界直径法
对于截面承载均匀的重要件,要全部淬透。如螺栓、
连杆、模具等。 对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透(淬硬层深 度一般为半径的1/2～1/3)，如轴类、齿轮等。
4.4.4
回火脆性
一、低温回火脆性 形成温度： 材料： 形成原因： 250～400℃ 几乎所有的钢种
由于碳化物χ-Fe5C2和θ-Fe3C沿着马 氏体条或片的界面呈薄片状析出，形成 脆性薄壳，割裂了马氏体基体，因而脆 性大增。 防止方法：
避免在脆化温度范围内回火(无法消 除，只能避开）。
回火脆性
一、低温回火脆性
“第一类回火脆性”
“不可逆回火脆性”
二、高温回火脆性
形成条件：450～650℃、慢冷 材 料： 合金结构钢 由于P、As、Sb、Sn等 微量杂质元素在晶界上偏 聚和析出，降低了晶界断 裂强度。 钢中含有Mn、Cr、Ni等 合金元素时，可促进磷等 元素在晶界上的偏聚，因 而更易出现这种回火脆性。
淬透性与淬硬性 的区别
淬透性：
是指钢在淬火时获得马氏
体的能力。
钢的淬透性好坏取决于过
冷奥氏体的稳定性，或者
说，取决于钢的临界冷却
速度。
从本质上说，淬透性是奥
氏体所具有的一种特性， 它取决于奥氏体的化学成 分、晶粒度和均匀性。
淬透性与淬硬性的区别
淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力。
指钢在淬火后获得的马氏体组织所能达
实际工件的淬透层深度： 是实际工件在具体条件下淬得的马氏体和半马氏体的 深度，是变化的，与钢的淬透性及外在因素（如淬火介质、
零件尺寸）有关。
影响淬透性的因素
(1) 碳含量
(2) 合金元素 (3) 奥氏体化温度 (4) 钢中未溶第二相
影响淬透性的因素
(1) 碳含量
在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好； 亚共析钢随碳含量减少，临界冷速增加，淬透性降低； 过共析钢随碳含量增加，临界冷速增加，淬透性降低。