钢的淬火简介
常用钢材热处理参数
常用钢材热处理参数常见的钢材热处理参数包括淬火、回火、退火、正火等。
下面将详细介绍它们的温度范围、保温时间以及应用领域。
1. 淬火（quenching）淬火是指将加热至临界温度以上的钢材迅速冷却至室温或低温的热处理过程。
淬火的目的是增加钢材的硬度和强度。
常见的淬火温度范围为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
钢材的选用因素包括成分、形状和尺寸、要求的性能等。
应用领域包括汽车零部件、工具、刀具等。
2. 回火（tempering）回火是指将淬火后的钢材加热至一个较低的温度范围并持续保温一段时间的热处理过程。
回火使得钢材硬度和强度降低，但同时也提高了其韧性和可塑性。
回火一般在淬火后立即进行。
温度范围通常为150℃到700℃，保温时间则根据要求的性能来确定。
应用领域包括航空航天、机械零部件、轴承等。
3. 退火（annealing）退火是指将钢材加热至足够高的温度并持续保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
退火的目的是消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
退火温度和保温时间的选择依赖于钢材的成分和形状，一般在600℃到800℃之间。
应用领域涉及到钢材的精密加工，如汽车制造、船舶等。
4. 正火（normalizing）正火是指将加热至临界温度以上的钢材空气冷却至室温的热处理过程。
正火可以消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
正火温度范围一般为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
应用领域包括汽车零部件、轴承、机械零件等。
此外，还有其他钢材热处理方法如奥氏体化退火、球化退火等针对不同的钢材类型和应用需求的热处理方法。
具体的热处理参数应根据材料的成分、形状和要求的性能来确定，并结合实际生产条件进行调整。
因此，在进行钢材热处理时，需要进行一系列的试验和分析，以确定最佳的处理参数。
钢的淬火介绍
钢的淬火介绍
淬火是将钢件加热到Ac3(亚)或Ac1(过)以上30-50℃,经过保温,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高硬度组织的一种热处理工艺。
其目的在于提高材料的硬度和耐磨性，常应用于工具、模具、量具和滚动轴承的制造。
淬火后的组织为马氏体、下贝氏体。
淬火工艺中淬火冷却速度决定了材料的质量，理想的冷却速度是两头慢中间快，以便减少内应力。
1 常用淬火法
1)单液淬火(普通淬火)
在一种淬火介质中连续冷却至室温，如碳钢水冷。
缺点: 水冷,易变形,开裂.。
油冷:易硬度不足,或不均。
优点: 易操作,易自动化。
2)双液淬火
先在冷却能力较强的介质中冷却到300℃左右,再放入冷却到冷却能力较弱的介质中冷却,获得马氏体。
对于形状的碳钢件,先水冷,后空冷。
优点: 防低温时M相变开裂。
3)分级淬火
工件加热后迅速投入温度稍高于Ms点的冷却介质中,(如言浴火碱浴槽中)停2-5分(待表面与心部的温差减少后再取出)取出空冷。
应用:小尺寸件(如刀具淬火) 防变形,开裂。
优点: 工艺简单,操作容易。
缺点:在盐浴中冷却,速度不够大,只适合小件。
4)等温淬火
将加热后的钢件放入稍高于Ms温度的盐浴中保温足够时间, 使。
钢的淬火处理
钢的淬火处理钢的淬火处理是一种常见的热处理工艺，旨在提高钢的硬度和强度。
通过淬火处理，钢材的晶粒结构得到改善，内部应力得到释放，从而使钢材具有更好的机械性能和耐磨性。
淬火处理的基本原理是将加热至适宜温度的钢材迅速冷却，使钢材发生相变，从而改变其组织结构。
淬火处理的过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
钢材在淬火处理前需要进行加热。
加热温度的选择取决于钢的成分和要求的硬度。
一般而言，高碳钢的加热温度较高，而低碳钢的加热温度相对较低。
加热温度的控制非常重要，过高或过低都会影响淬火效果。
加热后，钢材需要保温一段时间。
保温时间的长短也是影响淬火效果的因素之一。
保温时间过短会导致组织转变不完全，保温时间过长则可能导致组织过度粗化。
因此，保温时间的选择需要根据具体情况进行合理调整。
最关键的一步是冷却过程。
钢材在淬火处理时需要迅速冷却，以使其发生相变。
常用的冷却介质包括水、油和气体。
冷却介质的选择取决于钢材的成分和要求的硬度。
水冷却速度最快，但容易产生变形和开裂；油冷却速度适中，能较好地控制变形和开裂；气体冷却速度较慢，适用于对变形和开裂要求较高的情况。
淬火处理后的钢材会出现显著的硬化现象。
这是由于淬火过程中，钢材的奥氏体晶粒被固溶体所替代，晶粒细化并产生内部应力。
这种硬化现象使得钢材具有更高的硬度和强度。
但与此同时，也会伴随着脆性的增加。
因此，淬火处理后的钢材需要进行回火处理，以减轻内部应力和提高韧性。
钢的淬火处理是一种重要的热处理工艺，能够显著提高钢材的硬度和强度。
通过合理控制加热、保温和冷却过程，可以使钢材的组织结构得到优化，从而获得更好的机械性能和耐磨性。
淬火处理后的钢材需要进行回火处理，以平衡硬度和韧性。
钢的淬火处理在工业生产中具有广泛的应用，对于提高产品质量和性能具有重要意义。
第八章 钢的淬火
§8-1淬火方法及工艺参数的确定
6.喷射淬火法 向工件喷射急速水流—局部淬火 按所要求的淬火深度来确定水流的大小 二、淬火工艺参数的确定 1.淬火加热温度 原则—得到均匀细小的A晶粒—淬火后得到细小M 1）亚共析钢：Ac3+30~50℃ 若处于Ac1~Ac3之间--保留一部分F—淬火后钢的强、硬度 若超过Ac3太多—A晶确定
4.等温淬火法
贝氏体等温淬火、马氏体等温淬火 1）B等温淬火：臵于高于Ms点的 淬火介质中，保持，转变成下B，取出空冷 特点：强度、韧性较高，且淬火变形较小 2）M等温淬火：臵于温度稍低于Ms点的淬火介质中保持，发生部分M转变， 取出空冷—低于Ms点的分级淬火 特点：①冷却速度，过冷A不易分解；②形成的M在等温过程中转变为回火 M，使组织应力； ③等温过程工件各部分温度趋于一致，空冷冷速较慢， 继续形成M量--组织应力--变形开裂倾向 5.预冷淬火法 工艺：先空冷一定时间后臵于淬火介质中冷却 特点：预冷可减小工件在随后快冷时各处之间的温差—变形开裂
3.等温介质
常用介质—熔融硝盐或碱
§8-1淬火方法及工艺参数的确定
四、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AR继续向M转变，达到减少或消除AR的目的 应用：高碳合金工具钢、经渗碳或碳氮共渗的结构钢零件 目的：提高硬度和耐磨性，保证尺寸稳定性
注：冷处理应在淬火后及时进行
4）高分子聚合物淬火介质：各种高分子聚合物配以适当的防腐剂和防 锈剂制成的。不燃烧，没有烟雾，被认为是有发展前途的淬火油代用品。
5）气体：空气、氮气、氩气等都可作为冷却介质。尺寸不大的高速钢 工件和Cr12高淬透性合金钢工件。
6）流态床：可用于淬火加热和淬火冷却。
3.常用淬火介质
第七章2 钢的淬火 (quenching)
淬透性表示方法
J(HRC)
d d为至水冷端距离；HRC－该处的硬度值）， 如J（42/5）表示距水冷端5mm处试样的硬 度值为HRC42。
四 淬火缺陷及防止
淬火内应力：是造成变形开裂的根本原因。 包括热应力，组织应力。 淬火变形 ：几何形状和体积变化。 淬火开裂： 类型：纵向裂纹，横向裂纹，网状裂纹，剥离裂 纹，显微裂纹 减少淬火变形和防止淬火开裂的措施 1）正确选择材料和合理设计工件形状 2）正确地锻造和预备热处理 3）采用合适的淬火加热温度，尽量选择淬火的下 限温度。
淬透性的确定方法：
断口检验法 U曲线法 临界直径法 末端淬火法－是目前世界上最广泛的淬透 性试验法。
末 端 淬 火 法 原 理 示 意 图末端淬火法Fra bibliotek
将加热好的试样，从炉中取出后，迅速放 在立架上，并立即喷水冷却试样的末端， 使该处快速冷却，约经10~20min待整个试 样冷却后取下。 磨平试样，沿试样长度方向，每隔一定距 离测量硬度，得硬度－距离的关系曲线， 即淬透性曲线。 水冷端冷却速度最大，随着至水冷端距离 的增大，冷却速度逐渐减小，因而硬度也 逐渐下降。
第二节 钢的淬火 （quenching)
定义：将钢加热到临界温度以上，保温一 定时间使之A化后，以大于临界冷却速度的 冷速进行冷却的一种工艺过程。 组织：M，B或M＋B混合物；少量残余和 未溶的第二相。
目的（与回火配合）
提高强韧性，如各种机器零件 提高弹性，如弹簧 提高耐蚀性和耐热性，如不锈钢和耐热钢。 提高硬度和耐磨性，如刃具、量具、模具等 可见，淬火是使钢强化和获得某些特殊使 用性能的主要方法。
钢的淬火和回火
对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac1+ （30-50）℃。共析钢淬火后的组织为马氏体 和少量残余奥氏体。过共析钢由于淬火前经过 球化退火，因而淬火后组织为细马氏体加颗粒 状的渗碳体和少量残余奥氏体，如下图所示。 分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐 磨性有利。如果将过共析钢加热到Accm以上， 则由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火 后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多， 这将使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开 裂倾向增加。
淬透性的应用
力学性能是机械设计中选材的主要依据，而钢 的淬透性又直接影响其热处理后的力学性能。 因此，在选材时，必须对钢的淬透性有充分的 了解。
图为两种淬透性不同的钢制成相同的轴经调质处理后， 其力学性能的比较。高淬透性的钢的整个截面都是回火索 氏体组织，力学性能均匀，强度高，韧性好。低淬透性钢 的心部组织为片状索氏体加铁素体，韧性差。
淬火方法
采用适当的淬火 方法可以弥补冷 却介质的不足， 常用的淬火方法 如图所示。
1）单介质淬火方法
将加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬 火方法。如水淬和油淬都属于这种方法。该方 法操作简单，易实现机械化，应用较广。
2）双介质淬火
是指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。常 用的方法是水淬油冷或油淬空冷。其优点是冷 却比较理想，缺点是第一种介质中停留时间不 易控制，需要有实践经验。该方法主要用于形 状复杂的碳钢工件及大型合金钢工件。
温 度
Ac3
Ar1
时间
3. 控制马氏体组织形态的热处理
低碳马氏体淬火 中碳钢高温淬火 高碳钢低温短时加热淬火 低碳合金钢复合组织淬火
钢的淬火知识
将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、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。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段： 蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在規定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性髙。
也不能说小件比大件的淬透性高。
可见评价钢的淬透性，必须排除工件形状、尺寸大小、冷却介质等外部因素的影响。
钢的淬火与回火
一、 钢在回火时的组织转变
1. 马氏体分解
2.余奥氏体转变 余奥氏体转变
在 200~300℃ 之 ℃ 间, 钢中的残余奥氏体 也发生分解 ， 转变为 回火马氏体或下贝氏 体。
当回火温度在100~200℃时， ℃ 当回火温度在 马氏体开始发生部分分解， 马氏体开始发生部分分解， 析出ε碳化物 碳化物， 析出 碳化物 ， 这种碳化物 与马氏体保持共格关系。 与马氏体保持共格关系。 ε碳化物不是平衡相 ， 而是 碳化物不是平衡相， 碳化物不是平衡相 向渗碳体转变前的一个过渡 相。 这一阶段转变完成后, 钢的 这一阶段转变完成后 组织由有一定过饱和度的固 溶体和与其有共格关系的ε 溶体和与其有共格关系的 碳化物所组成， 碳化物所组成，这种组织称 为回火马氏体。 为回火马氏体。
第七章
钢的淬火与回火
第一节
钢的淬火
• 淬火 ： 将钢件加热到 3 或 Ac1 以上某一温 淬火：将钢件加热到Ac 保持一定时间（ 使奥氏体化） 度 ， 保持一定时间 （ 使奥氏体化 ） ， 然后 适当速度冷却， 获得马氏体和（ 以 适当速度冷却 ， 获得马氏体和 （ 或 ） 贝 氏体组织的热处理工艺。 氏体组织的热处理工艺。 • 淬火的目的： 淬火的目的： 使钢件获得所需的马氏体组织； 使钢件获得所需的马氏体组织； 提高工件的硬度， 提高工件的硬度 ， 强度和耐磨性及其他性 能 为后续热处理作好组织准备等。 为后续热处理作好组织准备等。
淬透性曲线
半M与碳含量 与碳含量
（二）临界直径法 生产中也常用临界淬火直径表示钢的 淬透性。 淬透性。 临界淬火直径——圆棒试样在某介质中淬火 临界淬火直径 圆棒试样在某介质中淬火 时所能得到的最大淬透直径（ 时所能得到的最大淬透直径（ 即心部被淬成 表示。 半马氏体的最大直径） 半马氏体的最大直径），用D0表示。
钢的淬火
钢的淬火作者：だ清风飞扬ぱ2008-03-30 22:19:47标签：淬火钢淬透性淬硬层调质热处理工艺回火钢的强度钢的硬度教育钢的淬火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。
淬火可以显著提高钢的强度和硬度。
为了消除淬火钢的残余应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。
所以淬火和回火又是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火、回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
1 淬火的定义和目的把钢加热到Ac3或Ac1线以上30 -50℃，保温一定时间后，在水或油中快速冷却，以获得马氏体组织，这种热处理操作称为淬火。
钢件淬火后获得马氏体或下贝氏体组织。
淬火的目的一般有：1.1 提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性。
例如高速工具钢通过淬火回火后，硬度可达63HRC，且具有良好的红硬性。
渗碳工件通过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。
1.2 结构钢通过淬火和高温回火（又称调质）之后获得良好综合力学性能。
例如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不仅提高了花键耐磨性，而且使汽车半轴承受扭转、弯曲和冲击载荷能力（尤其是疲劳强度和韧性）大为提高。
淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。
通常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求非常严格，否则容易产生开裂。
2 钢的淬透性2.1 淬透性的基本概念所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在一定条件下（顶端淬火法）淬火获得的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表明钢的淬透性愈好,例如45、40Cr 、42CrMo钢三种试样，按相同条件淬火后（油冷却），经检测45钢能被淬透的最大直径（称临界直径）φ10mm；40Cr钢能被淬透的最大直径φ22mm; 42CrMo钢能被淬透的最大直径φ40mm。
钢的淬火与回火
二．淬火冷却方法 1. 单液淬火：将奥氏体化后的工件直接淬入 一种淬火介质中连续冷却至室温的方法。 优点：工艺过程简单，操作方便，经济， 适合于批量作业。 缺点：对形状复杂，截面变化突然的某些 工件，容易在截面突变处因淬火应力集中 而导致开裂。
2. 双液淬火：分别在两种不同的介质中进行 冷却的方法，如水—油；油—空气等。 作用：在过冷奥氏体转变曲线的鼻尖处快 速冷却避免过冷奥氏体分解，而在Ms点以 下缓慢冷却以减小变形开裂。
末端淬火法示意图
淬透性表示方法
HRC 即用 J 表示，J 表示末端淬透性，d 表示 d 半马氏体区
到水冷端的 距离, HRC为 半马氏体区 的硬度。
J40/6
四、淬透性曲线的应用 合理选择材料 预测材料的组织与性能 制定热处理工艺 1. 根据淬透性曲线求圆棒工件截面上的硬度 分布 例：欲选用45Mn2钢制造Φ 50mm的轴，试求 经水淬后其截面上的硬度分布曲线。
第九章 钢的淬火与回火
§9.1 钢的淬火
一、淬火的定义及目的 1. 定义：将钢加热至临界点以上，保温一定时间后 以大于临界冷却速度的速度冷却，使过冷奥氏体 转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺。 2. 目的 获得马氏体，淬火后的钢的强度、硬度和耐磨性 大大提高 与不同的回火工艺配合，以提高钢的力学性能
（7）综合应用马氏体、贝氏体形态的形成规 律来指导淬火规范的优选。 淬透性 板条马氏体 片状马氏体 变形、显微裂纹
2. 加热与保温时间
1：加热时间 2 ：透烧时间
3 ：组织转变
1 2 3
生产中常用下式来估算加热与保温时间： t KD ：加热系数（跟加热介质有关） K：与装炉量和装炉方式有关的系数 D：工件有效厚度
钢的淬火和回火
钢的热处理
❖ 钢的淬火和回火
1.1 钢的淬火 1.2 钢的回火
机械零件使用状态下的性能,一般由淬火和回火获得,所以淬 火和回火称为最终热处理。重要的机械零件通常都要经过淬火和 回火热处理,以提高零件的性能,充分发挥钢的潜力。
钢的热处理
1.1 钢的淬火
将钢件加热到Ac1(或Ac3)以上30～50℃,保温一定的时间,然后 以大于临界冷却速度冷却,以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工 艺,称为淬火
高温回火 回火素氏体 28~33 HRC
获得强度、塑性和韧 各种重要的结构件 性均较好的良好综合
力学性能
机械制造基础
淬火的主要目的：
获得马氏体
提高钢的硬 度和耐磨性
钢的热处理 1.1 钢的淬火
保温时间
淬火三要素
冷却速度
加热时间
钢的热处理
1.1 钢的淬火
1. 淬火加热温度
淬火加热温度主要取决于钢的成分,其经验公式如下
亚共析钢 T=Ac3+(30～50℃) 共析、过共析钢T=Ac1+(30～50℃)
钢的热处理
1.1 钢的淬火
通常将钢件淬火加高温回火 的复合热处理工艺称为调质
钢的热处理
回火方法 回火组织 硬 度 主要用途 目 的
低温回火
回火马氏体
60HR C以上
高碳钢或合金钢的 刃具、量具、具、 轴承以及渗碳钢淬 火后的回火处理
降低淬火应力和脆性
中温回火 回火托氏体 35~45 HRC
各种弹和较高的硬度
2. 淬火冷却介质及冷却方法
工件在淬火介质中的冷却速度必须大于其临界冷却速度 在保证获得马氏体组织的前提下,应选用冷却能力弱的淬火介质 碳素钢常用的冷却介质是水溶液,而合金钢常用油作为冷却介质
第五节钢的淬火
㈡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。
⒈ 末端淬火法： ①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。 ②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。 ③钢的淬透性用下示符号表示： HRC J 其中： d HRC表示该处硬度，J表示末端淬透性， d至末端距离。
－－－－－第五节完－－
◆如此标定的原因： ①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。 ②钢淬火组织中，半马区恰为淬火组织硬度拐 点，容易测定。
③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。
④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↓。
㈢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”。
㈣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。
㈤局部淬火： 对需要局部淬硬的工件采用。 工艺：见图6－27。 ①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。 ②局部加热+局部冷却。
钢的淬火
金属学与热处理
2.淬火介质
钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫 做淬火介质。
介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易 超过钢的临界淬火温度，则工件越容易淬硬，淬 硬层的深度越深。
400℃以下Ms点附件的温度区域，应当缓慢冷却 以尽量减少马氏体转变时产生的组织应力。
具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得马 氏体组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变 形或开裂
常用淬火介质有水、盐水或碱水溶 液及各种矿物油等。各种介质的冷却特 性如表
金属学与热处理
水的冷却特性很不理想，在需要快冷的650~400 ℃区间，其冷却速度较小，不超过200 ℃/s。而 在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又 太大，在340 ℃最大冷却速度高达775 ℃/s，很容 易造成淬火工件的变形或开裂。
原因： 过共析钢的加热温度限定在Ac1以上30~50℃
是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体 质点，淬火后的到隐晶马氏体和其上均匀分布的 粒状碳化物，从而不但可使钢具有更高的强度、 硬度和耐磨性，而且也具有较好的韧性。
金属学与热处理
如果过共析钢淬火加热温度超过Accm，碳化物将 全部溶入奥氏体中，使奥氏体中的含碳量增加， 降低钢的Ms和Mf点，淬火后残余奥氏体量增多， 会降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏 体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后容易得到含有 微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大；此外， 高温加热淬火应力大、氧化脱碳严重，也增大钢 件变形和开裂倾向
金属学与热处理
共析钢淬火组织：M+A’
钢的淬火名词解释
钢的淬火名词解释
钢的淬火是一种热处理工艺，旨在提高钢材的硬度和耐磨性。
它是将钢材加热到一定温度，然后迅速冷却的过程，通常使用水或油进行冷却。
淬火过程中，钢材的晶粒结构会发生阶段性转变，通过迅速冷却，钢材的晶粒结构会变得更加致密，晶粒尺寸变小，从而提高了钢材的硬度和抗拉强度。
淬火还可以使钢材表面形成一层坚硬的皮层，提高了耐磨性。
淬火分为常规淬火、等温淬火和淬火回火三种方式。
常规淬火是将钢材加热至高温，然后迅速冷却，等温淬火是将钢材加热至高温，然后在一定温度下保持一段时间，最后迅速冷却，淬火回火则是在淬火后将钢材进行回火处理，以减轻淬火残余应力和提高钢材的韧性。
钢的淬火是一项重要的工艺，广泛应用于制造行业。
它可以提高钢材的硬度、强度和耐磨性，使其具备更好的耐久性和耐用性，从而适用于各种高强度、高负荷的机械和结构应用。
淬火
工件局部或表层快速加热奥氏体化后，加热区的热量自行向未加热区传到，从而使奥氏体化区迅速冷却的淬 火。
应用
淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几 乎都经过淬火处理。为满足各种零件千差万别的技术要求，发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整 体、局部淬火和表面淬火；按加热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火（对于亚共析钢，该法又称亚临界 淬火）；按冷却时相变的内容，有分级淬火，等温淬火和欠速淬火等。
HR-150型电动洛氏硬度计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的 金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而 广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火 配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性下降及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满 足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、 不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全 部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏 体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。 为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体 等温淬火4类。
工艺
加热温度 保温
冷却 工件硬度
淬火加热温度(4张)以钢的相变临界点为依据，加热淬火时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小 马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图《淬火加热温度》所示，由本图示出的淬火温度选择原则也适用于 大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30～50℃。从《淬火加热温度》图中可以看出 高温下钢的状态处在单相奥氏体（A）区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则 高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全（或亚临界）淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以 上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体（A+C）双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬 火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高， 先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体 组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点 下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度如图《淬火加热温度》所示，表为 常用钢种淬火的加热温度。
钢的淬火全套PPT
而碳素工具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
• 淬透性好的钢其淬硬性不一定高。
• 如低碳合金钢淬透性很好，但其淬硬性却不高；而碳素工 具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
2、影响淬透性的因素
• 1）含碳量
亚共析钢，含碳量增加，奥氏体的稳定性增大，Ｃ曲线右移，淬) 的稳定性降低，Ｃ曲线左移，淬透性第四
• 淬硬性：钢在淬火后能够达到的最高硬度，它取决于M 使Ｃ曲线右移，提高了钢的淬透性
过共析钢，随着含碳量增加，奥氏体的稳定性降低，Ｃ曲线左移，淬透性降低(未溶渗碳体促进奥氏体分解) 淬透层深度：从工件表面到半M体层的深度
体的含碳量。 通常用淬透层深度来表示（在相同的加热条件下）
钢的淬透性：钢在淬火时能够获得马氏体的能力。
未溶第二相越多，作为结晶核心，使A体不稳定，C曲线左移，淬透性下降
• 四、钢的淬透性
• 3.淬透性的测定
第 四 节 钢 的 淬 火
第 四 节 钢 的 淬 火
第 四 节 钢 的 淬 火
淬 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是钢材本身固有的属性，取决于M体的临界冷却速度
而碳素工具钢的淬透性很差，但其淬硬性却很高
• 淬透层深度：从工件表面到半M体层的深度 火 随加热温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充分，奥氏体成分均匀，晶粒粗大（总形核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，
• 2）合金元素
节
除• C能3o）外会加，发绝热生大温改多变度数，和合使保金淬温元透时素性间溶提入高奥氏体后，都使Ｃ曲线右移，形状也可钢的淬
随加热温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充分，奥氏体成分均匀，火
晶粒粗大（总形核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，使Ｃ曲线 右移，提高了钢的淬透性
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第19讲 钢的淬火
思考 题
1、45钢的淬火温度如何确定？ 2、什么是淬透性？什么是淬硬性？
谢谢大家
淬透性
小 小 大 大
淬硬性
低 高 低 高
第19讲 钢的淬火 • 4、淬火变形与开裂
• 1）淬火冷却时，工件在内应力的作用下可能会发生局部塑性变形 ，如果瞬间内应力超过钢材的断开裂强度，则将发生淬火开裂。
• 2) 减少变形与开裂的措施
• ①合理选择钢材与正确设计零件 • ②正确锻造和进行预先热处理 • ③采用合理的热处理工艺
第19讲 淬火场景示意：
钢的淬火
第19讲 钢的淬火
1.淬火的定义
淬火是将钢加热至Ac3或Ac1以上一定温度，保
温后以大于临界冷却速度vk冷却下来，以获得马
氏体或下贝氏体的热处理工艺。
2.淬火的目的
获得马氏体（或下贝氏体），提高钢的硬度 和耐磨性。
淬火是钢的较重要的热处理工艺。
第19讲
3.淬火的工艺参数 1） 淬火温度
✓ 淬透性表示钢淬火后获得淬透层深度的能力，取决于钢本身属性。 ✓ 淬硬性表示钢淬火后所能达到的最高硬度，取决于钢的含碳量。
思考：淬透性与淬硬性有无必然联系？
几种典型钢种淬透性与淬硬性的比较
钢种
碳素结构钢 碳素工具钢 合金r2Ni4 W18Cr4V
含碳量/
0.2 1.2 0.2 0.8
《第4章 钢的热处理基础》 第19讲 钢的淬火 注：本讲部分图片来自网络
导入
第19讲
钢的淬火
主要用于改善工 艺性能，如： 退火或正火
毛坯(铸、锻)
预备热处理
精加工
最终热处理
粗加工
主要用于改善 使用性能，如：
淬火和回火
第19讲 钢的淬火
1、淬火的定义 2、淬火的目的 3、淬火的工艺参数 4、淬火变形与开裂
亚共析钢：
Ac3 + 30C～50C
共析钢和过共析钢：
Ac1 + 30C～50C
合金钢：
临界温度以上50C～100C
温度 / C
钢的淬火
A
Ac3 F＋A
F＋P P
A＋Fe3CⅡ Ac1
P＋Fe3CⅡ
wC /
碳钢的淬火温度范围
第19讲 钢的淬火
2）加热时间
加热时间由升温时间和保温时间组成。 通常根据经验公式估算或通过实验确定 。
3）淬火介质（冷却介质）
✓ 冷却速度大，容易获得马氏体。 ✓ 冷却速度大，内应力大，工件变形和开裂的倾向大。
常用淬火介质：水、油、盐水等
第19讲
4）.淬火方法
钢的淬火
思考：他们得到的最终组织都是马氏体吗？
1 单液淬火 2 双液淬火 3 分级淬火 4 等温淬火
第19讲
5）.钢的淬透性与淬硬性
钢的淬火
第19讲 钢的淬火
• {案例分析} • 在机械工业中，45钢常被用来制造齿
轮、轴等机械零件。现欲对某45钢试 样（Φ10mm）进行淬火处理，分别 经下列温度（700℃，760℃，840℃ ，1100℃）加热、保温并在水中冷却 得到的室温组织。 • 问：哪种方案比较合适？
第19讲 钢的淬火
小结
1、淬火的定义 2、淬火的目的 3、淬火的工艺参数 4、淬火变形与开裂