钢淬火与回火.ppt

低合金钢: Ac3或Ac1 + 50-100 ºC 高合金钢: Ac3或Ac1 + 300-400 ºC
W18Cr4V: 1280 ºC,分级加热
T (ºC)
1280 800 600
W18Cr4V t
(2) 工件尺寸、形状、淬火介质、晶粒长大倾向等
淬火加热后组织
钢种 淬火温度(℃) 最终组织
亚共析钢 Ac3+30～50
低温400℃以下，特别是300～200℃ 发生M转变时要求慢冷，↓M转变时的组 织应力
(2)理想冷却速度示意图
温 度
时间
源自文库 常用淬火介质

根据工件淬火冷却过程中，淬火介质由否
发生物态变化，把液态淬火介质分为两类的，即 有物态变化的和无物态变化的。

有物态变化的 水及各种水溶液
各种淬火油
各种气体
无物态变化的 熔融金属、熔盐
脱碳
O2: Fe3C + O2 → 3Fe +CO2 [C]A + O2 → CO2
CO2: Fe3C + CO2→ 3Fe + 2CO [C]A + CO2 → 2CO
H2O: Fe3C + H2O → 3Fe +H2+CO [C]A + H2O → H2+ CO
H2: Fe3C+2H2 →3Fe + CH4 [C]A +2H2 → CH4
固体----铜板、铁板、气-固流态床
有物态变化的（以水为例） 冷却三阶段：
① 蒸汽膜阶段 ② 沸腾阶段 ③ 对流阶段
(1):蒸汽膜阶段：
灼热钢件投入淬火介质中，一瞬间就 在工件表面产生大量过热蒸汽，紧贴工件 形成连续的蒸汽膜，使工件和液体分开。 由于工件是不良导体，这阶段的冷却主要 靠辐射传热，因此，冷却速度较慢。
2 目的: (1) 提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的
硬度、强度和耐磨性；
(2) 结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能； (3) 此外，还有很少数的一部分工件是为了改善钢的物理
和化学性能。如提高磁钢的磁性，不锈钢淬火以消除 第二相，从而改善其耐蚀性等。
3 淬火的工艺参数
3.1 加热温度 (1) 化学成分:
分解温度以下时，工件的冷却主要靠介质 的对流形成，随着工件与介质的温度降低， 冷却速度也逐渐降低。
对无物态变化的介质，淬火冷却主要 靠对流散热，在工件温度较高时辐射散热 也由很大比例，也存在传导散热。
（2）常用淬火介质 ① 水：
Vmax: 500~780 ºC/s, 300~400 ºC 鼻温：150 ºC/s； Ms： 450 ºC/s 优点：冷却能力强，成本低 缺点：M转变温区冷速过大，变形大
§8-2 淬火介质
1. 淬火介质的要求 （ P176, 图8－1 ） ① 鼻点冷速大， Ms附近冷速小； 目的：获得M ↓热应力 ↓开裂 ② 稳定，成本低 ③ 安全，无毒；不腐蚀工件
(1)理想介质冷却速度
高温T＞650℃,慢冷,可以减少热应力。
中温650℃～400℃ ,快冷,避开C曲线 的鼻尖,保证全部获得M。
1.2～1.5 1.5～1.8
1100～ 1300℃
高温盐炉 中加热
.
.
高合金钢 . 0.35～0.40 0.3～0.35
.
.
有效厚度的确定
3.3 加热介质
空气、盐浴、可控气氛、真空等气氛条件
造成氧化与脱碳 氧化 （T>570ºC): O2 +2Fe → 2FeO
CO2 + Fe → FeO + CO H2O + Fe →FeO +H2
第八章 钢的淬火与回火
本章重点 1. 淬火工艺参数的选择原则； 2. 钢的淬透性与淬硬性的概念及影响因素； 3. 淬火常见缺陷
§8-1 淬火的定义、目的及淬火的工艺参数
1 定义：把钢加热到临界温度（Ac3或Ac1）以上，保温一 段时间后，再以大于临界冷却速度冷却，从而获得M （或B下）组织的方法。
亚共析钢: Ac3+30-50 ºC 过共析钢: Ac1+30-50 ºC (Acm)
亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化 后淬火呢？
若加热温度选在Ac1～Ac3之间，组织中 有一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由 于铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢 的淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度， 同时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性 能，加热Ac3以上太高也不行，钢的氧化脱碳严重， 另一方面Ａ晶粒粗大，淬火后Ｍ粗大，钢的性能 变坏。
加热系数,与钢种 及加热介质有关
常用钢的加热系数
钢的种类
碳钢 合金钢
工件直 〈600℃
750～850
径 箱式炉中预 盐浴炉中加
mm
热
热或预热
《50 〈50
《50 〉50
.
0.3～0.4 0.4～0.5
.
0.45～0.5 0.5～0.55
800～900℃ 箱式炉或井 式炉中加热
1.0～1.2 1.2～1.5
（2):沸腾阶段：
进一步冷却时，工件表面温度降低，工
件放出热量愈来愈少，蒸汽膜厚度减薄并 在越来越多的地方破裂，以致使液体在这 些地方和工件直接接触，形成大量气泡溢 出液体，由于介质的不断更新，带走大量 热量，所以这阶段的冷却速度较快
（3):对流阶段： 当工件表面的温度降低至介质的沸点或
过共析钢的淬火加热温度为什么选择在Ac1～ Ac3之间？
首先过共析钢在淬火加热以前，都要经过球 化处理，加热到Ac1～Acm之间时组织为Ａ和一部 分未溶化的Ｆe3C,，淬火后，Ａ—>M，Ｆe3C被 保留下来，Ｆe3C硬度很高，它的存在，可以提高 钢的硬度和耐磨性。
若 T> Acm
① C % 增加, Ms点下降, 残A增多; ② 粗大M; ③ 氧化脱碳严重,易变形开裂 ④ 增大淬火应力，增加了工件变形和开裂的倾向。
冷却能力对水温，不溶夹杂敏感 应用：小尺寸、形状简单碳钢件
② 油：
Vmax: 100~250 ºC/s, 400~500 ºC 鼻温：60～70 ºC/s； Ms： 50 ºC/s 优点： M转变温区冷速小，不易变形 缺点：鼻温区冷速小，淬不透 应用：合金钢件
Wc≤0.5%
亚共析钢 Ac3+30～50
Wc＞0.5%
共析钢 Ac1+30～50
M M + A残 M + A残
过共析钢 Ac1+30～50 M+Fe3C+A残
3.2 保温时间 τ保温 ＝ τ升温＋τ热透＋τ转变 与合金成分，
尺寸、装炉量等因素有关
τ=α K D
工件有效厚度 (尺寸最小部位)
装炉量有关系数 一般 K = 1～1.5