零讀雜談（熱處理十一）

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發表于 2015-11-1 04:36:31 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

關于淬火可能內容會較多，如果一篇寫不完，會分成兩篇。還請見諒。

讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
雜談十一

鋼的淬火

淬火是將鋼加熱到奧氏體區保溫后快速冷卻的熱處理。淬火的目的是得到不同類型的馬氏體組織或下貝氏體組織，配合不同的回火工藝，可以獲得多種多樣的機械性能。淬火處理既可以作為最終熱處理，也可以做為中間熱處類，配合深冷、回火等工藝。另外補充一點，雖然我們寫的時候是“淬”(cui)的音，但日常中人們往往讀“zhan"。

關于淬火處理的加熱溫度選定

道理上同之前的完全、不完全退火工藝。我們之前說過，馬氏體是由奧氏體直接切變得到，因此，鋼種的其他組織沒有完全轉變為奧氏體組織，那么淬火時就無法最大限度的得到馬氏體組織，這就要求加熱溫度要高。但如果過高，奧氏體晶粒又會長大，淬火后出現粗大馬氏體組織，使整體的機械性能下降，容易斷裂。因此，對于不同的鋼材，這個加熱溫度需要一個妥善的考量。

對于亞共析鋼，淬火時不能存在有鐵素體，因此加熱時必須加熱到Ac3線以上。一般以20~30?C為宜。
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而對于過共析鋼，由于我們希望淬火時保留少量的二次滲碳體質點。因為滲碳體的硬度更高，當其以顆粒狀散布于馬氏體中時，可以提高耐磨性而不過多影響韌性。另外，加熱溫度低，奧氏體晶粒就細小，淬火后得到的殘余奧氏體也相對少。因此對于過共析鋼，一般加熱到Ac1以上20~30?C。加熱超過Acm線，則導致二次滲碳體消失，奧氏體晶粒長大，淬火后殘余奧氏體增多，不但硬度反而降低，而且脆性亦有增加。

淬火劑及淬火方法

我們通過之前的鋼的等溫奧氏體轉變TTT和連續奧氏體冷卻轉變CCT的學習，知道，當冷卻速度高于臨界冷卻速度時，我們才能避開鼻尖部位不發生珠光體、貝氏體轉變而直接得到馬氏體。同時，在馬氏體一篇里，我們也知道馬氏體轉變是切變轉變，轉變過程中會出現體積變化，且切變過程和撞晶過程會出現很大的內應力，因此既要保證冷卻速度夠快，又不能讓零件在淬火過程中發生開裂，并且盡量減小變形量，這些舊要求我們必須選擇合適的淬火劑。
根據TTT圖，我們首先希望零件在650~400?C之間快速冷卻以避過鼻尖位置，使奧氏體布發生高溫或中溫轉變，而在過冷到300?C以下Ms點附近時，則希望冷卻放緩，以避免馬氏體形成過程中內應力過大發生變形或裂紋。下圖為我們希望的理想冷卻速度曲線。

最常用的淬火劑是水或油。也有其他溶液比如鹽浴、堿浴等。水合油作為淬火劑各有利弊，均與理想淬火有差距。3 |& q& W# c( G f; O8 w. h
水是最便宜的淬火劑，18?C的水在高溫區（600?C 左右）具有很大的冷卻速度，可以達到600?C/s。而進入低溫區（200?C左右）冷卻速度仍然很高，約270?C/s，容易引起淬火變形或裂紋。因此水淬只限于形狀較為簡單的零件。而當水溫升高時，水災高溫區的冷卻能力又會降低，因此對于冷卻用水需要控制溫度在30?C以下。當遇到大批工件淬火時，則需使用流動水保證溫度。水中添加鹽或堿可提高冷卻能力；水中加聚醚、聚乙烯或水玻璃可得到介于水、油之間的冷卻能力；但如果水中混有油或肥皂液，則會大幅降低冷卻能力，應避免。
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油（礦物油或者植物油）在低溫區的冷卻速度小，而高溫區也同樣略低，不易使碳鋼全淬成馬氏體，可用于合金鋼減小變形和淬裂傾向。油粘度越高，冷卻能力就越低。而當油溫上升適當，粘度減小，冷卻能力將增強，因此油作為冷卻劑一般應在40~100?C之間使用。過高易失火（各種油的閃點約在150~300?C）。此外，油容易老化，使冷卻能力變弱，應定期更換或處理。油中添加光亮劑，并將零件在保護氣中加熱，則淬火后表面光亮。油中加磺酸鈉或者環烷酸鈣可以提高油的冷卻能力，加磷酸鹽可提高油的抗氧化能力。

鹽浴或堿浴（如熔化的硝酸鈉+硝酸鉀，氫氧化鉀+氫氧化鈉）用于等溫淬火，分級淬火使用。
: r$ k* T+ }6 T9 [1 _/ P& t7 T下表給出常用淬火劑的冷卻能力。

抱歉，有點事兒。今天先結到這兒。明天更新淬火方法和淬透性的部分內容。