淬火与回火剖析学习教案.pptx

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1、会计学1淬火淬火(cu hu)与回火剖析与回火剖析第一页，共78页。2将钢加热将钢加热(ji r)(ji r)到临界点以上，保温后以大于临到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺界冷却速度，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺一、钢的淬火一、钢的淬火(cu hu)定义定义(dngy)铁素体铁素体+珠光体珠光体珠光体珠光体+渗碳体渗碳体奥氏体奥氏体+铁素体铁素体奥氏体奥氏体+渗碳体渗碳体C%温温度度SPQGAc1AccmAc3奥氏体奥氏体碳在碳在Fe中的过饱和固溶体，称为中的过饱和固溶体，称为马氏体马氏体。第1页/共77页第二页，共78页。3等温转变等温转变(zhun

2、bin)曲线曲线A1tO850900700650600550500450200230MsPBM时间时间温度温度组织转变组织转变(zhunbin)关系曲线关系曲线，简，简称称“T T T”线。线。TimeTemperatureTransform按温度按温度(wnd)划分三个划分三个区：区：高温区：高温区：A1550 珠光体型转变珠光体型转变 P 中温区：中温区：550Ms 贝氏体型转变贝氏体型转变B低温区：低温区：Ms（230）以下）以下 马氏体型转变马氏体型转变M第2页/共77页第三页，共78页。4过冷过冷 A 等温转变等温转变(zhunbin)产物的组产物的组织与性能织与性能55060065

3、0A1MsPBM（1）珠光体型转变）珠光体型转变(zhunbin)产产物物 P由于冷却速度不等，得到由于冷却速度不等，得到(d do)的的P 层片厚薄不同，三种：层片厚薄不同，三种：、A1650，T小，小，P 粒粗，粒粗，160HBS250HBS “P”表示。表示。P、650600，T 稍大，稍大，P 粒较细，薄粒较细，薄F与与Fe3C，”S”表示，表示，sarbite 索氏体，索氏体，2535HRC。S、600550，T大，大，P 粒很细，用粒很细，用 T 表示，表示，troostite 托氏体托氏体；35HRC48HRC。T（2）贝氏体型转变贝氏体型转变-B bainite727奥氏体转变

4、成过饱和铁素体和极细小的渗碳体的混合物，称奥氏体转变成过饱和铁素体和极细小的渗碳体的混合物，称 “贝氏体贝氏体”。分。分B上上、B下下，B上上硬脆无使用价值，硬脆无使用价值，B下下力学性能较好。力学性能较好。生产中常用。生产中常用。350B上上B下下（3）马氏体型转变马氏体型转变M martensiteT极大，极大，Fe、C原子不能扩散，原子不能扩散，C全部溶于全部溶于Fe中，体积中，体积，产生应力。，产生应力。硬度很高：硬度很高：62HRC65HRC，耐磨性好。，耐磨性好。面心立方：面心立方：Fe体心立方体心立方FeT+M+AM+A第3页/共77页第四页，共78页。5二、过冷二、过冷 A 连

5、续连续(linx)冷却转变冷却转变A1550MsV1炉冷炉冷V2空冷空冷V3油冷油冷V4 水冷水冷PSTVK1、连续冷却转变、连续冷却转变(zhunbin)曲线曲线又称又称“C C T”曲线曲线(qxin)Continuous Cooling TransformVK临界冷却速度临界冷却速度 V1P 170220HBS V2S 25HRC35HRC V3T+M 45HRC55HRC V4M+A 55HRC65HRC2、马氏体的形态、性能、马氏体的形态、性能晶体结构：体心立方晶体结构：体心立方体心正方，体积增大。体心正方，体积增大。形态、性能：片状形态、性能：片状M，WC1%，HB高，高，、ak差

6、。板条状差。板条状M，WC0.6%,良好良好，较高，较高ak,强韧性。强韧性。第4页/共77页第五页，共78页。6 淬火淬火(cu hu)(cu hu)的目的的目的 淬淬 火火 温温 度度钢的化学成分钢的化学成分 工艺工艺(gngy)因素因素获得获得(hud)马氏体组马氏体组织，提高钢的性能。织，提高钢的性能。获得均匀细小的奥氏获得均匀细小的奥氏体组织，以便淬火后获得体组织，以便淬火后获得细小马氏体细小马氏体选择淬火温度的原则选择淬火温度的原则第5页/共77页第六页，共78页。71)亚共析钢的淬火(cu hu)A Ac3c3+30+305050淬火淬火(cu(cu hu)hu)温度温度若加热若

7、加热(ji r)(ji r)温度温度过高过高出现粗大马氏体组织出现粗大马氏体组织导致淬火钢严重变形导致淬火钢严重变形若加热温度过低若加热温度过低淬火组织中出现铁素体淬火组织中出现铁素体硬度不足硬度不足l 钢的化学成分钢的化学成分第6页/共77页第七页，共78页。9淬火淬火(cu hu)组织组织含碳量含碳量0.5马氏体马氏体含碳量含碳量0.5马氏体马氏体+少量少量(sholing)(sholing)的残的残余奥氏体余奥氏体65MnV钢钢(0.65%C)淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬火组织正常淬火组织第8页/共77页第九页，共78页。102）共析钢共析钢淬火淬火(cu hu)温

8、度温度 Ac1+30-50淬火淬火(cu hu)组织组织 M+A。第9页/共77页第十页，共78页。113）过共析钢的淬火）过共析钢的淬火(cu hu)淬火淬火(cu(cu hu)hu)温度温度Ac1+30-50 淬火淬火(cu hu)(cu hu)后的组后的组织织细马氏体细马氏体+颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体+少量残余奥氏体少量残余奥氏体分散分布的颗粒状渗碳体对钢分散分布的颗粒状渗碳体对钢的硬度和耐磨性有利的硬度和耐磨性有利第10页/共77页第十一页，共78页。12T12钢（含钢（含1.2%C）正常淬火组织）正常淬火组织第11页/共77页第十二页，共78页。13过共析钢加热过共析钢加热(ji r

9、)(ji r)到到AccmAccm以上以上奥氏体晶粒粗大奥氏体晶粒粗大(cd)(cd)含碳量提高含碳量提高(t go)(t go)淬火后的马氏体也粗大淬火后的马氏体也粗大残余奥氏体量增加残余奥氏体量增加降低钢的硬度、耐磨性和韧性降低钢的硬度、耐磨性和韧性增大变形和开裂的倾向增大变形和开裂的倾向4）合金钢的淬火）合金钢的淬火 大多数合金元素大多数合金元素(Mn，P除外除外)有有阻碍奥氏体阻碍奥氏体晶粒长大晶粒长大的作用，淬火温度在临界点以上的作用，淬火温度在临界点以上50100 提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中的充分溶解和均提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中的充分溶解和均匀化，以获得较好的

10、淬火效果匀化，以获得较好的淬火效果第12页/共77页第十三页，共78页。15（1 1）工件尺寸大小和形状）工件尺寸大小和形状尺寸小的工件，淬火温度应适当降低尺寸小的工件，淬火温度应适当降低 ；对对于于形形状状复复杂杂、容容易易变变形形或或开开裂裂(ki(ki li)li)的的工工件件，应应采采用用较较低的淬火温度。低的淬火温度。（2 2）淬火介质和淬火方法）淬火介质和淬火方法 水淬要比油淬时的淬火温度低水淬要比油淬时的淬火温度低10-2010-20；采采用用硝硝酸酸盐盐等等温温淬淬火火或或分分级级淬淬火火时时，由由于于热热浴浴的的冷冷却却能能力力较较低低，应适当提高淬火温度，以保证工件能被淬硬

11、。应适当提高淬火温度，以保证工件能被淬硬。（3 3）加热设备）加热设备采用箱式或井式电炉的加热温度可以比盐浴炉高采用箱式或井式电炉的加热温度可以比盐浴炉高10-2010-20。l 工艺工艺(gngy)因素因素第14页/共77页第十五页，共78页。16 淬火加热时间淬火加热时间(shjin)(shjin)的确定的确定淬火加热淬火加热(ji r)(ji r)时间长短时间长短加热加热(ji(ji r)r)时时间间升温时间升温时间保温时间保温时间从工件装炉后上升到淬火温度所需时间从工件装炉后上升到淬火温度所需时间从达到淬火温度开始至完成奥氏体均匀化从达到淬火温度开始至完成奥氏体均匀化所需的时间所需的时

12、间=KD生产中常用公式来确定保温时间生产中常用公式来确定保温时间加热系数，与钢种及加热介质有关加热系数，与钢种及加热介质有关K装炉量有关的系数，装炉量有关的系数，K=1-1.5K=1-1.5D工件有效厚度，一般指尺寸最小的部位工件有效厚度，一般指尺寸最小的部位奥氏体均匀化奥氏体均匀化实际晶粒度大小实际晶粒度大小影响影响第15页/共77页第十六页，共78页。17加热设备类型加热设备类型钢材品种钢材品种经验公式，经验公式，t（min）盐浴炉盐浴炉碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢与合金结构钢碳素工具钢与合金结构钢合金工具钢合金工具钢t（0.20.4）Dt（0.30.5）Dt（0.50.7）D空气电阻炉

13、空气电阻炉碳素钢碳素钢合金钢合金钢t（11.2）Dt（1.21.5）D第16页/共77页第十七页，共78页。18v影响保温时间的因素：影响保温时间的因素：v 1、钢的成分、钢的成分v在在实实际际生生产产中中高高碳碳钢钢比比低低碳碳钢钢，合合金金钢钢比比碳碳素素钢钢，高高合合金金钢比低合金钢的保温时间要长一些。钢比低合金钢的保温时间要长一些。v 2、工件尺寸及装炉量、工件尺寸及装炉量 v工件尺寸越大，装炉量越多，则加热时间应越长。工件尺寸越大，装炉量越多，则加热时间应越长。v 3、加热设备、加热设备v铅铅浴浴炉炉加加热热速速度度最最快快，盐盐浴浴炉炉次次之之，空空气气电电阻阻炉炉最最慢慢。当当其

14、它条件相同时，三者的加热时间之比约为其它条件相同时，三者的加热时间之比约为1/3:1/2:1。v 4、炉温、炉温 v提高提高(t go)炉温可以缩短加热时间。炉温可以缩短加热时间。v 5、装炉情况、装炉情况 v工工件件放放置置的的间间隔隔大大，则则加加热热快快而而均均匀匀；工工件件放放置置间间隔隔小小甚甚至紧密放置，则相应的加热时间较长。至紧密放置，则相应的加热时间较长。第17页/共77页第十八页，共78页。19 淬淬 火火 介介 质质控制钢件冷却速度保证淬火控制钢件冷却速度保证淬火质量的重要媒介质量的重要媒介(miji)物物质质1）在）在650以上保证过冷奥氏体以上保证过冷奥氏体不转变为珠光

15、体型组织的前提下，不转变为珠光体型组织的前提下，应尽量应尽量(jnling)减慢冷却速度以减减慢冷却速度以减少热应力作用少热应力作用l 理想淬火介质的冷却理想淬火介质的冷却(lngqu)速度速度时间时间温温度度钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷却速度MsMfA1第18页/共77页第十九页，共78页。203）避开）避开(b ki)“鼻尖鼻尖”后，又应缓慢后，又应缓慢冷却。因为此后发生马氏体转变时将冷却。因为此后发生马氏体转变时将产生较大的相变应力产生较大的相变应力注：较大的相变应力和热应力容注：较大的相变应力和热应力容易导致工件的变形易导致工件的变形(bin xng)和和开裂开裂时间时间温温度度

16、钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷却速度MsMfA12）在）在C曲线曲线(qxin)“鼻尖鼻尖”处处应尽快冷却，以保证过冷奥氏应尽快冷却，以保证过冷奥氏体不在此处转变体不在此处转变第19页/共77页第二十页，共78页。21l 淬火淬火(cu hu)介介质分类质分类 物态变化的淬火物态变化的淬火(cu hu)介质介质水、水溶液、油类水、水溶液、油类工件的冷却主要工件的冷却主要(zhyo)依依靠介质的汽化来进行靠介质的汽化来进行冷却过程冷却过程第20页/共77页第二十一页，共78页。23物态不发生变化物态不发生变化(binhu)（或变化（或变化(binhu)较小）较小）的淬火介质的淬火介质熔盐、熔

17、碱以及熔盐、熔碱以及(yj)气体气体等等辐射辐射(fsh)、对流和热传导、对流和热传导第22页/共77页第二十三页，共78页。24l 常用常用(chn yn)(chn yn)的淬火冷却的淬火冷却介质介质 水水1）经济且冷却能力较强的淬火(cu hu)介质优优 点点 缺缺 点点1）在C曲线(qxin)鼻尖部位（650500）范围内冷却能力不够强2）在马氏体转变区（）在马氏体转变区（300200）范围内冷却能）范围内冷却能力不够缓慢力不够缓慢2）对环境没有污染）对环境没有污染适用范围适用范围最常用的淬火介质，多用于形状简单或截面尺寸较大最常用的淬火介质，多用于形状简单或截面尺寸较大的碳钢件的淬火冷

18、却的碳钢件的淬火冷却第23页/共77页第二十四页，共78页。25 盐水、碱水盐水、碱水(jin shu)特特 点点明显提高水在高温明显提高水在高温区的冷却区的冷却(lngqu)能力能力主要主要(zhyo)用于形状用于形状简单，截面尺寸较大且简单，截面尺寸较大且变形要求不高的碳钢件变形要求不高的碳钢件的淬火冷却的淬火冷却在在300200范围内的冷范围内的冷却能力仍较强却能力仍较强适用范围适用范围在水中加入在水中加入1015的的NaCl、NaOH等物质等物质第24页/共77页第二十五页，共78页。26适用范围适用范围常用的淬火介质，常用的淬火介质，多用于形状多用于形状(xngzhun)复杂的复杂的

19、中、小合金钢件的中、小合金钢件的淬火冷却淬火冷却 油油特特 点点1）低温区的冷却(lngqu)速度比水小得多2）高温区的冷却(lngqu)速度也很小第25页/共77页第二十六页，共78页。27碱浴和盐浴碱浴和盐浴 熔熔盐盐和和熔熔碱碱的的传传热热方方式式是是依依靠靠周周围围(zhuwi)(zhuwi)介质的传导和对流将工件的热量带走。介质的传导和对流将工件的热量带走。在在高高温温区区，碱碱浴浴的的冷冷却却能能力力比比油油略略大大，硝硝盐盐浴浴的的冷冷却却能能力力比比油油略略小小。在在低低温温区区，碱碱浴浴与与硝盐浴的冷却能力都比油低。硝盐浴的冷却能力都比油低。广广泛泛应应用用于于变变形形要要求

20、求严严格格的的碳碳素素工工具具钢钢、合合金金工工具具钢钢、球球墨墨铸铸铁铁、合合金金铸铸铁铁等等工工件件的的分分级淬火或等温淬火。级淬火或等温淬火。第26页/共77页第二十七页，共78页。28其它新型淬火介质其它新型淬火介质三三硝硝水水溶溶液液：25硝硝酸酸钠钠+20亚亚硝硝酸酸钠钠+20硝硝酸酸钾钾+35水水。高高温温区区冷冷却却(lngqu)能能力力小小于于盐盐水水，低低温温区区冷冷却却(lngqu)能能力力接接近近于于油。油。合合成成淬淬火火剂剂：10聚聚乙乙烯烯醇醇水水溶溶液液+0.2防防腐腐剂剂（苯苯甲甲酸酸纳纳）+1.0防防锈锈剂剂（三三乙乙醇醇胺胺）+0.02消消泡泡剂剂（太太古

21、古油油）。高高温温区区冷冷速速接接近近水，低温区冷速比水慢。水，低温区冷速比水慢。氯氯化化锌锌-碱碱光光亮亮淬淬火火剂剂：49ZnCl2+49NaOH+2肥肥皂皂粉粉，再再加加300倍倍水水稀稀释释。高高温温区冷速接近盐水，低温区冷速比水小得多。区冷速接近盐水，低温区冷速比水小得多。第27页/共77页第二十八页，共78页。29 淬淬 火火 方方 法法l 单介质单介质(jizh)淬火淬火将奥氏体化后的工件将奥氏体化后的工件(gngjin)迅速投入到一种淬火介质中冷却迅速投入到一种淬火介质中冷却至室温的淬火方法至室温的淬火方法优优 点点易实现机械化，应用易实现机械化，应用(yngyng)较广泛较广

22、泛缺缺 点点2）油中淬火时大碳钢件不容易淬）油中淬火时大碳钢件不容易淬硬（硬度不足或不均匀）硬（硬度不足或不均匀）1）水中淬火变形开裂倾向大）水中淬火变形开裂倾向大适用范围适用范围碳钢一般用水作冷却介质，合金钢碳钢一般用水作冷却介质，合金钢可用油作冷却介质可用油作冷却介质第28页/共77页第二十九页，共78页。30l 双介质双介质(jizh)淬淬火火 将工件先在一种冷却能力较强的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，然介质中冷却，避免珠光体转变，然后后(rnhu)转入另一种冷却能力较弱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的介质中发生马氏体转变的方法常用常用(ch

23、n yn)的水淬油冷或油的水淬油冷或油粹空冷粹空冷获得了较理想的冷却条件获得了较理想的冷却条件操作复杂，在第一种介质中的停留时操作复杂，在第一种介质中的停留时间不易掌握，需要有实践经验间不易掌握，需要有实践经验优优 点点缺缺 点点适用范围适用范围主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件第29页/共77页第三十页，共78页。31l 分级淬火法分级淬火法 指将奥氏体化的工件淬入稍高于指将奥氏体化的工件淬入稍高于Ms点的盐浴或碱浴中保温，待工件表、点的盐浴或碱浴中保温，待工件表、心部温度接近盐浴温度时取出来空心部温度接近盐浴温度时取出来空冷的淬火冷的淬

24、火(cu hu)方法方法优优 点点 很好地消除淬火工件表心部的温很好地消除淬火工件表心部的温差问题，有效地减少工件变形开差问题，有效地减少工件变形开裂裂(ki li)倾向倾向适用范围适用范围 适于形状复杂适于形状复杂(fz)、厚薄不均的、厚薄不均的工件淬火，但因其冷却能力有限，工件淬火，但因其冷却能力有限，仅用于尺寸较小的工件仅用于尺寸较小的工件第30页/共77页第三十一页，共78页。32优优 点点适用范围适用范围l 等温淬火等温淬火(cu hu)法法 将加热将加热(ji r)工件在高于工件在高于Ms温度的盐温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间，获浴或碱浴中冷却并保温足够时间，获得下贝体组织后

25、再空冷的淬火方法得下贝体组织后再空冷的淬火方法1 1）零件）零件(ln jin)(ln jin)强度高，塑性和强度高，塑性和韧性好，既有良好的综合力学性能韧性好，既有良好的综合力学性能2）淬火应力小，变形小）淬火应力小，变形小用于形状复杂和要求较高的小零件用于形状复杂和要求较高的小零件第31页/共77页第三十二页，共78页。33 将淬火工件继续冷却到室温以下将淬火工件继续冷却到室温以下(yxi)温度温度(-70-80)保持一段保持一段时间，使其中的残余奥氏体继续时间，使其中的残余奥氏体继续转变为马氏体的工艺转变为马氏体的工艺l 深冷处理深冷处理目目 的的 降低钢中残余降低钢中残余(cny)奥氏

26、体量，奥氏体量，以提高钢的硬度和耐磨性及工件以提高钢的硬度和耐磨性及工件的尺寸稳定性的尺寸稳定性适用范围适用范围 主要主要(zhyo)用于淬火后残余奥氏体量较用于淬火后残余奥氏体量较多的合金钢或精密件，如：刃量具钢等多的合金钢或精密件，如：刃量具钢等第32页/共77页第三十三页，共78页。34l l 局部局部局部局部(jb)(jb)淬火方法淬火方法淬火方法淬火方法第33页/共77页第三十四页，共78页。35二、钢的淬透性与淬硬性二、钢的淬透性与淬硬性(yngxng)表层与心部淬透性的差别表层与心部淬透性的差别(chbi)半马氏体区半马氏体区合金元素对淬透性的影响合金元素对淬透性的影响淬透性与淬

27、硬性的区别淬透性与淬硬性的区别n n淬透性是钢的主要热处理性能淬透性是钢的主要热处理性能淬透性是钢的主要热处理性能淬透性是钢的主要热处理性能(xngnng)(xngnng)。n n是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。第34页/共77页第三十五页，共78页。36 淬透性淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向是指钢在淬火时能够获得马氏体组织的倾向(qngxing)（即（即钢被淬透的能力），又称为可淬性。是钢种本身固有的属性钢被淬透的能力），又称为可淬性。是钢种本身固有的属性l衡

28、量衡量(hng ling)指标指标 用标准试样在一定条件下淬火时所能达到用标准试样在一定条件下淬火时所能达到(d do)的的有效淬硬层深度来表示有效淬硬层深度来表示淬硬层深度淬硬层深度指钢件表面至内部马氏体组织占指钢件表面至内部马氏体组织占50%处的距离处的距离淬硬层深度越大淬硬层深度越大淬透性越高淬透性越高淬硬层深度达到心部淬硬层深度达到心部工件被淬透工件被淬透M量和硬度随深度的变化量和硬度随深度的变化第35页/共77页第三十六页，共78页。37在相同奥氏体化条件在相同奥氏体化条件(tiojin)下，同种钢的淬透性是相同下，同种钢的淬透性是相同的的小件小件 大件大件 淬硬性淬硬性(yngxn

29、g)在正常淬火情况下获得马氏体组织在正常淬火情况下获得马氏体组织(zzh)所能达到的最高硬度所能达到的最高硬度l 影响因素影响因素 主要取决于马氏体中的含碳量，而与合金元素关系不大主要取决于马氏体中的含碳量，而与合金元素关系不大注：注：淬透性高的钢，其淬硬性不一定高；反之亦然淬透性高的钢，其淬硬性不一定高；反之亦然淬硬层深度淬硬层深度水淬水淬 油淬油淬含碳量越高含碳量越高淬硬性也高淬硬性也高第36页/共77页第三十七页，共78页。38淬透性的大小淬透性的大小(dxio)对钢的热处理后的力学性能的影响对钢的热处理后的力学性能的影响有效淬硬层深度有效淬硬层深度(shnd)对工件力学性能影响很大对工

30、件力学性能影响很大当工件淬透后，经回火可得到当工件淬透后，经回火可得到(d do)沿整个截面分布一沿整个截面分布一致的组织，其力学性能分布也均匀一致致的组织，其力学性能分布也均匀一致当未淬透时，工件心部的力学性能低于表面淬透层的性当未淬透时，工件心部的力学性能低于表面淬透层的性能能未未淬淬透透钢钢淬淬透透钢钢第37页/共77页第三十八页，共78页。39 影响影响(yngxing)淬透性的因淬透性的因素素1）化学成分）化学成分影响淬透性的主要影响淬透性的主要(zhyo)因素因素亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢共析钢共析钢含含碳碳量量合金合金(hjn)元元素素除除Co外的合金元素均使外的合金元素均

31、使C曲线向右移，临界速度曲线向右移，临界速度减小，淬透性增加减小，淬透性增加钢的淬透性越高钢的淬透性越高临界冷却速度越小临界冷却速度越小奥氏体越稳定奥氏体越稳定淬透性增高淬透性增高淬透性在碳钢中最高淬透性在碳钢中最高含碳量的增加含碳量的增加含碳量的增加含碳量的增加淬透性降低淬透性降低临界冷却速度最小临界冷却速度最小第38页/共77页第三十九页，共78页。402）淬火温度）淬火温度(wnd)和保和保温时间温时间适当适当(shdng)地提高钢的淬透性地提高钢的淬透性注：采取这种方法，会引起晶粒粗大注：采取这种方法，会引起晶粒粗大(cd)，故一般，故一般不采用不采用加热温度的升高加热温度的升高保温时

32、间的延长保温时间的延长碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解的碳化物、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，非自发核心，使使A体不稳定，体不稳定，C曲线左移，曲线左移，vk增大，降低淬透增大，降低淬透性。性。3)钢中未溶第二相钢中未溶第二相第39页/共77页第四十页，共78页。41(1)(1)断口检验法断口检验法断口检验法断口检验法它是根据试样断口呈现的状态来评定它是根据试样断口呈现的状态来评定它是根据试样断口呈现的状态来评定它是根据试样断口呈现的状态来评定钢的淬透性的（淬硬层晶粒细致，呈钢的淬透性的（淬硬层晶粒细致，呈钢的淬透性的（淬硬层晶粒细致，呈钢的淬透性的

33、（淬硬层晶粒细致，呈脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂(dun li)(dun li)；未淬硬层晶粒；未淬硬层晶粒；未淬硬层晶粒；未淬硬层晶粒粗大，呈塑性断裂粗大，呈塑性断裂粗大，呈塑性断裂粗大，呈塑性断裂(dun li)(dun li)）。主）。主）。主）。主要适用于碳素工具钢。要适用于碳素工具钢。要适用于碳素工具钢。要适用于碳素工具钢。淬透性的测定方法淬透性的测定方法(2)U(2)U曲线法曲线法曲线法曲线法这种方法是将直径这种方法是将直径这种方法是将直径这种方法是将直径(zhjng)(zhjng)相同、相同、相同、相同、钢种不同的圆柱试样（直径钢种不同的圆柱试样（直径钢种不同的圆柱试样（直径

34、钢种不同的圆柱试样（直径(zhjng)(zhjng)是长度的是长度的是长度的是长度的4 4倍）经奥氏体倍）经奥氏体倍）经奥氏体倍）经奥氏体化后在相同冷却条件下淬火，然后化后在相同冷却条件下淬火，然后化后在相同冷却条件下淬火，然后化后在相同冷却条件下淬火，然后从试样中部切开，在横截面上沿直从试样中部切开，在横截面上沿直从试样中部切开，在横截面上沿直从试样中部切开，在横截面上沿直径径径径(zhjng)(zhjng)测出硬度分布曲线，呈测出硬度分布曲线，呈测出硬度分布曲线，呈测出硬度分布曲线，呈U U形，所以称为形，所以称为形，所以称为形，所以称为U U曲线。曲线。曲线。曲线。第40页/共77页第四

35、十一页，共78页。42(3)用临界淬透直径用临界淬透直径(zhjng)表示表示临界淬透直径临界淬透直径(zhjng)是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径淬成半马氏体的最大直径(zhjng)，用，用D0表示。表示。D0D0与介质有关，如与介质有关，如与介质有关，如与介质有关，如4545钢钢钢钢D0D0水水水水=16mm=16mm，D0D0油油油油=8mm=8mm。只有冷却条件相同时，才能只有冷却条件相同时，才能只有冷却条件相同时，才能只有冷却条件相同时，才能(cinng)(cinng)进行不同材料淬透性比较，如进行不同材料淬透性比较，如进行不同材

36、料淬透性比较，如进行不同材料淬透性比较，如4545钢钢钢钢D0D0油油油油=8mm=8mm，40Cr D040Cr D0油油油油=20mm=20mm。在相同冷却在相同冷却(lngqu)(lngqu)条件下，条件下，DoDo越大，钢的淬透性越好。越大，钢的淬透性越好。油淬油淬水淬水淬第41页/共77页第四十二页，共78页。43部分常用钢材部分常用钢材(gngci)(gngci)的临界淬的临界淬透直径透直径第42页/共77页第四十三页，共78页。44(4)顶端顶端(dngdun)淬火法（端淬试淬火法（端淬试验）验）第43页/共77页第四十四页，共78页。45n近近端端面面1.5mm处处得得硬硬度度

37、值值可可代代表表钢的淬硬性。钢的淬硬性。n曲曲线线拐拐点点处处得得硬硬度度值值可可代代表表半半马马氏氏体体组组织织的的硬硬度度值值，该该点点离离末末端端的的距距离离可可代代表表淬淬透层深度。透层深度。n通通过过(tnggu)淬淬透透性性曲曲线线可可知知道道某某钢钢种种在在多多大大冷冷速速下下可可获获得得全全马马氏氏体体组组织织、半半马马氏氏体体组组织织，以以及及在在各各种种冷冷速速下下可可以达到的硬度值。以达到的硬度值。第44页/共77页第四十五页，共78页。46n 淬淬透透性性带带：由由于于钢钢的的成成分分的的波波动动及及其其它它因因素素的的影影响响(yngxing)，每每一一种种钢钢的的淬

38、淬透透性性曲曲线线并并非非为为一一条条线线，而而往往是一条带，称为淬透性带。往往是一条带，称为淬透性带。第45页/共77页第四十六页，共78页。47示，示，J 表示表示(biosh)末端淬末端淬透性，透性，d 表示表示(biosh)半马氏半马氏体区到水冷端的体区到水冷端的距离，距离，HRC 为半为半马氏体区的硬度。马氏体区的硬度。n n淬透性的表示淬透性的表示淬透性的表示淬透性的表示(bi(bi osh)osh)方法方法方法方法即用即用 表表第46页/共77页第四十七页，共78页。48 淬透性的应用淬透性的应用(yngyng)1）根据淬硬层深度）根据淬硬层深度(shnd)选选择材料择材料l 大

39、截面零件、承受动载的重要大截面零件、承受动载的重要(zhngyo)(zhngyo)零件、承受拉力和压零件、承受拉力和压力的许多重要力的许多重要(zhngyo)(zhngyo)零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），要求表面和心部力学性能一致，故应选择淬透性高的材料；要求表面和心部力学性能一致，故应选择淬透性高的材料；l 心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢，获得的轴类），可选用淬透性低的钢，获得1/21/41/21/4淬硬层深度即可；淬硬层深度即可；l 焊接件、承受强

40、力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能或不宜焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能或不宜选择淬透性大的材料。选择淬透性大的材料。第47页/共77页第四十八页，共78页。49首先要做出端淬试样离末端距离与截面各部位相同冷速首先要做出端淬试样离末端距离与截面各部位相同冷速时的对应关系曲线。时的对应关系曲线。端淬试样的尺寸和冷却条件有严格的规定，所以端淬试样的尺寸和冷却条件有严格的规定，所以试样各点的冷却速度是固定的（一般常用试样各点的冷却速度是固定的（一般常用700时的冷却时的冷却速度为代表）。如果用各种不同直径的圆钢棒在水中或速度为代表）。如果用各种不同直径的圆钢棒在水中或油中冷却，测出其

41、截面各部位在油中冷却，测出其截面各部位在700时的冷却速度，就时的冷却速度，就可以和端淬试样各点的冷却速度相对应，绘制出其关系可以和端淬试样各点的冷却速度相对应，绘制出其关系曲线。曲线。先从手册上查出零件所用钢材的淬透性曲线和其半先从手册上查出零件所用钢材的淬透性曲线和其半马氏体区的硬度值；由硬度值查淬透性曲线确定马氏体区的硬度值；由硬度值查淬透性曲线确定(qudng)出离末端距离；由此距离查上述关系曲线，查出离末端距离；由此距离查上述关系曲线，查出标记为出标记为“中心中心”的曲线对应的纵坐标就是该钢材的临的曲线对应的纵坐标就是该钢材的临界淬透直径。界淬透直径。2）推算）推算(tu sun)钢

42、的临界淬透直径钢的临界淬透直径第48页/共77页第四十九页，共78页。50第49页/共77页第五十页，共78页。51n绘制淬火后零件截面硬度绘制淬火后零件截面硬度(yngd)分布曲线：分布曲线：n 已已知知零零件件直直径径，水水淬淬；由由直直径径-冷冷速速关关系系曲曲线线查查出出对对应应表表面面、3/4半半径径、1/2半半径径、中中心心处处的的离离末末端端距距离离；由由该该距距离离查查淬淬透透性性曲曲线线上上对对应应各各处处的的硬硬度度(yngd)值值；根根据据这这些些硬硬度度(yngd)值值就就可可以以绘绘制制出出零件截面上的硬度零件截面上的硬度(yngd)分布曲线。分布曲线。第50页/共7

43、7页第五十一页，共78页。52三三 淬火工件易出现淬火工件易出现(chxin)的问题及其预防的问题及其预防1 淬火后硬度不足淬火后硬度不足(bz)或不或不均匀均匀产产生生(chnshng)原原因因1）冷却速度不够或不均匀，导致未得到全部马）冷却速度不够或不均匀，导致未得到全部马氏体组织氏体组织2）加热或保温过程中工件表面被氧化脱碳，淬）加热或保温过程中工件表面被氧化脱碳，淬火后表面有非马氏体组织火后表面有非马氏体组织3）亚共析钢加热温度低于）亚共析钢加热温度低于Ac3或保温时间不够，淬火或保温时间不够，淬火后有铁素体存在后有铁素体存在解决解决措施措施防止工件在加热过程中的氧化脱碳，采用合理的加

44、热和防止工件在加热过程中的氧化脱碳，采用合理的加热和冷却规范确保工艺的正确实施冷却规范确保工艺的正确实施第51页/共77页第五十二页，共78页。532 淬火淬火(cu hu)变变形形产产生生(chnshng)原原因因1 1）淬火）淬火）淬火）淬火(cu hu)(cu hu)热应力热应力热应力热应力2 2）淬火组织应力）淬火组织应力）淬火组织应力）淬火组织应力淬火冷却时，由于工件表层和心部胀缩淬火冷却时，由于工件表层和心部胀缩淬火冷却时，由于工件表层和心部胀缩淬火冷却时，由于工件表层和心部胀缩的不同时性而造成的内应力的不同时性而造成的内应力的不同时性而造成的内应力的不同时性而造成的内应力淬火冷却

45、时，由于工件表层和心部的温差导致马淬火冷却时，由于工件表层和心部的温差导致马淬火冷却时，由于工件表层和心部的温差导致马淬火冷却时，由于工件表层和心部的温差导致马氏体转变的不同时性而造成的内应力氏体转变的不同时性而造成的内应力氏体转变的不同时性而造成的内应力氏体转变的不同时性而造成的内应力n n变化规律：冷却前期，表层受拉，心部变化规律：冷却前期，表层受拉，心部变化规律：冷却前期，表层受拉，心部变化规律：冷却前期，表层受拉，心部受压；冷却后期，表层受压，心部受拉。受压；冷却后期，表层受压，心部受拉。受压；冷却后期，表层受压，心部受拉。受压；冷却后期，表层受压，心部受拉。n n变化规律：冷却前期，

46、表层受压，心部受变化规律：冷却前期，表层受压，心部受变化规律：冷却前期，表层受压，心部受变化规律：冷却前期，表层受压，心部受拉；冷却后期，表层受拉，心部受压。拉；冷却后期，表层受拉，心部受压。拉；冷却后期，表层受拉，心部受压。拉；冷却后期，表层受拉，心部受压。第52页/共77页第五十三页，共78页。543）淬火变形的一般规律）淬火变形的一般规律(gul)热热应应力力引引起起的的淬淬火火变变形形表表现现为为：使使工工件件沿沿最最大大尺尺寸寸方方向向收收缩缩，沿沿最最小小尺尺寸寸方方向向胀胀大大，即即力力图图使使工工件件的的棱棱角角变变圆圆，平平面面凸凸起起，变变得得趋于球状。趋于球状。组组织织应

47、应力力引引起起的的淬淬火火变变形形表表现现为为：工工件件沿沿最最大大尺尺寸寸方方向向伸伸长长，沿沿最最小小尺尺寸寸方方向向收收缩缩，力力图图使使工工件件棱棱角角突突出出，平平面面内内凹凹，其其外外形形好好像一个承受外压的真空容器一样。像一个承受外压的真空容器一样。组组织织转转变变引引起起的的体体积积变变化化表表现现为为：工工件件的的体体积积在在各各个个方方向向上上作作均均匀匀的胀大或缩小。对于带孔的工件，不仅外径胀大，内径也胀大。的胀大或缩小。对于带孔的工件，不仅外径胀大，内径也胀大。第53页/共77页第五十四页，共78页。55第54页/共77页第五十五页，共78页。564）影响淬火变形的因素

48、）影响淬火变形的因素Ms点点的的影影响响：Ms点点的的降降低低将将使使组组织织应应力力(yngl)所所引引起起的的变变形形减减小小，而热应力而热应力(yngl)对变形的作用则相应增大。对变形的作用则相应增大。淬淬透透性性的的影影响响：淬淬透透性性好好的的钢钢，组组织织应应力力(yngl)对对淬淬火火变变形形的的影影响响较大；反之，淬透性差的钢，热应力较大；反之，淬透性差的钢，热应力(yngl)对淬火变形的影响大。对淬火变形的影响大。化化学学成成分分的的影影响响：钢钢中中的的含含碳碳量量越越低低，热热应应力力(yngl)的的作作用用就就越越大大。反反之之，碳碳含含量量越越高高，组组织织应应力力(

49、yngl)的的作作用用便便越越大大。大大部部分分合合金金元素都有利于减小淬火变形。元素都有利于减小淬火变形。原原始始组组织织的的影影响响：工工件件原原始始组组织织为为球球状状珠珠光光体体的的变变形形比比片片状状珠珠光光体体小。小。第55页/共77页第五十六页，共78页。57n工工件件尺尺寸寸及及形形状状的的影影响响：截截面面尺尺寸寸越越大大，在在相相同同情情况况下下其其淬淬硬硬层层越越浅浅，热热应应力力对对变变形形的的作作用用越越大大；反反之之，若若工工件件截截面面越越小小，则则组组织织应应力力对对变变形形的的作作用用大大。工工件件形形状状对对称称(duchn)，截截面面厚厚薄薄均均匀匀，则则

50、其其变变形形也也就就较较均均匀匀。但但是是如如果果工工件件形形状状不不对对称称(duchn)且且截截面面厚厚薄薄差差异异较较大大，往往往往会会造成很严重的变形。造成很严重的变形。n热热处处理理工工艺艺的的影影响响：提提高高淬淬火火加加热热温温度度会会导导致致变变形形增增大大；冷冷却却速速度度越越大大，淬淬火火内内应应力力越越大大，淬淬火火变变形形也也就就越越大大。因因此此在在可可能能的的情情况况下下应应采采取取冷冷却却能能力力较较小小的的淬淬火火介介质质，或或者者是是通通过过改改变变冷冷却却方方法法，如如采采用用分分级级淬淬火火、等等温温淬淬火火等等，以以减小淬火变形。减小淬火变形。第56页/