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淬火的目的是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變,得到馬氏體或下貝氏體組織,然后配合以不同溫度的回火,以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等,從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。
淬火工藝
將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間,隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性,因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齒輪、軋輥、滲碳零件等)。通過(guò)淬火與不同溫度的回火配合,可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度,并可獲得這些性能之間的配合(綜合機(jī)械性能)以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能,如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時(shí),原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻,奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比,馬氏體硬度高。淬火時(shí)的快速冷卻會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,當(dāng)其大到一定程度時(shí)工件便會(huì)發(fā)生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法,淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體等溫淬火4類。
淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和檢測(cè)方法: 淬火工件的硬度淬火工件的硬度淬火工件的硬度淬火工件的硬度 淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計(jì),測(cè)試HRC硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測(cè)試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒,可改用表面洛氏硬度計(jì),測(cè)試HRN硬度。
在焊接中碳鋼和某些合金鋼時(shí),熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬,易形成冷裂紋,這是在焊接過(guò)程中要設(shè)法防止的。
由于淬火后金屬硬而脆,產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋,回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上,消除冷裂紋的手段之一。
淬火對(duì)厚度、直徑較小的零件使用比較合適,對(duì)于過(guò)大的零件,淬火深度不夠,滲碳也存在同樣問題,此時(shí)應(yīng)考慮在鋼材中加入鉻等合金來(lái)增加強(qiáng)度。
淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中硬的相(表1),故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強(qiáng)度。但是,馬氏體的脆性很大,加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力,因而不宜直接應(yīng)用,必須進(jìn)行回火。