Chapter 7 鋼的淬火

1、第七章 鋼的淬火Quenching of Steel王建剛Main content：重點與難點重點與難點1. 淬火的定義、目的、分類；工藝參數(shù)確定淬火的定義、目的、分類；工藝參數(shù)確定2. 淬火介質及鋼的淬透性概念、測定方法；淬火介質及鋼的淬透性概念、測定方法；1. Key Point：鋼的淬火，為什么要淬火，淬火介質：鋼的淬火，為什么要淬火，淬火介質(quenching medium)的分類及冷卻特性，常用淬火介質有何特點，什么的分類及冷卻特性，常用淬火介質有何特點，什么叫淬透性，對淬透性叫淬透性，對淬透性(quenching degree)的影響因素、測定的影響因素、測定方法？方法？ 2.

2、難點：工藝參數(shù)確定、淬火介質的冷卻特性和淬透性的影難點：工藝參數(shù)確定、淬火介質的冷卻特性和淬透性的影響因素。響因素。主要內容及重點和難點1. 淬火的定義：淬火的定義： 將鋼件加熱到一定溫度（亞共析鋼，將鋼件加熱到一定溫度（亞共析鋼，AC33050，過共析鋼，過共析鋼 AC13050），保溫，然后以大），保溫，然后以大于臨界冷卻速度冷卻下來，使過冷奧氏體轉變?yōu)轳R氏于臨界冷卻速度冷卻下來，使過冷奧氏體轉變?yōu)轳R氏體組織，這種熱處理工藝稱為體組織，這種熱處理工藝稱為淬火淬火。7.1 淬火方法及工藝參數(shù)的確定2. 淬火的目的淬火的目的： 1）加熱溫度必須高于臨界點以上；）加熱溫度必須高于臨界點以上； 2

3、）冷卻速度必須大于臨界冷卻速度。）冷卻速度必須大于臨界冷卻速度。 1）提高工件的機械性能）提高工件的機械性能(mechanical behavior)，如：強度，如：強度 ，硬度硬度 。 2）增加工件的耐磨性，如：軋輥、齒輪、軸承、工具、量）增加工件的耐磨性，如：軋輥、齒輪、軸承、工具、量具都要淬火，具都要淬火， 才能經久耐用。才能經久耐用。 3）提高工件的強韌性和彈性，如彈簧、汽車板簧等。）提高工件的強韌性和彈性，如彈簧、汽車板簧等。 4）使工件某些特殊的物理、化學性能，如磁鋼和不銹鋼，）使工件某些特殊的物理、化學性能，如磁鋼和不銹鋼，改善其磁性和而磨性等。改善其磁性和而磨性等。3. 淬火的

4、必要條件淬火的必要條件7.1 淬火方法及工藝參數(shù)的確定5.關于確定淬火工藝的依據(jù)關于確定淬火工藝的依據(jù)1) 據(jù)工件圖紙標明的技術要求（如熱處理的硬度、組織、強據(jù)工件圖紙標明的技術要求（如熱處理的硬度、組織、強度、滲層的濃度、深度等）度、滲層的濃度、深度等）材料牌號、熱處理部位及零材料牌號、熱處理部位及零件尺寸。件尺寸。2) 查明該材料的相變點，即臨界點查明該材料的相變點，即臨界點AC1、AC3、Accm的位置，的位置， CT曲線或曲線或IT曲線（熱處理手冊）曲線（熱處理手冊）3) 上道工序的冷熱加工質量情況上道工序的冷熱加工質量情況7.1 淬火方法及工藝參數(shù)的確定4.4. 淬火工藝原則淬火工藝

5、原則1)1)保證達到規(guī)定的組織和技術性能指標保證達到規(guī)定的組織和技術性能指標( (組織、硬度、強度等組織、硬度、強度等) )2)2)滿足圖紙或工藝滿足圖紙或工藝( (機加工機加工) )規(guī)定的尺寸范圍規(guī)定的尺寸范圍( (變形量變形量) )。7.1.1 各種淬火方法淬火工藝方法分類淬火工藝方法分類1）按淬火加熱溫度分按淬火加熱溫度分單液淬火、雙液淬火、分級淬火、貝氏體等溫淬火、預冷單液淬火、雙液淬火、分級淬火、貝氏體等溫淬火、預冷淬火等淬火等2）按淬火加熱方法分按淬火加熱方法分4）按淬火部位分按淬火部位分真空淬火、真空淬火、 脈沖淬火、感應加熱淬火、脈沖淬火、感應加熱淬火、激光淬火、電子束淬火、火

6、焰加熱淬火。激光淬火、電子束淬火、火焰加熱淬火。3）按冷卻方式分按冷卻方式分整體淬火、局部淬火、表面淬火整體淬火、局部淬火、表面淬火完全淬火、不完全淬火（亞溫淬火）完全淬火、不完全淬火（亞溫淬火）7.1.1 各種淬火方法（一）單液淬火法（一）單液淬火法即：把已奧氏體化的工件直接淬即：把已奧氏體化的工件直接淬入單一淬火介質中的方法。入單一淬火介質中的方法。特點：特點：（1 1）可利用熱加工余熱（鍛造、）可利用熱加工余熱（鍛造、鑄造、鑄造、 滲滲C C）直接淬火。）直接淬火。（2 2）操作簡單、經濟，適合大）操作簡單、經濟，適合大 批作業(yè)，應用最為廣泛。批作業(yè)，應用最為廣泛。（3 3）碳鋼用水淬、

7、鹽水淬；合）碳鋼用水淬、鹽水淬；合 金鋼用油淬。金鋼用油淬。優(yōu)點：操作簡便；優(yōu)點：操作簡便；缺點：易變形開裂。缺點：易變形開裂。7.1.1 各種淬火方法（1 1）雙液種類：）雙液種類：水油、鹽水油、油空、硝鹽空、堿水油、鹽水油、油空、硝鹽空、堿液空、水硝鹽、油硝鹽、硝鹽油等等。液空、水硝鹽、油硝鹽、硝鹽油等等。 （二）雙液淬火法（二）雙液淬火法-水淬水淬油冷油冷 將加熱好的工件先淬入冷卻能力較強的介質，待工件溫度將加熱好的工件先淬入冷卻能力較強的介質，待工件溫度降至降至C曲線鼻溫以下時，再淬入冷卻能力較弱的介質繼續(xù)冷卻，曲線鼻溫以下時，再淬入冷卻能力較弱的介質繼續(xù)冷卻，以獲得以獲得M組織，這種

8、淬火工藝稱為雙液淬火。組織，這種淬火工藝稱為雙液淬火。選擇的依據(jù)是鋼的淬透性、工件形狀、選擇的依據(jù)是鋼的淬透性、工件形狀、尺寸及對變形的要求決定的。尺寸及對變形的要求決定的。7.1.1 各種淬火方法（2）優(yōu)點）優(yōu)點（3）技術關鍵：）技術關鍵：計算法：計算法：1314秒秒水聲法：水聲法：強強弱（消失前，絲絲聲）弱（消失前，絲絲聲）手感法：手感法：手握勾具，震動感由強手握勾具，震動感由強弱弱可大大減小工件的熱應力和組織可大大減小工件的熱應力和組織應力，減小變形及開裂傾向。應力，減小變形及開裂傾向。 是水淬轉油冷的溫度把握，是水淬轉油冷的溫度把握， 400300轉油慢冷轉油慢冷介紹介紹三種三種方法方

9、法7.1.1 各種淬火方法將加熱工件淬入溫度稍高于或稍低于鋼的將加熱工件淬入溫度稍高于或稍低于鋼的Ms點溫度的液體點溫度的液體介質（鹽浴或堿浴）中，保持適當時間（工件內外溫度達到介介質（鹽浴或堿?。┲?，保持適當時間（工件內外溫度達到介質溫度）后取出空冷，以獲得質溫度）后取出空冷，以獲得M組織的淬火工藝（見下圖）。組織的淬火工藝（見下圖）。（三）分級淬火（三）分級淬火7.1.1 各種淬火方法分級淬火分級淬火特點特點 縮小了工件與冷卻介質間的溫差，明顯減小了縮小了工件與冷卻介質間的溫差，明顯減小了熱應力；熱應力； 分級保溫，使整個工件溫度趨于均勻，在隨后分級保溫，使整個工件溫度趨于均勻，在隨后的冷

10、卻過程中工件表面與心部馬氏體轉變的不的冷卻過程中工件表面與心部馬氏體轉變的不同時性明顯減小；同時性明顯減?。?恒溫停留所引起的奧氏體穩(wěn)定化的作用，增加恒溫停留所引起的奧氏體穩(wěn)定化的作用，增加了殘余奧氏體量，從而減小了馬氏體轉變時所了殘余奧氏體量，從而減小了馬氏體轉變時所引起的體積膨脹。引起的體積膨脹。7.1.1 各種淬火方法分級時間分級時間分級結束后常為空冷分級結束后常為空冷取決于零件尺寸，使工件內外溫度均接近鹽浴溫度即可取決于零件尺寸，使工件內外溫度均接近鹽浴溫度即可305D （秒）（秒） D：工件的有效厚度：工件的有效厚度經驗公式：經驗公式：時間過短時間過短, ,起不到均溫作用。起不到均溫

11、作用。時間過長，易發(fā)生非馬氏體組織轉變，影響最終性能。時間過長，易發(fā)生非馬氏體組織轉變，影響最終性能。 注意：注意：7.1.1 各種淬火方法（四）等溫淬火（四）等溫淬火等溫淬火法有兩種，貝氏體等溫淬火與馬氏體等溫淬火。等溫淬火法有兩種，貝氏體等溫淬火與馬氏體等溫淬火。7.1.1 各種淬火方法（1）等溫溫度：在）等溫溫度：在400 Ms 保溫保溫(常用硝鹽浴中等溫常用硝鹽浴中等溫)。（2）時間要足夠，使過冷）時間要足夠，使過冷AB下下，隨后空冷到室溫即可。通過，隨后空冷到室溫即可。通過回火可調節(jié)硬度?；鼗鹂烧{節(jié)硬度。（3）優(yōu)點：變形、開裂傾向小，韌性高。）優(yōu)點：變形、開裂傾向小，韌性高。（4）適

12、用于小件，形狀復雜件（）適用于小件，形狀復雜件（HRC55左右）左右） a. 彈簧、冷沖模、軸承、精密齒輪等小型零件。彈簧、冷沖模、軸承、精密齒輪等小型零件。 b. 形狀復雜、淬火過程變形開裂傾向大，尺寸精度又要求高的工件。形狀復雜、淬火過程變形開裂傾向大，尺寸精度又要求高的工件。 c. 35CrNiMo、40CrMnTi、30CrMnTi等制作的汽輪機、發(fā)電機主軸，用等制作的汽輪機、發(fā)電機主軸，用等溫淬火可避免開裂。等溫淬火可避免開裂。 將加熱奧氏體化后的工件，在貝氏體轉變溫度區(qū)間將加熱奧氏體化后的工件，在貝氏體轉變溫度區(qū)間(400 Ms)保保溫，使奧氏體轉變?yōu)樨愂象w為主的組織的淬火工藝，稱

13、貝氏體等溫溫，使奧氏體轉變?yōu)樨愂象w為主的組織的淬火工藝，稱貝氏體等溫淬火。淬火。7.1.1 各種淬火方法（1）預冷介質：）預冷介質：空氣，油、熱浴等?？諝?，油、熱浴等。（2）優(yōu)點：）優(yōu)點：可減少熱應力，使工件變形、開裂傾向減，對可減少熱應力，使工件變形、開裂傾向減，對形狀復雜，厚薄懸殊的零件尤其有效。形狀復雜，厚薄懸殊的零件尤其有效。（3）操作關鍵是把握預冷時間。）操作關鍵是把握預冷時間。 (五五) 預冷淬火（降溫淬火、延遲淬火）預冷淬火（降溫淬火、延遲淬火）它是將奧氏體工件先在空氣中預冷到稍高于它是將奧氏體工件先在空氣中預冷到稍高于Ar3或或Ar1溫度，溫度，然后再急速淬入冷卻介質中的淬火。

14、然后再急速淬入冷卻介質中的淬火。7.1.1 各種淬火方法主要參數(shù)：主要參數(shù)：加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻介質加熱溫度、加熱速度、保溫時間、冷卻介質 （一）淬火加熱溫度（一）淬火加熱溫度依據(jù)臨界點依據(jù)臨界點AC1、AC3、Acm 亞共析鋼：亞共析鋼：AC33050 過共析鋼：過共析鋼：AC13050（不完全淬火）（不完全淬火） 低低合金鋼可適當高一些：合金鋼可適當高一些： 亞共析鋼：亞共析鋼：AC350100 過共析鋼：過共析鋼：AC1501007.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定弊：弊：TT，表面氧化、脫碳程度，表面氧化、脫碳程度。 TT，r r晶粒尺寸晶粒尺寸，淬火組織粗大。，淬火組織粗大。

15、 TT，高碳鋼的，高碳鋼的r r中中C CAA，片，片M M， 變形和開裂傾向變形和開裂傾向。 過共析鋼淬火過共析鋼淬火溫度高（溫度高（Accm以上）的利弊：以上）的利弊：利：利：T ，A的成分均勻性的成分均勻性 ，A穩(wěn)定性穩(wěn)定性 ， 低碳鋼易淬透。低碳鋼易淬透。7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定 除了選擇淬火溫度外，還須把握幾個原則：除了選擇淬火溫度外，還須把握幾個原則：a. 可提高淬火溫度來增大淬硬層；可提高淬火溫度來增大淬硬層；b. 適當降低淬火溫度可減小淬火變形；適當降低淬火溫度可減小淬火變形；c. 如有較嚴重的帶狀組織可適當提高淬火溫度；如有較嚴重的帶狀組織可適當提高淬火溫度；d. 原始

16、組織為片狀珠光體時，應適當降低淬火溫度；原始組織為片狀珠光體時，應適當降低淬火溫度；e. 尺寸小的工件應適當降低淬火溫度；尺寸小的工件應適當降低淬火溫度； f. 形狀復雜，容易變形或開裂的工件，在保證性能的情況下形狀復雜，容易變形或開裂的工件，在保證性能的情況下盡可能采用較低的淬火溫度。盡可能采用較低的淬火溫度。7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定淬火保溫時間是指工件裝爐后，從爐溫回升到淬火溫度時淬火保溫時間是指工件裝爐后，從爐溫回升到淬火溫度時起算，直到出爐為止所需的時間。保溫時間包括工件透熱時起算，直到出爐為止所需的時間。保溫時間包括工件透熱時間和組織轉變所需的時間。間和組織轉變所需的時間。保溫

17、時間按零件最大厚度或條件厚度來確定。保溫時間按零件最大厚度或條件厚度來確定。影響保溫時間的因素主要有：影響保溫時間的因素主要有：1.1.鋼的成分鋼的成分 碳及合金元素含量增多，應增加保溫時間；碳及合金元素含量增多，應增加保溫時間；2.2.工件的形狀與尺寸工件的形狀與尺寸 相同材料與形狀的工件，加熱條件相相同材料與形狀的工件，加熱條件相同時，保溫時間將隨其有效厚度的增大而延長，有效厚度是同時，保溫時間將隨其有效厚度的增大而延長，有效厚度是工件在受熱條件下在最快傳熱方向上的截面厚度。工件在受熱條件下在最快傳熱方向上的截面厚度。（二）淬火保溫時間（二）淬火保溫時間7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定a.圓

18、柱形工件圓柱形工件，取，取D（直徑）（直徑） b.扁平工件扁平工件，D板厚度板厚度hc.套筒類，套筒類，以壁厚為準。以壁厚為準。D=（-d）/2。d.正方截面工件，正方截面工件，以邊長作為有效厚度。以邊長作為有效厚度。e.矩形截面，矩形截面，以短邊作為有效厚度。以短邊作為有效厚度。f.圓錐體，圓錐體，以離大頭以離大頭13長度處的直徑作為有效厚度。長度處的直徑作為有效厚度。g.球體，球體，以球直徑的以球直徑的0.6倍作為有效厚度。倍作為有效厚度。h.復雜形狀，復雜形狀，要按工作部分厚度計算，也可以幾處主要要按工作部分厚度計算，也可以幾處主要 截面部位的平均厚度計算。截面部位的平均厚度計算。各種零

19、件有效厚度各種零件有效厚度D的計算方法的計算方法7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定3. 加熱介質加熱介質 加熱介質不同，則加熱速度不同，保溫時間也加熱介質不同，則加熱速度不同，保溫時間也隨之不同。一般生產中，以鉛浴爐加熱速度為最快，鹽浴爐隨之不同。一般生產中，以鉛浴爐加熱速度為最快，鹽浴爐次之，空氣電阻爐為最慢。次之，空氣電阻爐為最慢。7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定加熱設備類型加熱設備類型鋼材品種鋼材品種經驗公式經驗公式t（min） 鹽浴爐鹽浴爐碳素結構鋼碳素結構鋼碳素工具鋼、合金結構鋼碳素工具鋼、合金結構鋼合金工具鋼合金工具鋼T=(0.2T=(0.20.4)D0.4)DT=(0.3T=(0.30

20、.5)D0.5)DT=(0.5T=(0.50.7)D0.7)D空氣電阻爐空氣電阻爐碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼T=(1.0T=(1.01.2)D1.2)DT=(1.2T=(1.21.5)D1.5)D工件工件材料材料工件工件直徑直徑（）600600箱式爐箱式爐中加熱中加熱750750850850鹽浴爐中加鹽浴爐中加熱、預熱熱、預熱800800900900箱式爐或井式箱式爐或井式爐中加熱爐中加熱1100110013001300高溫鹽高溫鹽爐加熱爐加熱碳鋼碳鋼505050500.30.30.40.40.40.40.50.51.01.01.21.21.21.21.51.5合金合金鋼鋼505050500.4

21、50.450.50.50.50.50.550.551.21.21.51.51.51.51.81.8高合高合金鋼金鋼0.350.350.40.40.30.30.350.351.81.82.02.00.170.170.20.2高速高速鋼鋼505050500.30.30.350.350.650.650.850.851.81.82.02.00.160.160.180.18常用鋼的加熱系數(shù)常用鋼的加熱系數(shù)a（minminmmmm）4. 裝爐情況裝爐情況 工件在爐中的放置及排列情況對其受熱條件有工件在爐中的放置及排列情況對其受熱條件有明顯影響，裝爐情況不同其保溫時間也不同。明顯影響，裝爐情況不同其保溫時間

22、也不同。5. 爐溫爐溫 提高爐溫，可縮短加熱保溫時間。快速加熱已在生提高爐溫，可縮短加熱保溫時間?？焖偌訜嵋言谏a上得到應用。該法是將工件放入比正常加熱溫度高出約產上得到應用。該法是將工件放入比正常加熱溫度高出約100左右的爐中進行加熱；為防止過熱，須嚴格控制加熱左右的爐中進行加熱；為防止過熱，須嚴格控制加熱保溫時間。保溫時間。7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定（三）冷卻方式（三）冷卻方式7.1.2 淬火工藝參數(shù)的確定淬火的冷卻方式除應選擇正確的淬火方法外，還要注意選淬火的冷卻方式除應選擇正確的淬火方法外，還要注意選擇合適的淬入方式，基本原則是淬入時應保證工件得到最均擇合適的淬入方式，基本原則是淬

23、入時應保證工件得到最均勻的冷卻，其次是應該以最小阻力方向淬入；此外，還應考勻的冷卻，其次是應該以最小阻力方向淬入；此外，還應考慮工件的重心穩(wěn)定慮工件的重心穩(wěn)定。操作方法：操作方法： 厚薄不均的工件，厚的部分先淬入；厚薄不均的工件，厚的部分先淬入； 細細長工件一般應垂直淬入；長工件一般應垂直淬入； 薄而平的工件應側放立著淬入；薄而平的工件應側放立著淬入； 薄壁環(huán)狀零件應沿其軸線方向淬入；薄壁環(huán)狀零件應沿其軸線方向淬入； 具有閉腔或盲孔具有閉腔或盲孔的工件應使腔口或孔向上淬入；的工件應使腔口或孔向上淬入； 截面不對稱的工件應以一截面不對稱的工件應以一定角度斜著淬入，以使其冷卻比較均勻。定角度斜著淬

24、入，以使其冷卻比較均勻。工件正確淬火浸入方式工件正確淬火浸入方式7.1.3 等溫淬火工藝航空工廠尤其是飛機工廠中等溫淬火工藝的應用甚廣。航空工廠尤其是飛機工廠中等溫淬火工藝的應用甚廣。（一）（一） 淬火加熱溫度與保溫時間淬火加熱溫度與保溫時間 等溫淬火時由于等溫熱介質的溫度較高，冷卻能力較小，等等溫淬火時由于等溫熱介質的溫度較高，冷卻能力較小，等溫淬火時加熱溫度一般比普通淬火時要高溫淬火時加熱溫度一般比普通淬火時要高3080。（二）（二） 等溫溫度與等溫時間等溫溫度與等溫時間 等溫溫度按鋼的機械性能要求來確定。如要求硬度、強度等溫溫度按鋼的機械性能要求來確定。如要求硬度、強度愈高，則等溫溫度應

25、愈低。等溫時間可根據(jù)鋼的愈高，則等溫溫度應愈低。等溫時間可根據(jù)鋼的IT圖來進行估圖來進行估算。算。（三）等溫介質（三）等溫介質 常用等溫介質為融溶硝鹽或堿，后者冷卻能力比前者稍大。常用等溫介質為融溶硝鹽或堿，后者冷卻能力比前者稍大。7.1.4 冷處理冷處理可看作淬火的繼續(xù)，將淬火后已冷到室溫的工件冷處理可看作淬火的繼續(xù)，將淬火后已冷到室溫的工件繼續(xù)深冷至零下溫度，使淬火后保留下來的殘余奧氏體繼續(xù)繼續(xù)深冷至零下溫度，使淬火后保留下來的殘余奧氏體繼續(xù)向馬氏體轉變，以達到減少或消除殘余奧氏體的目的。向馬氏體轉變，以達到減少或消除殘余奧氏體的目的。一般需進行冷處理的鋼種或工件為一些高碳合金工具鋼一般需

26、進行冷處理的鋼種或工件為一些高碳合金工具鋼和經滲碳或碳氮共滲的結構鋼零件，為提高其硬度和耐磨性，和經滲碳或碳氮共滲的結構鋼零件，為提高其硬度和耐磨性，或保證其尺寸的穩(wěn)定性?；虮ＷC其尺寸的穩(wěn)定性。淬火工藝中冷卻是關鍵的工序，為了獲得馬氏體組淬火工藝中冷卻是關鍵的工序，為了獲得馬氏體組織，鋼淬火時一般都需采取快冷，使其冷速大于臨界織，鋼淬火時一般都需采取快冷，使其冷速大于臨界冷卻速度冷卻速度Vc，以避免過冷奧氏體發(fā)生分解。，以避免過冷奧氏體發(fā)生分解。淬火介質淬火介質-是保證將奧氏體工件以足夠冷卻速度冷是保證將奧氏體工件以足夠冷卻速度冷卻到卻到Ms點以點以 下的冷卻劑。下的冷卻劑。1. 選擇淬火介質

27、的宗旨選擇淬火介質的宗旨 獲得馬氏體，抑制珠光體類型轉變；獲得馬氏體，抑制珠光體類型轉變； 防止變形與開裂。防止變形與開裂。7.2 淬火介質冷卻介質適用鋼種范圍要寬，使用過程中不變質，不腐蝕冷卻介質適用鋼種范圍要寬，使用過程中不變質，不腐蝕工件，不粘結工件，不易燃，無工害，便宜，來源充足等。工件，不粘結工件，不易燃，無工害，便宜，來源充足等。2.關于理想淬火介質的設想關于理想淬火介質的設想ABCD高溫階段：高溫階段：應慢冷，以減應慢冷，以減小熱應力；小熱應力；中溫階段：中溫階段：應快冷，抑制應快冷，抑制P轉變；轉變；低溫階段：低溫階段：應慢冷，以減應慢冷，以減小組織應力。小組織應力。7.2 淬

28、火介質根據(jù)冷卻過程中的特點分兩大類：根據(jù)冷卻過程中的特點分兩大類：1.第一類介質第一類介質-有物態(tài)變化的介質有物態(tài)變化的介質1）特點：沸點較低，主要靠介質汽化（物態(tài)變化）來帶走工）特點：沸點較低，主要靠介質汽化（物態(tài)變化）來帶走工件表面的熱量。件表面的熱量。2）屬于這類的常用介質：水，水溶液（鹽水、堿）屬于這類的常用介質：水，水溶液（鹽水、堿 水、肥皂水、水、肥皂水、水玻璃水、過飽和硝鹽水溶液、聚乙烯醇水溶液等）和油水玻璃水、過飽和硝鹽水溶液、聚乙烯醇水溶液等）和油（植物油、礦物（植物油、礦物 油）。油）。7.2.1 淬火介質的分類2.第二類介質第二類介質-沒有物態(tài)變化的介質沒有物態(tài)變化的介質

29、1）特點：它是依靠輻射、熱傳導和對流方式冷卻工件，不發(fā)）特點：它是依靠輻射、熱傳導和對流方式冷卻工件，不發(fā)生物態(tài)變化。生物態(tài)變化。2）屬于這類的介質有：熔鹽、熔堿、融熔金屬和空氣等）屬于這類的介質有：熔鹽、熔堿、融熔金屬和空氣等。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（一）冷卻特性（一）冷卻特性 指試樣溫度與冷卻時間或試樣溫度與冷卻速度之間指試樣溫度與冷卻時間或試樣溫度與冷卻速度之間的關系。測定冷卻特性通常采用導熱率很高的銀球試的關系。測定冷卻特性通常采用導熱率很高的銀球試樣，將其加熱后迅速置入淬火介質中，利用銀球中心樣，將其加熱后迅速置入淬火介質中，利用銀球中心的熱電偶測出其心部溫度隨冷卻時間的變

30、化，然后再的熱電偶測出其心部溫度隨冷卻時間的變化，然后再根據(jù)這種溫度根據(jù)這種溫度-時間曲線換算求得冷卻速度時間曲線換算求得冷卻速度-溫度關系溫度關系曲線。曲線。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質2）沸騰階段）沸騰階段-BC段段3）對流階段）對流階段-CD段段冷卻機理示意圖冷卻機理示意圖 1）蒸汽膜階段）蒸汽膜階段-AB段段（二）冷卻機理（二）冷卻機理 赤熱工件進入淬火介質中后，其赤熱工件進入淬火介質中后，其冷卻過程大致可分三個階段冷卻過程大致可分三個階段7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質產生蒸汽膜示意圖產生蒸汽膜示意圖 1. 蒸汽膜階段蒸汽膜階段-AB段段冷卻劑冷卻劑 蒸蒸汽汽 被加熱的工件投入淬

31、火介質被加熱的工件投入淬火介質后，一瞬間就在工件表面產后，一瞬間就在工件表面產生大量的過熱蒸汽，形成一生大量的過熱蒸汽，形成一層緊緊包圍著工件的蒸汽膜，層緊緊包圍著工件的蒸汽膜，這是不良導體。這是不良導體。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質此時工件冷卻主要靠輻射傳熱，所此時工件冷卻主要靠輻射傳熱，所以冷較緩慢。開始冷卻時，工件所放以冷較緩慢。開始冷卻時，工件所放出的熱量比介質從蒸汽膜吸收的熱量出的熱量比介質從蒸汽膜吸收的熱量多，多，蒸汽膜形成速度蒸汽冷凝速蒸汽膜形成速度蒸汽冷凝速度，使蒸汽膜厚度度，使蒸汽膜厚度 ，隨著冷卻進行，隨著冷卻進行，工件表面工件表面T ，放出熱量，放出熱量 ，蒸汽的，蒸

32、汽的冷凝速度逐漸蒸汽形成速度，使蒸冷凝速度逐漸蒸汽形成速度，使蒸汽膜厚度汽膜厚度 ，最后不穩(wěn)定而破裂，進，最后不穩(wěn)定而破裂，進入第二階段入第二階段（蒸汽膜開始破裂的溫度蒸汽膜開始破裂的溫度稱該介質的特性溫度稱該介質的特性溫度B點點）。）。 冷卻劑冷卻劑 蒸蒸汽汽 產生蒸汽膜示意圖產生蒸汽膜示意圖 7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質蒸汽膜破裂后，淬火介質直蒸汽膜破裂后，淬火介質直接與工件接觸，不斷汽化，形成接與工件接觸，不斷汽化，形成大量汽泡逸出，原汽泡占據(jù)位置大量汽泡逸出，原汽泡占據(jù)位置不斷為冷的介質所補充，而使得不斷為冷的介質所補充，而使得介質產生強烈沸騰，由于介質的介質產生強烈沸騰，由于介質

33、的不斷汽化和更新，帶走了大量熱不斷汽化和更新，帶走了大量熱量，所以該階段的冷速較快。量，所以該階段的冷速較快。冷卻劑冷卻劑 汽汽 泡泡 2.沸騰階段沸騰階段-BC段段產生氣泡示意圖產生氣泡示意圖 7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質冷卻劑冷卻劑 汽汽 泡泡 這段的冷速取決于介質的汽這段的冷速取決于介質的汽化熱，汽化熱化熱，汽化熱 ，則從工件帶，則從工件帶走的熱量走的熱量 ，冷速也就，冷速也就 。當工。當工件溫度降到介質的沸點時，沸件溫度降到介質的沸點時，沸騰即告停止，進入第三階段。騰即告停止，進入第三階段。沸騰階段產生氣泡示意圖沸騰階段產生氣泡示意圖 7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質冷卻劑冷卻劑

34、3. 對流階段對流階段-CD段段當工件溫度低于介質的沸當工件溫度低于介質的沸點時，冷卻主要靠介質的點時，冷卻主要靠介質的對流來進行。隨著工件和對流來進行。隨著工件和介質的溫差介質的溫差 ，冷速也就，冷速也就逐漸逐漸 ，此時，介質的比，此時，介質的比熱，導熱率和粘度對逐段熱，導熱率和粘度對逐段的冷速起作用。的冷速起作用。對流階段示意圖對流階段示意圖7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（三）常用淬火介質（三）常用淬火介質（1）特性：）特性：水具有經濟、化學穩(wěn)定性高、熱容量大的特水具有經濟、化學穩(wěn)定性高、熱容量大的特點（室溫時水的熱容量點（室溫時水的熱容量C=1千卡千卡/公斤公斤，是鋼的，是鋼的8倍），

35、倍），汽化熱很大（在汽化熱很大（在0為為597千卡千卡/公斤，在公斤，在100時為時為539千卡千卡/公斤），水的導熱率（公斤），水的導熱率（）比較大，在）比較大，在20時為時為=0.52千千卡卡/米米小時小時。水是淬火工藝中應用最廣泛的一種水是淬火工藝中應用最廣泛的一種介質，但水不是理想的淬火介質。介質，但水不是理想的淬火介質。1. 水（水（H2O）7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（2）水的冷卻性能）水的冷卻性能（20水溫時）水溫時）特性溫度：特性溫度：380最大冷卻速度：最大冷卻速度：Vmax770/S最大冷卻速度的溫度：最大冷卻速度的溫度：T280靜止水的冷卻能力靜止水的冷卻能力7.2.

36、2 有物態(tài)變化的淬火介質靜止水的冷卻能力靜止水的冷卻能力20 80時，最大冷速從時，最大冷速從780/S 約約210/S，約，約 4倍，倍，同時最大冷卻出現(xiàn)的溫度從同時最大冷卻出現(xiàn)的溫度從300 150?？梢姡核诟呖梢姡核诟邷亍⒅袦氐睦鋮s能力不強，但溫、中溫的冷卻能力不強，但300時卻很大。時卻很大。（3）水溫對冷卻速度影響很大）水溫對冷卻速度影響很大7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質靜止水的冷卻能力靜止水的冷卻能力由由C曲線可知：淬火鋼件需曲線可知：淬火鋼件需要在高、中溫區(qū)冷速大，要在高、中溫區(qū)冷速大，特別是在中溫特別是在中溫550650的的鼻尖處，需要快冷，而水鼻尖處，需要快冷，而水卻冷

37、速最大，這樣一來，卻冷速最大，這樣一來，即使淬硬，也會使組織應即使淬硬，也會使組織應力、熱應力很高。力、熱應力很高。所以水所以水不是理想的淬火介質。不是理想的淬火介質。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（a）靜止水）靜止水 （b）循環(huán)水）循環(huán)水（1）冷卻性能（）冷卻性能（20水溫）水溫） 特性溫度：約特性溫度：約800 最大冷卻速度：最大冷卻速度： Vmax2000/S， 最大冷卻速度的溫度：最大冷卻速度的溫度： T5802. 鹽水鹽水鹽水具有減小鹽水具有減小蒸汽膜的穩(wěn)定蒸汽膜的穩(wěn)定性，縮短蒸汽性，縮短蒸汽膜階段的特點膜階段的特點7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（2）鹽水的濃度對冷卻能力）鹽水的

38、濃度對冷卻能力影響很大影響很大 10% 25%時，時，Vmax由由2000/ S 800/S（2.5倍）。倍）。 NaCl含量在含量在1015時為佳。時為佳。 淬火時使鹽水溫度保持在淬火時使鹽水溫度保持在2040為好。為好。 7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質3. 油油淬火用油有植物油與礦物油兩大類，常用的為礦物油。淬火用油有植物油與礦物油兩大類，常用的為礦物油。（1 1）特點：）特點：油的沸點約在油的沸點約在250250400400，蒸汽膜在較高溫度就開，蒸汽膜在較高溫度就開始破裂（特性溫度較高），最大冷卻速度移向較高始破裂（特性溫度較高），最大冷卻速度移向較高溫度，低溫區(qū)（溫度，低溫區(qū)（30

39、0300200200）冷卻速度較慢，在）冷卻速度較慢，在200200時，約為水的時，約為水的1/281/28左右。但高溫區(qū)的冷速僅為左右。但高溫區(qū)的冷速僅為水的水的1/51/51/61/6。只能適用于合金鋼或小尺寸碳鋼工。只能適用于合金鋼或小尺寸碳鋼工件的淬火。件的淬火。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（2）國內快速淬火油的冷卻性能）國內快速淬火油的冷卻性能 特性溫度：約特性溫度：約620特性溫度的時間：特性溫度的時間：3.5S 800冷到冷到400時間：時間：4.0S 最大冷卻速度：最大冷卻速度：Vmax400S，最大冷卻速度的溫度：最大冷卻速度的溫度：T5007.2.2 有物態(tài)變化的淬火介

40、質（3）影響油冷卻能力的主要因素：）影響油冷卻能力的主要因素：粘度、油溫粘度、油溫 油的粘度大，則流動性差，降低汽泡逸出速度和油的粘度大，則流動性差，降低汽泡逸出速度和對流使熱速度，使冷卻能力對流使熱速度，使冷卻能力 ，反然亦知。，反然亦知。 油溫對冷速影響不大，如油溫對冷速影響不大，如10機油，機油，2080的的Vmax相同，位置基本不變。相同，位置基本不變。一般使用一般使用1020機油作淬火介質，使用溫度機油作淬火介質，使用溫度6080（共閃點（共閃點165170）以免著火。）以免著火。7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質7.2.2 有物態(tài)變化的淬火介質（四）冷卻強度（四）冷卻強度 為了反映不

41、同介質對工件的冷卻能力，便于相對比較，規(guī)為了反映不同介質對工件的冷卻能力，便于相對比較，規(guī)定以定以18靜止水的冷卻能力作為標準，定義其冷卻強度靜止水的冷卻能力作為標準，定義其冷卻強度H=1。 攪動及攪動程度對淬火介質的冷卻強度攪動及攪動程度對淬火介質的冷卻強度H有很大影響。有很大影響。劇烈攪動時油的冷卻能力為靜止油的劇烈攪動時油的冷卻能力為靜止油的4倍。倍。7.2.3 無物態(tài)變化的淬火介質主要指溶鹽、溶堿及溶融金屬，多用于分級淬火及等溫淬主要指溶鹽、溶堿及溶融金屬，多用于分級淬火及等溫淬火。火。傳熱方式靠周圍介質的傳導和對流。傳熱方式靠周圍介質的傳導和對流。冷卻能力取決于介質本身的物理性質（如

42、比熱、導熱性、冷卻能力取決于介質本身的物理性質（如比熱、導熱性、流動性等）和與工件之間的溫差。當工件處于高溫時，介質流動性等）和與工件之間的溫差。當工件處于高溫時，介質的冷速很高，當工件接近介質溫度時，冷速將迅速降低。的冷速很高，當工件接近介質溫度時，冷速將迅速降低。還有些新型淬火介質：還有些新型淬火介質：1)過飽和硝鹽水溶液過飽和硝鹽水溶液(冷卻能理介于水和油之間）：冷卻能理介于水和油之間）： 配方：配方：25%NaNO3+49%NaOH+26%KNO3+35%H2O2）水玻璃淬火劑：）水玻璃淬火劑：水稀釋成不同濃度的水玻璃溶液水稀釋成不同濃度的水玻璃溶液3）氯化鋅）氯化鋅-堿水溶液：堿水溶

43、液： 配比：配比：49%ZnCl2+49%NaOH+2%肥皂粉，加肥皂粉，加300倍水稀釋倍水稀釋4）合成淬火劑：）合成淬火劑：0.1%0.4%聚乙烯醇水溶液，少量防腐劑、聚乙烯醇水溶液，少量防腐劑、除銹劑及消泡劑除銹劑及消泡劑5）聚醚淬火劑：）聚醚淬火劑：環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷。環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷。7.2.4 其它新型淬火介質簡介7.3 鋼的淬透性7.3.1 淬透性的意義淬透性的意義（一）淬硬層與淬透性（一）淬硬層與淬透性 “淬透淬透” 工件表面和心部都獲得工件表面和心部都獲得M； “未淬透未淬透” 表面表面M，心，心部非部非M。“淬硬層淬硬層” 未淬透工件上具有高硬度馬氏體組織的這未淬透工件上

44、具有高硬度馬氏體組織的這一層。一層。鋼的淬透性屬性：鋼的淬透性屬性：1 1）表征鋼材淬火時獲得馬氏體的能力的特性。）表征鋼材淬火時獲得馬氏體的能力的特性。2 2）它是鋼材本身固有的一個屬性，與過冷奧氏體的穩(wěn)定性）它是鋼材本身固有的一個屬性，與過冷奧氏體的穩(wěn)定性（或鋼的臨界淬火冷卻速度）有關。（或鋼的臨界淬火冷卻速度）有關。3 3）在同一淬火條件下：獲得淬硬層愈深的鋼的淬透性愈好。）在同一淬火條件下：獲得淬硬層愈深的鋼的淬透性愈好。1.鋼的淬透性：鋼的淬透性：是指鋼在淬火時能夠獲得馬氏體組織的傾向。是指鋼在淬火時能夠獲得馬氏體組織的傾向。7.3.1 淬透性的意義（二）淬硬性與淬透性（二）淬硬性與

45、淬透性 淬硬性淬硬性指鋼在正常淬火條件下，所能夠達到的最高硬度。指鋼在正常淬火條件下，所能夠達到的最高硬度。主要與鋼中得碳含量有關，取決于淬火加熱時固溶于奧氏體主要與鋼中得碳含量有關，取決于淬火加熱時固溶于奧氏體中的碳含量。中的碳含量。 從理論上講，淬硬層深度應是馬氏體層的厚度，但在測從理論上講，淬硬層深度應是馬氏體層的厚度，但在測定上有困難。因為定上有困難。因為M中混入少量（中混入少量（51）屈氏體，顯微觀）屈氏體，顯微觀察與硬度測試都不易察覺，所以實際上采用從鋼件表面到半察與硬度測試都不易察覺，所以實際上采用從鋼件表面到半M區(qū)（即區(qū)（即M和屈氏體各占一半）的深度作為和屈氏體各占一半）的深度

46、作為淬硬層深度淬硬層深度。7.3.1 淬透性的意義淬硬性好的鋼，淬透性不一定好，如高碳鋼（碳素工具鋼）能淬淬硬性好的鋼，淬透性不一定好，如高碳鋼（碳素工具鋼）能淬成成HRC66的高硬度，但淬透性并不好。而低碳高合金鋼，淬成的高硬度，但淬透性并不好。而低碳高合金鋼，淬成M后，硬度不高，但卻獲得比高碳鋼厚的后，硬度不高，但卻獲得比高碳鋼厚的M層，即淬透性好。層，即淬透性好。（三）淬透性的實際意義（三）淬透性的實際意義 鋼的淬透性是正確選用鋼材和制定熱處理工藝的重要依鋼的淬透性是正確選用鋼材和制定熱處理工藝的重要依據(jù)之一。據(jù)之一。 鋼的淬透性高低取決于其淬火臨界冷速的大小，而淬火鋼的淬透性高低取決于

47、其淬火臨界冷速的大小，而淬火臨界冷速的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，因此凡是臨界冷速的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性，因此凡是影響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素，都將影響到鋼的淬透性。影響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素，都將影響到鋼的淬透性。7.3.1 淬透性的意義1）碳的影響碳的影響-影響顯著的因素影響顯著的因素亞共析鋼：亞共析鋼：T加加AC3：C ， VK ，而淬透性，而淬透性 ；過共析鋼：過共析鋼：AccmT加加AC1： C ，Vc ，而淬透性，而淬透性 。鋼的鋼的A穩(wěn)定性好，淬透性穩(wěn)定性好，淬透性 。但繼續(xù)。但繼續(xù)C ，則由于，則由于A穩(wěn)定性穩(wěn)定性變差，所需變差，所需Vc ，則淬透性，則淬透性 。7

48、.3.1 淬透性的意義碳含量對臨界冷卻速度的影響碳含量對臨界冷卻速度的影響2）合金元素的影響）合金元素的影響 除除Ti、Zr、Co外，所有合金元外，所有合金元素都提高淬透性。素都提高淬透性。3）奧氏體晶粒度影響）奧氏體晶粒度影響實際上受加熱制度的影響實際上受加熱制度的影響T加加、t加加 晶粒晶粒dr 、A成分均勻性成分均勻性 、A穩(wěn)定性穩(wěn)定性 、Vc、則淬透性、則淬透性 。合金元素含量（合金元素含量（%）合）合金元素對金元素對VK影響影響7.3.1 淬透性的意義常用：斷口檢驗法、常用：斷口檢驗法、U曲線法、臨界直徑法、末端淬火法曲線法、臨界直徑法、末端淬火法1. 斷口檢驗法：根據(jù)斷口呈現(xiàn)的狀態(tài)

49、來評定鋼的淬透性。斷口檢驗法：根據(jù)斷口呈現(xiàn)的狀態(tài)來評定鋼的淬透性。2. U曲線法：利用從表層到心部的硬度分布曲線。曲線法：利用從表層到心部的硬度分布曲線。3. 臨界直徑法臨界直徑法 同一組同一組U曲線法試樣（曲線法試樣（D由小到大）測取到某個心部恰好淬由小到大）測取到某個心部恰好淬透（即達到半透（即達到半M硬度）的那個試樣直徑，即為臨界直徑硬度）的那個試樣直徑，即為臨界直徑D0。顯然，顯然，D0 ，則淬透性，則淬透性 。7.3.2 淬透性的確定方法4.末端淬火法末端淬火法Jominy end quench test（GB225-63）a. Specimen size：25100。b. Heat

50、ing temperature：Ac3303040minc. Be quick，Spray cooling（噴水冷卻）噴水冷卻）（5s）。）。d.磨去兩邊磨去兩邊0.20.5，自頂端，自頂端1.5處自下而上，沿軸線打處自下而上，沿軸線打HRC。e. 繪出曲線。繪出曲線。 f. 淬透性表示方法淬透性表示方法JHRCd，例，例J425， 距水冷端距水冷端5處的硬度值為處的硬度值為HRC42。Jominy end quench test7.3.2 淬透性的確定方法7.3.3 淬透性曲線的應用(1) 可求出不同直徑棒材截面上得硬度分布可求出不同直徑棒材截面上得硬度分布Hardness distribu

51、tion。(a) 水淬；(b) 油淬(2) 根據(jù)對工件的硬度要求，應用淬透性根據(jù)對工件的硬度要求，應用淬透性(Hardenability)曲線選擇適當?shù)匿摲N及其熱處理工藝。曲線選擇適當?shù)匿摲N及其熱處理工藝。(3) 根據(jù)淬透性曲線，確定鋼的臨界淬透直徑。根據(jù)淬透性曲線，確定鋼的臨界淬透直徑。 借助三個圖：借助三個圖：鋼的淬透性曲線；鋼的淬透性曲線；碳含量與碳含量與半馬氏體區(qū)硬度的關系；半馬氏體區(qū)硬度的關系；確定淬透性的線解圖。確定淬透性的線解圖。7.3.3 淬透性曲線的應用7.4.1 淬火內應力淬火內應力(Internal Stress) 熱處理過程中的瞬時內應力變化極為復雜，難以測量，熱處理過

52、程中的瞬時內應力變化極為復雜，難以測量，一般只測量殘余內應力（一般只測量殘余內應力（Residual stress）。根據(jù)內應力）。根據(jù)內應力產生的原因不同，可分為產生的原因不同，可分為熱應力熱應力Thermal stress（溫度應力）（溫度應力）和和組織應力組織應力Transformation stress（相變應力）（相變應力）1. Thermal Stress 工件在工件在heating（或（或cooling）時，由于不同部位的）時，由于不同部位的temperature difference，導致，導致thermal expansion（或冷卻）（或冷卻）的不一致所引起的應力稱為的不一

53、致所引起的應力稱為Thermal Stress 。7.4 淬火缺陷及其防止工件冷卻時熱應力變化工件冷卻時熱應力變化0.3%C44圓柱工件水淬后熱應力圓柱工件水淬后熱應力Change of Thermal Stress1）01: 工件表面散熱快，體積收縮快；心部散熱慢，體積工件表面散熱快，體積收縮快；心部散熱慢，體積收縮慢，導致表層呈收縮慢，導致表層呈tensile stress，心部呈，心部呈pressure stress；2）12: 工件表面散熱的速度慢于心部的散熱速度，表層體工件表面散熱的速度慢于心部的散熱速度，表層體積收縮速度慢于心部的體積收縮速度；導致表層拉應力逐漸減積收縮速度慢于心部

54、的體積收縮速度；導致表層拉應力逐漸減小，心部壓應力逐漸減小，到小，心部壓應力逐漸減小，到2時為零；時為零；3）23: 工件表面散熱的速度仍慢于心部的散熱速度，心部工件表面散熱的速度仍慢于心部的散熱速度，心部的溫度高于表面溫度，導致心部的收縮大于表層收縮，從而表的溫度高于表面溫度，導致心部的收縮大于表層收縮，從而表層壓呈應力，心部呈拉應力。層壓呈應力，心部呈拉應力。7.4.1 淬火內應力2. 組織應力組織應力(Transformation stress) 經奧氏體化經奧氏體化(Austenization)的鋼件在淬火冷卻時，由于表層的鋼件在淬火冷卻時，由于表層冷卻較快，其溫度先降到冷卻較快，其溫

55、度先降到Ms點，并發(fā)生馬氏體轉變點，并發(fā)生馬氏體轉變(Martensite transformation)，而馬氏體的比容，而馬氏體的比容(Specific volume)比奧氏體大，故表層將先產生膨脹；但溫度較高的心部此時比奧氏體大，故表層將先產生膨脹；但溫度較高的心部此時為發(fā)生轉變，這樣表層的膨脹就會受到心部的牽制，其結果為發(fā)生轉變，這樣表層的膨脹就會受到心部的牽制，其結果也會在工件中產生內應力。這種由于工件表層和心部發(fā)生馬也會在工件中產生內應力。這種由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉變的不同時性而引起的內應力稱為氏體轉變的不同時性而引起的內應力稱為組織應力組織應力。7.4.1 淬火內應力圖3

56、-14工件冷卻時的溫差 Change of transformation stress1）01:工件表面冷卻快，先降至工件表面冷卻快，先降至Ms點一下，表層的成點一下，表層的成 馬氏體轉變量馬氏體轉變量多，體積膨脹量多；心部后降至多，體積膨脹量多；心部后降至Ms點點一下，馬氏體轉變量少，體積膨脹量一下，馬氏體轉變量少，體積膨脹量少，導致表層呈壓應力，心部呈拉應少，導致表層呈壓應力，心部呈拉應力；力；2）12: 工件表面散熱的速度慢工件表面散熱的速度慢于心部的散熱速度，表層體積膨脹速于心部的散熱速度，表層體積膨脹速度慢于心部的體積膨脹速度；導致表度慢于心部的體積膨脹速度；導致表層壓應力逐漸減小，

57、心部拉應力逐漸層壓應力逐漸減小，心部拉應力逐漸減小，到減小，到2時為零；時為零；3）23: 工件表面散熱的速度仍工件表面散熱的速度仍慢于心部的散熱速度，表層的馬氏體慢于心部的散熱速度，表層的馬氏體轉變基本停止，而心部的馬氏體轉變轉變基本停止，而心部的馬氏體轉變量仍在進行，心部的體積膨脹受到表量仍在進行，心部的體積膨脹受到表層的限制，導致表層呈拉應力，心部層的限制，導致表層呈拉應力，心部呈壓應力。呈壓應力。圖3-15工件冷卻時組織應力變化Fe-Ni合金900緩冷至300，急冷至室溫后的組織應力7.4.2 淬火變形(Quenching Deformation)兩種主要形式：兩種主要形式：Geome

58、trical shape change of workpiece； Volume change。一、熱應力、組織應力和比容差效應造成的變形趨向一、熱應力、組織應力和比容差效應造成的變形趨向1. Thermal stress造成的變形趨向造成的變形趨向7.4.2 淬火變形(Quenching Deformation)2. Transformation stress造成的變形趨向造成的變形趨向3. 比容差效應造成的變形趨向比容差效應造成的變形趨向工件的體積在各個方向上作均勻的脹大或縮小。工件的體積在各個方向上作均勻的脹大或縮小。二、影響淬火變形的因素二、影響淬火變形的因素1）Hardenabili

59、ty of steel：淬透性好的以組織應力造淬透性好的以組織應力造成的變形為主，淬透性差的以熱應力造成的變形成的變形為主，淬透性差的以熱應力造成的變形為主。為主。2）Chemical component of Austenitic：奧氏體中碳含奧氏體中碳含量越低，量越低，thermal stress作用越大；奧氏體中碳含作用越大；奧氏體中碳含量越高，量越高，Transformation stress作用越大。作用越大。7.4.2 淬火變形3）Quenching temperature ： 淬火加熱溫度提高，淬火加熱溫度提高，Thermal stress and Transformation

60、stress的作用都增大。的作用都增大。4）Quench cooling rate： 冷卻速度越大，引起淬火變形就越大。高溫段冷卻速冷卻速度越大，引起淬火變形就越大。高溫段冷卻速 度大，度大，則熱應力大，低溫段冷卻速度小，則組織應力就小。則熱應力大，低溫段冷卻速度小，則組織應力就小。5）Original structure：原始組織越細小，淬火變形就小。原始組織越細小，淬火變形就小。6）Shape of workpiece (工件形狀工件形狀)： 形狀復雜、有效厚度變化大、不對稱等變形大。形狀復雜、有效厚度變化大、不對稱等變形大。7）淬火前的殘余應力大小及分布也會影響淬火變形的程度）淬火前的殘