淬火劑冷卻與鋼的淬火

淬火是將鋼加熱到Ac1或Ac3以上30-50℃，在此溫度下保持一段時間，然后快速冷卻下來，以獲得高硬度的熱處理工藝方法稱為淬火。淬火的目的：淬火后可得到以馬氏體為主的不穩定組織，然后和不同的回火溫度以及淬火劑冷卻相配合，獲得所需的力學性能。淬火溫度的確定：原始組織為球狀珠光體的T8鋼，如淬火加熱溫度為600℃(Ac3)，雖然淬火后硬度能達到63HRC，但是沖擊韌性與淬火劑冷卻性能卻顯著降低。①亞共析鋼Ac3+(30-50)℃。在此溫度下可獲得全部為細晶粒的奧氏體組織，淬火后使用冷卻淬火劑可獲得細小均勻的馬氏體。如果溫度過高則有晶粒粗化現象，淬火后獲得粗大的M，使鋼的脆性增大；如果溫度過低在Ac1，與Ac3之間，則有部分鐵索體未能全部溶人奧氏體，則淬火使用淬火劑冷卻后的組織為M+F，柔軟的鐵素體保存下來，淬火硬度不足。②過共析鋼Ac1+(30-50)℃。過共析鋼在此溫度下的組織為奧氏體和次生滲碳體未融入奧氏體中，因而淬火使用冷卻淬火劑后的組織中，就有很硬的滲碳體保留下來，使的硬度和耐磨性大大增加。反之，若加熱到Accm以上,一方面因滲碳體的溶解，提高了奧氏體中的含碳量，使淬火后的殘余奧氏體量增加，引起硬度的降低；另一方面加熱溫度太高，會促使奧氏體的晶粒長大，使鋼的脆性增大，同時還會出現嚴重的脫碳現象。因此，過共析鋼的淬火溫度只能選擇在Ac1以上30-50℃。③共析鋼的淬火溫度為Ac1以上30-50℃。能使鋼在加熱后得到一定冷卻速度的介質稱為淬火介質。冷卻速度應保證淬火使用冷卻淬火劑后馬氏體的形成，如果冷速過高，容易引起淬火內應力造成工件的變形或干裂，如果冷速太低，則淬火使用淬火劑冷卻后硬度不足。對于冷卻速度的控制，實際上是通過冷卻淬火劑介質來實現的。常用的淬火介質有水、鹽水、油、熔化鹽、空氣等。水和鹽水的優點是在650-550℃范圍內，淬火劑冷卻較快，缺點是在300-200℃范圍內冷卻速度仍然過快，容易引起變形和開裂。因此，水冷一般用于形狀簡單的碳鋼零件淬火。礦物油的優點是在200-300℃范圍內冷卻速度慢，缺點是在650-550℃范圍內冷卻速度也慢，碳鋼用油作為淬火劑冷卻，有珠光體和鐵素體生成，鋼不能淬硬，故礦物油主要用于合金鋼零件的淬火劑冷卻。由鋼的奧氏體等溫轉變曲線可知：為避免生成珠光體，在C曲線“鼻尖”附近（約550℃）需要快冷，而在650℃以上或400℃以下溫度內并不需要快冷，特別是在Ms附近發生馬氏體轉變時，不能快冷，否則會引起工件的變形與開裂。實際上，很難找到理想的淬火液冷卻介質，但可以根據不同淬火劑冷卻介質的特性正確使用，以符合工件在冷卻時的要求。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。