1、 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火1第四章 鋼的淬火與回火 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火2將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于臨界臨界冷卻冷卻速度，使奧氏體轉變為馬氏體的熱處理工藝速度，使奧氏體轉變為馬氏體的熱處理工藝一、鋼的淬火一、鋼的淬火定義定義鐵素體鐵素體+珠光體珠光體珠光體珠光體+滲碳體滲碳體奧氏體奧氏體+鐵素體鐵素體奧氏體奧氏體+滲碳體滲碳體C%溫溫度度SPQGAc1AccmAc3奧氏體奧氏體碳在碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為中的過飽和固溶體，稱為馬氏體馬氏體。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火3等溫轉變曲線等溫轉變曲

2、線A1tO850900700650600550500450200230MsPBM時間時間溫度溫度組織轉變關系組織轉變關系曲線曲線 ，簡稱，簡稱“T T T ”線。線。TimeTemperatureTransform按溫度劃分三個區按溫度劃分三個區：高溫區：高溫區：A1550 珠光體型轉變珠光體型轉變 P 中溫區：中溫區：550Ms 貝氏體型轉變貝氏體型轉變B低溫區：低溫區：Ms（230）以下）以下 馬氏體型轉變馬氏體型轉變M 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火4過冷過冷 A 等溫轉變產物的組織與性能等溫轉變產物的組織與性能550600650A1MsPBM（1）珠光體型轉變）珠光體型轉變

3、產物產物 P由于冷卻速度不等，得到的由于冷卻速度不等，得到的P 層片厚薄不同，三種：層片厚薄不同，三種：、A1650，T小，小，P 粒粗，粒粗，160HBS250HBS “ P”表示。表示。P、650600， T 稍大，稍大，P 粒較細，粒較細，薄薄F與與Fe3C，”S”表示，表示，sarbite 索氏體，索氏體，2535HRC。S、600550，T大，大，P 粒很細，粒很細，用用 T 表示，表示，troostite 托氏體托氏體；35HRC48HRC。T（2）貝氏體型轉變貝氏體型轉變 - B bainite727奧氏體轉變成過飽和鐵素體和極細小的滲碳體的混合物，稱奧氏體轉變成過飽和鐵素體和極

4、細小的滲碳體的混合物，稱 “貝氏體貝氏體”。分分B上上、B下下，B上上硬脆無使用價值，硬脆無使用價值，B下下力學性能較好。力學性能較好。生產中常用。生產中常用。350B上上B下下（3）馬氏體型轉變馬氏體型轉變M martensiteT極大，極大，Fe、C原子不能擴散，原子不能擴散，C全部溶于全部溶于Fe中，體積中，體積，產生應力。，產生應力。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體心立方體心立方FeT+M+AM+A 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火5二、過冷二、過冷 A 連續冷卻轉變連續冷卻轉變A1550MsV1爐冷爐冷V2空冷空冷V

5、3油冷油冷V4 水冷水冷PSTVK1、連續連續冷卻冷卻轉變轉變曲線曲線又稱又稱“C C T ”曲線曲線Continuous Cooling TransformVK臨界冷卻速度臨界冷卻速度 V1P 170220HBS V2S 25HRC35HRC V3T+M 45HRC55HRC V4M+A 55HRC65HRC2、馬氏體的形態、性能、馬氏體的形態、性能晶體結構：體心立方晶體結構：體心立方體心正方，體積增大。體心正方，體積增大。形態、性能：片狀形態、性能：片狀M ，WC1%，HB高，高，、ak差。板條狀差。板條狀M，WC0.6%,良好良好，較高，較高ak,強韌性。強韌性。 第四章第四章 鋼的淬火

6、與回火鋼的淬火與回火6 淬火的目的淬火的目的 淬淬 火火 溫溫 度度鋼的化學成分鋼的化學成分 工藝因素工藝因素獲得馬氏體組織，提高獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。鋼的性能。 獲得均勻細小的奧獲得均勻細小的奧氏體組織，以便淬火后氏體組織，以便淬火后獲得細小馬氏體獲得細小馬氏體選擇淬火溫度的原則選擇淬火溫度的原則 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火71) 亞共析鋼的淬火亞共析鋼的淬火A Ac3c3+30+305050淬火溫度淬火溫度若加熱溫度過高若加熱溫度過高出現粗大馬氏體組織出現粗大馬氏體組織導致淬火鋼嚴重變形導致淬火鋼嚴重變形若加熱溫度過低若加熱溫度過低淬火組織中出現鐵素體淬火組織中出現

7、鐵素體硬度不足硬度不足l 鋼的化學成分鋼的化學成分 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火8 35鋼（含鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織）亞溫淬火組織 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火9淬火組織淬火組織含碳量含碳量0.5馬氏體馬氏體含碳量含碳量0.5馬氏體馬氏體+ +少量的少量的殘余奧氏體殘余奧氏體65MnV鋼鋼(0.65%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火10 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火113）過共析鋼的淬火）過共析鋼的淬火淬火溫度淬火溫度Ac1 + 30-50 淬火后的組織淬火

8、后的組織細馬氏體細馬氏體+ +顆粒狀滲碳體顆粒狀滲碳體+ +少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體分散分布的顆粒狀滲碳體對分散分布的顆粒狀滲碳體對鋼的硬度和耐磨性有利鋼的硬度和耐磨性有利 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火12T12鋼（含鋼（含1.2%C）正常淬火組織）正常淬火組織 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火13過共析鋼加熱到過共析鋼加熱到A Accmccm以上以上奧氏體晶粒粗大奧氏體晶粒粗大含碳量提高含碳量提高淬火后的馬氏體也粗大淬火后的馬氏體也粗大殘余奧氏體量增加殘余奧氏體量增加降低鋼的硬度、耐磨性和韌性降低鋼的硬度、耐磨性和韌性增大變形和開裂的傾向增大變形和開裂的傾向4）合

9、金鋼的淬火）合金鋼的淬火 大多數合金元素大多數合金元素(Mn，P除外除外)有有阻礙奧氏體阻礙奧氏體晶粒長大晶粒長大的作用，淬火溫度在臨界點以上的作用，淬火溫度在臨界點以上50100 提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中的充分提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中的充分溶解和均勻化，以獲得較好的淬火效果溶解和均勻化，以獲得較好的淬火效果 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火14v如果將過共析鋼的淬火加熱溫度提高到Acm以上，則會帶來許多不良的后果：（1）由于滲碳體全部溶入奧氏體中，使淬火后鋼的耐磨性降低；（2）加熱溫度高使奧氏體晶粒顯著粗化，淬火后得到粗大馬氏體，從而使形成顯微裂紋的傾向性增

10、大；（3）由于滲碳體的完全溶解，使奧氏體中的碳含量顯著增高，使Ms點降低，淬火后殘余奧氏體量將大大增加，從而使鋼的硬度降低；（4）加熱溫度高會使鋼氧化、脫碳加劇，也使淬火變形和開裂傾向增大，同時也縮短了爐子的使用壽命。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火15（1 1）工件尺寸大小和形狀）工件尺寸大小和形狀v尺寸小的工件，淬火溫度應適當降低尺寸小的工件，淬火溫度應適當降低 ；v對于形狀復雜、容易變形或開裂的工件，應采用較低的對于形狀復雜、容易變形或開裂的工件，應采用較低的淬火溫度。淬火溫度。（2）淬火介質和淬火方法淬火介質和淬火方法 v水淬要比油淬時的淬火溫度低水淬要比油淬時的淬火溫度低

11、10-20；v采用硝酸鹽等溫淬火或分級淬火時，由于熱浴的冷卻能采用硝酸鹽等溫淬火或分級淬火時，由于熱浴的冷卻能力較低，應適當提高淬火溫度，以保證工件能被淬硬。力較低，應適當提高淬火溫度，以保證工件能被淬硬。（3 3）加熱設備）加熱設備v采用箱式或井式電爐的加熱溫度可以比鹽浴爐高采用箱式或井式電爐的加熱溫度可以比鹽浴爐高10-2010-20。 l 工藝因素工藝因素 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火16 淬火加熱時間的確定淬火加熱時間的確定淬火加熱時間長短淬火加熱時間長短加熱加熱時間時間升溫時間升溫時間保溫時間保溫時間從工件裝爐后上升到淬火溫度所需時間從工件裝爐后上升到淬火溫度所需時間從

12、達到淬火溫度開始至完成奧氏體從達到淬火溫度開始至完成奧氏體均勻化所需的時間均勻化所需的時間=KD生產中常用公式來確定保溫時間生產中常用公式來確定保溫時間加熱系數，與鋼種及加熱介質有關加熱系數，與鋼種及加熱介質有關K裝爐量有關的系數，裝爐量有關的系數，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奧氏體均勻化奧氏體均勻化實際晶粒度大小實際晶粒度大小影響影響 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火17 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火18v影響保溫時間的因素：影響保溫時間的因素： 1、鋼的成分、鋼的成分v在實際生產中高碳鋼比低碳鋼，

13、合金鋼比碳素鋼，高在實際生產中高碳鋼比低碳鋼，合金鋼比碳素鋼，高合金鋼比低合金鋼的保溫時間要長一些。合金鋼比低合金鋼的保溫時間要長一些。 2、工件尺寸及裝爐量、工件尺寸及裝爐量 v工件尺寸越大，裝爐量越多，則加熱時間應越長。工件尺寸越大，裝爐量越多，則加熱時間應越長。 3、加熱設備、加熱設備v鉛浴爐加熱速度最快，鹽浴爐次之，空氣電阻爐最慢。鉛浴爐加熱速度最快，鹽浴爐次之，空氣電阻爐最慢。當其它條件相同時，三者的加熱時間之比約為當其它條件相同時，三者的加熱時間之比約為1/3: :1/2: :1。 4、爐溫、爐溫 v提高爐溫可以縮短加熱時間。提高爐溫可以縮短加熱時間。 5、裝爐情況、裝爐情況 v工

14、件放置的間隔大，則加熱快而均勻；工件放置間隔工件放置的間隔大，則加熱快而均勻；工件放置間隔小甚至緊密放置，則相應的加熱時間較長。小甚至緊密放置，則相應的加熱時間較長。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火19 淬淬 火火 介介 質質控制鋼件冷卻速度保證淬控制鋼件冷卻速度保證淬火質量的重要媒介物質火質量的重要媒介物質1）在）在650以上保證過冷奧氏以上保證過冷奧氏體不轉變為珠光體型組織的前體不轉變為珠光體型組織的前提下，應盡量減慢冷卻速度以提下，應盡量減慢冷卻速度以減少熱應力作用減少熱應力作用l 理想淬火介質的冷卻速度理想淬火介質的冷卻速度時間時間溫溫度度鋼的理想淬火冷卻速度鋼的理想淬火冷

15、卻速度MsMfA1 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火203）避開）避開“鼻尖鼻尖”后，又應緩慢后，又應緩慢冷卻。因為此后發生馬氏體轉冷卻。因為此后發生馬氏體轉變時將產生較大的相變應力變時將產生較大的相變應力注：注：較大的相變應力和熱應力較大的相變應力和熱應力容易導致工件的變形和開裂容易導致工件的變形和開裂時間時間溫溫度度鋼的理想淬火冷卻速度鋼的理想淬火冷卻速度MsMfA12）在）在C曲線曲線“鼻尖鼻尖”處應盡快處應盡快冷卻，以保證過冷奧氏體不在冷卻，以保證過冷奧氏體不在此處轉變此處轉變 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火21l 淬火介質分類淬火介質分類 物態變化的淬火介質物態

16、變化的淬火介質水、水溶液、油類水、水溶液、油類工件的冷卻主要依靠介工件的冷卻主要依靠介質的汽化來進行質的汽化來進行冷卻過程冷卻過程 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火22v蒸汽膜階段蒸汽膜階段：工件的冷卻速度較慢，大約不超過200/秒。此階段結束時，工件表面的溫度約為400。 v沸騰階段：沸騰階段：這時的冷卻速度可高達700/秒（平均約450/秒）。沸騰階段持續到工件冷至水的沸點100時為止。v對流階段對流階段 ：這個階段冷卻主要靠熱傳導和對流方式進行，冷速減慢，約為45/秒左右。工件在淬火介質中的冷卻過程工件在淬火介質中的冷卻過程 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火23物態不

17、發生變化（或變化較小）的淬火介質物態不發生變化（或變化較小）的淬火介質熔鹽、熔堿以及氣體等熔鹽、熔堿以及氣體等輻射、對流和熱傳導輻射、對流和熱傳導 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火24l 常用的淬火冷卻介質常用的淬火冷卻介質 水水1）經濟且冷卻能力較強的淬火介質）經濟且冷卻能力較強的淬火介質優優 點點 缺缺 點點1）在）在C曲線鼻尖部位（曲線鼻尖部位（650500）范圍內冷卻能）范圍內冷卻能力不夠強力不夠強2）在馬氏體轉變區（）在馬氏體轉變區（300200）范圍內冷卻）范圍內冷卻能力不夠緩慢能力不夠緩慢2）對環境沒有污染）對環境沒有污染適用范圍適用范圍最常用的淬火介質，多用于形狀簡單

18、或截面最常用的淬火介質，多用于形狀簡單或截面尺寸較大的碳鋼件的淬火冷卻尺寸較大的碳鋼件的淬火冷卻 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火25 鹽水、堿水鹽水、堿水特特 點點明顯提高水在高溫明顯提高水在高溫區的冷卻能力區的冷卻能力主要用于形狀簡單，主要用于形狀簡單，截面尺寸較大且變形截面尺寸較大且變形要求不高的碳鋼件的要求不高的碳鋼件的淬火冷卻淬火冷卻在在300200范圍內的范圍內的冷卻能力仍較強冷卻能力仍較強適用范圍適用范圍在水中加入在水中加入1015的的NaCl、NaOH等物質等物質 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火26適用范圍適用范圍常用的淬火介質，常用的淬火介質，多用于形狀

19、復雜的多用于形狀復雜的中、小合金鋼件的中、小合金鋼件的淬火冷卻淬火冷卻 油油特特 點點1）低溫區的冷卻速度）低溫區的冷卻速度比水小得多比水小得多2）高溫區的冷卻速）高溫區的冷卻速度也很小度也很小 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火27堿浴和鹽浴堿浴和鹽浴 v熔鹽和熔堿的傳熱方式是依靠周圍介質的傳導和對流熔鹽和熔堿的傳熱方式是依靠周圍介質的傳導和對流將工件的熱量帶走。將工件的熱量帶走。 v在高溫區，堿浴的冷卻能力比油略大，硝鹽浴的冷卻在高溫區，堿浴的冷卻能力比油略大，硝鹽浴的冷卻能力比油略小。在低溫區，堿浴與硝鹽浴的冷卻能力能力比油略小。在低溫區，堿浴與硝鹽浴的冷卻能力都比油低。都比油低

20、。v廣泛應用于變形要求嚴格的碳素工具鋼、合金工具鋼、廣泛應用于變形要求嚴格的碳素工具鋼、合金工具鋼、球墨鑄鐵、合金鑄鐵等工件的分級淬火或等溫淬火。球墨鑄鐵、合金鑄鐵等工件的分級淬火或等溫淬火。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火28其它新型淬火介質其它新型淬火介質v三硝水溶液：三硝水溶液：25硝酸鈉硝酸鈉+20亞硝酸鈉亞硝酸鈉+20硝酸硝酸鉀鉀+35水。高溫區冷卻能力小于鹽水，低溫區冷卻水。高溫區冷卻能力小于鹽水，低溫區冷卻能力接近于油。能力接近于油。v合成淬火劑：合成淬火劑：10聚乙烯醇水溶液聚乙烯醇水溶液+0.2防腐劑（苯防腐劑（苯甲酸納）甲酸納）+1.0防銹劑（三乙醇胺）防銹劑（

21、三乙醇胺）+0.02消泡劑消泡劑（太古油）。高溫區冷速接近水，低溫區冷速比水慢。（太古油）。高溫區冷速接近水，低溫區冷速比水慢。v氯化鋅氯化鋅-堿光亮淬火劑：堿光亮淬火劑：49ZnCl2+49NaOH+2肥皂粉，再加肥皂粉，再加300倍水稀釋。高溫區冷速接近鹽水，倍水稀釋。高溫區冷速接近鹽水，低溫區冷速比水小得多。低溫區冷速比水小得多。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火29 淬淬 火火 方方 法法l 單介質淬火單介質淬火將奧氏體化后的工件迅速投入將奧氏體化后的工件迅速投入到一種淬火介質中冷卻至室溫到一種淬火介質中冷卻至室溫的淬火方法的淬火方法優優 點點易實現機械化，應用較廣泛易實現機

22、械化，應用較廣泛缺缺 點點2）油中淬火時大碳鋼件不容）油中淬火時大碳鋼件不容易淬硬（硬度不足或不均勻）易淬硬（硬度不足或不均勻）1）水中淬火變形開裂傾向大）水中淬火變形開裂傾向大適用范圍適用范圍碳鋼一般用水作冷卻介質，合碳鋼一般用水作冷卻介質，合金鋼可用油作冷卻介質金鋼可用油作冷卻介質 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火30l 雙介質淬火雙介質淬火 將工件先在一種冷卻能力較強的將工件先在一種冷卻能力較強的介質中冷卻，避免珠光體轉變，然介質中冷卻，避免珠光體轉變，然后轉入另一種冷卻能力較弱的介質后轉入另一種冷卻能力較弱的介質中發生馬氏體轉變的方法中發生馬氏體轉變的方法常用的水淬油冷或油粹

23、空冷常用的水淬油冷或油粹空冷獲得了較理想的冷卻條件獲得了較理想的冷卻條件操作復雜，在第一種介質中的停留操作復雜，在第一種介質中的停留時間不易掌握，需要有實踐經驗時間不易掌握，需要有實踐經驗優優 點點缺缺 點點適用范圍適用范圍主要用于形狀復雜的高碳鋼工件及大型合金鋼工件主要用于形狀復雜的高碳鋼工件及大型合金鋼工件 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火31l 分級淬火法分級淬火法 指將奧氏體化的工件淬入稍高指將奧氏體化的工件淬入稍高于于Ms點的鹽浴或堿浴中保溫，待點的鹽浴或堿浴中保溫，待工件表、心部溫度接近鹽浴溫度工件表、心部溫度接近鹽浴溫度時取出來空冷的淬火方法時取出來空冷的淬火方法優優

24、點點 很好地消除淬火工件表心部的很好地消除淬火工件表心部的溫差問題，有效地減少工件變溫差問題，有效地減少工件變形開裂傾向形開裂傾向適用范圍適用范圍 適于形狀復雜、厚薄不均的工適于形狀復雜、厚薄不均的工件淬火，但因其冷卻能力有限，件淬火，但因其冷卻能力有限，僅用于尺寸較小的工件僅用于尺寸較小的工件 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火32優優 點點適用范圍適用范圍l 等溫淬火法等溫淬火法 將加熱工件在高于將加熱工件在高于Ms溫度的鹽溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時間，浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時間，獲得下貝體組織后再空冷的淬火獲得下貝體組織后再空冷的淬火方法方法1 1）零件強度高，塑性和韌

25、性好，）零件強度高，塑性和韌性好，既有良好的綜合力學性能既有良好的綜合力學性能2）淬火應力小，變形小）淬火應力小，變形小用于形狀復雜和要求較高的小零件用于形狀復雜和要求較高的小零件 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火33 將淬火工件繼續冷卻到室溫以將淬火工件繼續冷卻到室溫以下溫度下溫度(-70-80)保持一段時保持一段時間，使其中的殘余奧氏體繼續間，使其中的殘余奧氏體繼續轉變為馬氏體的工藝轉變為馬氏體的工藝l 深冷處理深冷處理目目 的的 降低鋼中殘余奧氏體量，以提降低鋼中殘余奧氏體量，以提高鋼的硬度和耐磨性及工件的高鋼的硬度和耐磨性及工件的尺寸穩定性尺寸穩定性適用范圍適用范圍 主要用于

26、淬火后殘余奧氏體量較多主要用于淬火后殘余奧氏體量較多的合金鋼或精密件，如：刃量具鋼等的合金鋼或精密件，如：刃量具鋼等 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火34l 局部淬火方法局部淬火方法 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火35二、鋼的淬透性與淬硬性二、鋼的淬透性與淬硬性表層與心部淬透性的差別表層與心部淬透性的差別半馬氏體區半馬氏體區合金元素對淬透性的影響合金元素對淬透性的影響淬透性與淬硬性的區別淬透性與淬硬性的區別 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火36 淬透性淬透性是指鋼在淬火時能夠獲得馬氏體組織的傾向（即鋼被淬是指鋼在淬火時能夠獲得馬氏體組織的傾向（即鋼被淬透的能力）

27、，又稱為可淬性。是鋼種本身固有的屬性透的能力），又稱為可淬性。是鋼種本身固有的屬性l衡量指標衡量指標 用標準試樣在一定條件下淬火時所能達到的有效淬用標準試樣在一定條件下淬火時所能達到的有效淬硬層深度來表示硬層深度來表示淬硬層深度淬硬層深度指鋼件表面至內部馬氏體組織占指鋼件表面至內部馬氏體組織占50%處的距離處的距離淬硬層深度越大淬硬層深度越大淬透性越高淬透性越高淬硬層深度達到心部淬硬層深度達到心部工件被淬透工件被淬透M量和硬度隨量和硬度隨深度的變化深度的變化 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火37在相同奧氏體化條件下，同種鋼的淬透性是相同的在相同奧氏體化條件下，同種鋼的淬透性是相同的小

28、件大件小件大件 淬硬性淬硬性在正常淬火情況下獲得馬氏體組織所能達到的在正常淬火情況下獲得馬氏體組織所能達到的最高硬度最高硬度l 影響因素影響因素 主要取決于馬氏體中的含碳量，而與合金元素關系不大主要取決于馬氏體中的含碳量，而與合金元素關系不大注：注：淬透性高的鋼，其淬硬性不一定高；反之亦然淬透性高的鋼，其淬硬性不一定高；反之亦然淬硬層深度淬硬層深度水淬油淬水淬油淬含碳量越高含碳量越高淬硬性也高淬硬性也高 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火38淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學性能的影響淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學性能的影響有效淬硬層深度對工件力學性能影響很大有效淬硬層深度對工件力學性

29、能影響很大當工件淬透后，經回火可得到沿整個截面分布一致當工件淬透后，經回火可得到沿整個截面分布一致的組織，其力學性能分布也均勻一致的組織，其力學性能分布也均勻一致當未淬透時，工件心部的力學性能低于表面淬透層當未淬透時，工件心部的力學性能低于表面淬透層的性能的性能未淬透鋼未淬透鋼淬透鋼淬透鋼 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火39 影響淬透性的因素影響淬透性的因素1）化學成分）化學成分影響淬透性的主要因素影響淬透性的主要因素亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼共析鋼共析鋼含含碳碳量量合金合金元素元素除除Co外的合金元素均使外的合金元素均使C曲線向右移，臨界速曲線向右移，臨界速度減小，淬透性增

30、加度減小，淬透性增加鋼的淬透性越高鋼的淬透性越高臨界冷卻速度越小臨界冷卻速度越小奧氏體越穩定奧氏體越穩定淬透性增高淬透性增高淬透性在碳鋼中最高淬透性在碳鋼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臨界冷卻速度最小臨界冷卻速度最小 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火402）淬火溫度和保溫時間）淬火溫度和保溫時間適當地提高鋼的淬透性適當地提高鋼的淬透性注：注：采取這種方法，會引起晶粒粗大，故一般不采用采取這種方法，會引起晶粒粗大，故一般不采用加熱溫度的升高加熱溫度的升高保溫時間的延長保溫時間的延長碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解碳化物、氮化

31、物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發核心，使的非自發核心，使A體不穩定，體不穩定，C曲線左移，曲線左移，vk增大，降增大，降低淬透性。低淬透性。3)鋼中未溶第二相鋼中未溶第二相 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火41它是根據試樣斷口呈現的狀態來它是根據試樣斷口呈現的狀態來評定鋼的淬透性的（淬硬層晶粒評定鋼的淬透性的（淬硬層晶粒細致，呈脆性斷裂；未淬硬層晶細致，呈脆性斷裂；未淬硬層晶粒粗大，呈塑性斷裂）。主要適粒粗大，呈塑性斷裂）。主要適用于碳素工具鋼。用于碳素工具鋼。 淬透性的測定方法淬透性的測定方法這種方法是將直徑相同、鋼這種方法是將直徑相同、鋼種不同的圓柱試樣（直徑是種不

32、同的圓柱試樣（直徑是長度的長度的4倍）經奧氏體化后在倍）經奧氏體化后在相同冷卻條件下淬火，然后相同冷卻條件下淬火，然后從試樣中部切開，在橫截面從試樣中部切開，在橫截面上沿直徑測出硬度分布曲線，上沿直徑測出硬度分布曲線，呈呈U形，所以稱為形，所以稱為U曲線。曲線。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火42在相同冷卻條件下，在相同冷卻條件下，D Do o越大，鋼的淬透性越好。越大，鋼的淬透性越好。油淬油淬水淬水淬 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火43部分常用鋼材的臨界淬透直徑部分常用鋼材的臨界淬透直徑 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火44(4)頂端淬火法（端淬試驗）頂端淬

33、火法（端淬試驗） 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火45 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火46n 淬透性帶：由于鋼的成分的波動及其它因素的影響，淬透性帶：由于鋼的成分的波動及其它因素的影響，每一種鋼的淬透性曲線并非為一條線，而往往是一條帶，每一種鋼的淬透性曲線并非為一條線，而往往是一條帶，稱為淬透性帶。稱為淬透性帶。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火47示，示，J 表示末端表示末端淬透性，淬透性，d 表示表示半馬氏體區到水半馬氏體區到水冷端的距離，冷端的距離，HRC 為半馬氏為半馬氏體區的硬度。體區的硬度。dHRCJ即用即用 表表 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬

34、火與回火48 淬透性的應用淬透性的應用1）根據淬硬層深度選擇材料）根據淬硬層深度選擇材料l 大截面零件、承受動載的重要零件、承受拉力和壓力的大截面零件、承受動載的重要零件、承受拉力和壓力的許多重要零件（螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等），要求表面許多重要零件（螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等），要求表面和心部力學性能一致，故應選擇淬透性高的材料；和心部力學性能一致，故應選擇淬透性高的材料；l 心部力學性能對使用壽命無明顯影響的零件（承受彎曲心部力學性能對使用壽命無明顯影響的零件（承受彎曲或扭轉的軸類），可選用淬透性低的鋼，獲得或扭轉的軸類），可選用淬透性低的鋼，獲得1/21/41/21/4淬硬淬硬層深度即可；

35、層深度即可；l 焊接件、承受強力沖擊和復雜應力的冷鐓凸模等，不能焊接件、承受強力沖擊和復雜應力的冷鐓凸模等，不能或不宜選擇淬透性大的材料。或不宜選擇淬透性大的材料。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火49首先要做出端淬試樣離末端距離與截面各部位相同冷速首先要做出端淬試樣離末端距離與截面各部位相同冷速時的對應關系曲線。時的對應關系曲線。 端淬試樣的尺寸和冷卻條件有嚴格的規定，所以端淬試樣的尺寸和冷卻條件有嚴格的規定，所以試樣各點的冷卻速度是固定的（一般常用試樣各點的冷卻速度是固定的（一般常用700時的冷卻時的冷卻速度為代表）。如果用各種不同直徑的圓鋼棒在水中或速度為代表）。如果用各種不同

36、直徑的圓鋼棒在水中或油中冷卻，測出其截面各部位在油中冷卻，測出其截面各部位在700時的冷卻速度，就時的冷卻速度，就可以和端淬試樣各點的冷卻速度相對應，繪制出其關系可以和端淬試樣各點的冷卻速度相對應，繪制出其關系曲線。曲線。 先從手冊上查出零件所用鋼材的淬透性曲線和其半先從手冊上查出零件所用鋼材的淬透性曲線和其半馬氏體區的硬度值；由硬度值查淬透性曲線確定出離末馬氏體區的硬度值；由硬度值查淬透性曲線確定出離末端距離；由此距離查上述關系曲線，查出標記為端距離；由此距離查上述關系曲線，查出標記為“中心中心”的曲線對應的縱坐標就是該鋼材的臨界淬透直徑。的曲線對應的縱坐標就是該鋼材的臨界淬透直徑。2）推算

37、鋼的臨界淬透直徑）推算鋼的臨界淬透直徑 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火50 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火51 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火52三三 淬火工件易出現的問題及其預防淬火工件易出現的問題及其預防1 淬火后硬度不足或不均勻淬火后硬度不足或不均勻產產生生原原因因1）冷卻速度不夠或不均勻，導致未得到全部）冷卻速度不夠或不均勻，導致未得到全部馬氏體組織馬氏體組織2）加熱或保溫過程中工件表面被氧化脫碳，淬）加熱或保溫過程中工件表面被氧化脫碳，淬火后表面有非馬氏體組織火后表面有非馬氏體組織3）亞共析鋼加熱溫度低于）亞共析鋼加熱溫度低于Ac3或保溫時間不夠，

38、或保溫時間不夠，淬火后有鐵素體存在淬火后有鐵素體存在解決解決措施措施防止工件在加熱過程中的氧化脫碳，采用合理防止工件在加熱過程中的氧化脫碳，采用合理的加熱和冷卻規范確保工藝的正確實施的加熱和冷卻規范確保工藝的正確實施 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火532 淬火變形淬火變形產產生生原原因因 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火54 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火55 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火56 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火57 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火58 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火591 1）工件

39、設計合理、選材正確；）工件設計合理、選材正確；2 2）合理選用預備熱處理工藝，為淬火前作好）合理選用預備熱處理工藝，為淬火前作好組織準備；組織準備；3 3）控制淬火加熱溫度和保溫時間，防止晶粒粗大；）控制淬火加熱溫度和保溫時間，防止晶粒粗大；4 4）采用適當的淬火冷卻方法；）采用適當的淬火冷卻方法；5 5）淬火后及時回火。）淬火后及時回火。2）影響淬火開裂的因素）影響淬火開裂的因素熱處理工藝不當熱處理工藝不當原材料缺陷原材料缺陷工件結構設計或選材不當工件結構設計或選材不當 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火60四、回四、回 火火 指將淬火鋼加熱到指將淬火鋼加熱到A1以下的某一溫度保溫后

40、進行冷卻的以下的某一溫度保溫后進行冷卻的熱處理工藝熱處理工藝1.定定 義義2.性性 質質 回火是作為最終熱處理與淬火并用的回火是作為最終熱處理與淬火并用的 回火不足可再適當追補一次，但若回火過度則將前回火不足可再適當追補一次，但若回火過度則將前功盡棄，必須重新淬火功盡棄，必須重新淬火3.目目 的的 消除或減少淬火內應力，防止工件變形或開裂消除或減少淬火內應力，防止工件變形或開裂 獲得工藝所要求的力學性能獲得工藝所要求的力學性能 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火61 穩定工件尺寸穩定工件尺寸回火回火可使淬火馬氏體和殘余奧氏體轉變為較穩定的組織，可使淬火馬氏體和殘余奧氏體轉變為較穩定的組

41、織，以保證工件在使用過程中不發生尺寸和形狀的變化以保證工件在使用過程中不發生尺寸和形狀的變化淬火馬氏體淬火馬氏體殘余奧氏體殘余奧氏體自發自發鐵素體和滲碳體鐵素體和滲碳體工件尺寸和工件尺寸和形狀形狀改變改變 淬火鋼不經回火一般不能直接使用，為避免淬火件在放置淬火鋼不經回火一般不能直接使用，為避免淬火件在放置過程中發生變形或開裂，鋼件經淬火后應及時回火過程中發生變形或開裂，鋼件經淬火后應及時回火 未經淬火的鋼，回火是沒有意義的未經淬火的鋼，回火是沒有意義的 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火624. 淬火鋼回火時的組織和性能的變化淬火鋼回火時的組織和性能的變化1）馬氏體開始分解（）馬氏體開

42、始分解（100-200）以以碳化物碳化物(FeC)馬氏體馬氏體析出析出馬氏體的過馬氏體的過飽和度降低飽和度降低內應力部內應力部分消除分消除M回回極細的極細的碳化物碳化物與低飽和度的與低飽和度的固溶體固溶體2）殘余奧氏體的分解（）殘余奧氏體的分解（200-300）殘余奧氏體殘余奧氏體下貝氏體下貝氏體轉變結束轉變結束300M回回下貝氏下貝氏體量少體量少 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火634 4）回火索氏體終結（）回火索氏體終結（500-650500-650）S回回FeFe3 3C C發生聚集長大發生聚集長大由針片狀轉為多變形由針片狀轉為多變形鐵素體發生多邊形化鐵素體發生多邊形化淬火內應

43、力完全消除淬火內應力完全消除3 3）回火托氏體的形成（）回火托氏體的形成（300-500300-500）過飽和過飽和固溶體固溶體鐵素體鐵素體-FeCFe3C內應力大內應力大部分消失部分消失T回回鐵素體基體與鐵素體基體與大量彌散分布大量彌散分布的極細顆粒狀的極細顆粒狀滲碳體的混合滲碳體的混合組織組織鐵素體基體上鐵素體基體上分布著較大顆分布著較大顆粒狀滲碳體粒狀滲碳體 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火641）低溫回火）低溫回火發生在發生在150-250組組 織織M回回：極細的：極細的碳化物與低飽和度的碳化物與低飽和度的固溶體固溶體5. 回火的種類回火的種類目目 的的保留淬火后的高硬度（保

44、留淬火后的高硬度（58-64HRC）、耐磨性）、耐磨性的同時，降低內應力，提高韌性的同時，降低內應力，提高韌性適用對象適用對象主要用于各種工具、模具、軸承及表面淬主要用于各種工具、模具、軸承及表面淬火的工件火的工件 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火652）中溫回火）中溫回火發生在發生在350-500組組 織織T回回：在保持馬氏體形態的鐵素體基：在保持馬氏體形態的鐵素體基體上分布著細粒狀滲碳體的組織體上分布著細粒狀滲碳體的組織目目 的的得到高的彈性極限和屈服強度得到高的彈性極限和屈服強度及一定的韌性及一定的韌性適用對象適用對象主要用于處理熱成形彈簧件主要用于處理熱成形彈簧件內應力消除大

45、半，硬度為內應力消除大半，硬度為35-45HRC 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火663）高溫回火）高溫回火發生在發生在500-650組組 織織S回回：在多邊形鐵素體基體上：在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀分布著顆粒狀Fe3C的組織的組織目目 的的具有良好的強度、塑性及韌性具有良好的強度、塑性及韌性的配合，即綜合力學性能優良的配合，即綜合力學性能優良適用對象適用對象適用于各種重要結構零件的最終熱處理適用于各種重要結構零件的最終熱處理內應力完全消除，硬度為內應力完全消除，硬度為25-35HRC淬火淬火+高溫回火簡稱調質處理高溫回火簡稱調質處理 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火

46、67淬火鋼硬度隨回火溫度的變化淬火鋼硬度隨回火溫度的變化4040鋼力學性能與回火溫度的關系鋼力學性能與回火溫度的關系 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火68l200-300，由于，由于高碳鋼中高碳鋼中A轉變轉變為為M回回, 硬度再次硬度再次升高。升高。l大于大于300,由于由于Fe3C粗化，馬氏粗化，馬氏體轉變為鐵素體體轉變為鐵素體,硬度直線下降。硬度直線下降。 第四章第四章 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火697 回火脆性回火脆性定定義義淬火鋼的韌性并不總是隨回火溫度上升而提高的。淬火鋼的韌性并不總是隨回火溫度上升而提高的。在某些溫度范圍內回火時，淬火鋼出現沖擊韌性顯在某些溫度范圍內回火時，淬火鋼出現沖擊韌性顯著下降的現象著下降的現象u 低溫回火脆性低溫回火脆性淬火鋼在淬火鋼在250-400 回火時出現的脆性，也稱第一類回火脆性回火時出現的脆性，也稱第一類回火脆性馬氏體分解在其晶馬氏體分解在其晶界上析出滲碳體界上析出滲碳體降低晶界降低晶界斷裂強度斷裂強度裂紋沿晶界裂紋沿晶界形成與擴展形成與擴展脆性斷裂脆性斷裂 幾乎所有的鋼都有這類回火脆性，目前尚無有效辦幾乎所有的鋼都有這類回火脆性，目前尚無有效辦法完全消除這類回火脆性法完全消除這類回火脆性一般都不在一般都不在250350 范圍內