什么是淬火?

什么是淬火?

[拼音]：cuihuo

[外文]：quenching

将金属工件加热到适当温度，保温一定时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。淬火后一般须进行回火。淬火工艺主要用于钢件。在大多数情况下，钢的淬火是为了获得高硬度。但是，高锰钢淬火是为了提高韧性；铬镍不锈钢淬火是为了提高耐腐蚀性；马氏体时效钢、铝合金和铍青铜等淬火的目的是为下一步的时效处理作准备。

基本原理

常用的钢在加热到临界温度（见钢铁显微组织）以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水中或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。马氏体也是固溶体，原来固溶在奥氏体中的碳和各种合金元素，全部照旧固溶在马氏体中。马氏体与奥氏体的差别在于原子排列方式不同。

淬火的要点是加热后快速冷却。只有冷却速度超过某一数值，才能使钢中的奥氏体转变为马氏体。否则，奥氏体就会转变为珠光体或贝氏体，甚至在钢的组织中还会出现铁素体。使奥氏体转变为马氏体而不转变为其他组织的冷却速度的下限(最小冷却速度)，称为马氏体临界冷却速度。钢的化学成分不同，马氏体临界冷却速度的数值也不相同。高速钢、高铬钢和其他一些合金元素含量较高的合金钢，其马氏体临界冷却速度都很低，甚至在空气中冷却也能使奥氏体转变为马氏体。一般结构钢和工具钢的马氏体临界冷却速度较高，通常须在油、水或水溶液等淬冷介质中淬冷。低碳碳素钢的马氏体临界冷却速度很高，心须极快地冷却才能得到马氏体。

与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或部分地转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。

实际工件是有一定截面厚度的。烧红的工件浸入淬冷介质中冷却时，内部冷却速度总是低于表面。厚度越大，差别越大。结果常常是淬冷后不能使整个截面淬硬。对于一定尺寸的工件，用马氏体临界冷却速度低的钢制作，则淬硬层较深；用马氏体临界冷却速度高的钢制作，则淬硬层较浅。在生产中，用淬透性的高低来衡量钢淬火时淬硬层的深浅。用不同成分的钢制作同一尺寸的工件，在同一淬冷介质中淬冷，淬透性高的钢淬硬层较深；淬透性低的钢淬硬层较浅。同一成分的钢、在同一淬冷介质中淬冷时，工件截面越厚，淬硬层越浅。用淬透性较低的钢制作的厚截面工件，淬火时甚至表面也不能淬硬。在设计选择钢材时，必须根据工件截面厚度选择淬透性适宜的钢。

钢淬火冷至室温后，组织中常会存在一些奥氏体，被称为残余奥氏体。将工件放于液氮等介质中深冷到室温下很低的温度，可以大大减少残余奥氏体。这种工艺称为深冷处理。

分类

淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当内应力大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为了使工件在具有优良性能的前提下减小畸变、避免开裂，必须选择合适的冷却方法。淬火工艺根据冷却方法可分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。

单液淬火

将加热好的工件浸入油、水或各种水溶液中一直冷却到低温后取出。这种方法 *** 作简单，应用最广。

双介质淬火

将加热好的工件先放入水或盐水等冷却能力强的淬冷介质中冷却到稍高于上马氏体点ΜS，随即迅速转移到油或其他冷却能力弱的淬冷介质中冷却。采用双介质淬火法能够减小工件低温冷却阶段的内应力，大大减小开裂的危险。这种方法多用于形状较复杂的碳钢工件或某些大截面工件。但具体 *** 作不易掌握，要求 *** 作者具有比较熟练的技术。

马氏体分级淬火

将加热好的工件浸入温度比ΜS稍高或稍低的熔盐或热油中，停留适当时间后取出。这种淬火方法可以减小内应力和畸变，但设备比较复杂，仅应用于高合金钢制作的工件，或碳钢及低合金钢制作的小型工件。

贝氏体等温淬火

将加热好的工件浸入温度比ΜS稍高的熔盐中保温较长时间，使奥氏体转变为下贝氏体，然后取出。等温淬火不仅可以减少工件畸变，而且可使工件具有令人满意的硬度和韧性，但需要增添设备，同时还受到钢材成分和工件尺寸的限制。

另外，高锰钢、铬镍不锈钢、铝合金、铍青铜淬火加热的目的是使某些金属化合物固溶到固溶体（例如高锰钢及铬镍不锈钢中的奥氏体）中。快速冷却是为了抑制这些金属化合物在固溶体中沉淀出来，从而取得过饱和固溶体。这种淬火工艺叫做固溶热处理。