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1、淬火加热温度与淬火温度的差异在现场通常说淬火加热温度800℃，或说在800℃淬火， 你考虑过这是什么意思吗?所谓淬火加热温度就是把淬火温度设为800℃，并在此温度下加热;也可以说是加热温度为800℃。而后者所谓800°C淬火，则淬火时温度为800℃，也就是说零件投入淬火液时的温度为800℃，为此，估计到从加热炉取出再拿到淬火槽的一小段时间内温度有所下降，应按所降的那部分提高加热温度。 也就是说设定的淬火加热温度应为800℃ +α。例如，若温度下降100℃，则淬火加热温度为800℃+100℃ = 900℃，投入淬火液的温度正好是800℃，这可解释为800℃淬火。可见，淬火加热温度为800℃和淬火温度为800℃,两者的含义是不大相同的。 因此，为了防止误解，不使用淬火加热温度这个词，最好区分为奥氏体化温度(Ta )利淬火温度(Tq )。奥氏体化温度是淬火的最高加热温度，淬火温度为投入淬火液时的温度，两者必须分淸。最近学会等组织都不使用淬火加热温度这个词，而用奥氏体化温度这个名诃，这也是世界性的倾向。但是淬火温度这个词还不大使用，重要的是Ta和Tq分开用。 从各种实验可看到，Ta和Tq之间约有100℃的温差。因此，只要在奥氏体化温度加热，从炉子取出后就没有必要忙乱地投入油或水中。敏捷地淬火可以说是一个窍门!这种作法法叫做延迟淬火。难怪把历来淬火的热曲线改成如图1(b)那样。 图1 淬火的热曲线 奥氏体化温度TA依钢化学成分的差异而不同，大致倾向如表1所示。 表1 每添加元素1%时TA的变动 2、加热时间和保温时间的差异在热处理作业中都严格规定加热温度但保温时间却规定得非常草率，也就是说，淬火的保温时间，很早以前所说的“一英寸(2.54毫米)见方需30分钟”，已被公认。产品目录和教科书都是这样写的。因此大件的保温时间长，小件保温时间短乃是常识。按照这个说法果真好吗? 大件升温时间长，小件升温时间短，热处理温度(例如淬火温度)达到后的保持时间，大件与小件无区别，应该是一定的。自然这是处理件内外达到该温度后的时间(参照图 2)。为了检査是否达到正确的淬火温度，通常根据温度计(温控表)的指示，但必须注意这是热电偶端部温度，而不是处理件的温度。处理件越大，零件的装入量越多，温度计的指示温度和处理件的实际温度相差就越大，也即产生加热迟滞时间。 图2 升温、保温和加热时间的关系 升温时间t3>t1;加热时间t4>t2; 升温时间+保温时间=加热时间 T1+t=t2 T3+t=t4 说起来，淬火是把奥氏体化了的物件快速冷却并使之硬化的操作。钢相变为奥氏体时，合金结构钢(珠光体系)只用瞬时(変为奥氏体所需时间为零)，只要转变成奥氏体，淬火第一阶段就完成了，何必要一英寸见方保温30分钟呢?估汁处理件心部已转变成奥氏体再淬火，是妥当的。也即保温时间最好为零，见图3(a)(高频淬火与此相同)。 图3 淬火的热循环 与此相反，工具钢(碳化物系)的基体相变为奥氏体后， 此奥氏体中有约50〜70%的初析碳化物不固溶，那么淬火就不硬化，所以必须有一些保温时间。然而，即使这样，“一 英寸见方需30分钟”也太长，充其量10分钟左右就够了，见圏3(b)。当然，根据碳化物的种类、形状、数量、分布状态等，保温时间多少应有些变动，总之： 加热升温时间=f(被处理件的大小) 淬火保温时间=f(钢质) 其中：合金结构钢(珠光体系)=0 工具钢(碳化物系)=约10分钟 3、冷却方法和冷却效果的差异在热处理中，冷却方法很重要。冷却的快慢能使钢变软或变硬。冷却介质叫冷却剂，包括空气、油、水等各种各样的介质。 一般，空气的冷却速度慢，其次是油，冷却速度快的是水。但是由冷却剂所致的冷却效果并非绝对的，可因处理件的大小而变化。冷却剂的冷却速度是固有的，而冷却剂对处理件的冷却效果却因零件的大小而有差异。也就是，热处理的冷却方法和冷却效果是两回事。冷却方法是从冷却剂来看冷却，而冷却效果是从处理件来看冷却。即使冷却方法相同， 冷却效果也不一样。热处理中，重要的不是如何冷却，而是如何获得好的冷部效果。两者不可混淆。 正火的定义是在大气中放冷(空冷)，但是，小件放冷 和大件放冷的冷却速度不同，即冷却效果不同。因此，从表面上看，放冷做到形式上的正火，但实质很不相同。小件的放冷，因技术上的不当可能会变成空气淬火;反之，大件的放怜，有成为退火的可能。因此，小件进行正火时，须用坑冷或加盖冷却;反之，大件如不用电扇等吹风冷却则得不到正火的效果,仅是形式上的冷却将得不到热处理的突效。 淬火与此相同。虽说同是油泠，但大件与小件的冷却效果却不同，因此，淬火硬化程度也是变化的。小件即使用油淬，也同水淬一样能淬透,但大件用油淬只得到像正火程度那样的冷却效果，淬不透， 这样考虑可以明白：虽说水冷得快，油冷得慢，空气冷得更慢，但这个快慢不是绝对的，它同处理件的大小有关. 所以必须注意冷却方法和冷却效果是不同的. 在日本工业标准钢铁手册中规定:正火空冷，退火炉冷， 普通钢材的淬火水冷，优质钢材的淬火油冷等，都是对标准尺寸(直径25mm)而言。必须根据处理件的大小适当地改变冷却方法。明确地辨别冷却方法和泠却效果的不同是非常重要的。 4、淬火液的冷却能和硬化能的差异下述是淬火液的冷却能力(cooling power)和钢的硬化能力(hardening power)的差异。 在淬火液中有冷却能和硬化能两种能力。所谓冷却能是淬火液本身具有的能力。冷却能力是使钢从奥氏体化温度冷却下来时的冷却速度; 硬化能是使钢硬化的能力，在冷却能的试验中，有冷却曲统法 (银球式、膨胀仪式)和冷却时间法等，它们都是用急冷度H值进行比较。实际淬火中通过测淬火硬度进行硬化能的评定，它是包含冷却系统的冷却综合能力。 通常为了判断淬火液的性能，冷却能作为大体的标准而得到使用，但冷却能大的，硬化能不一定大。也就是说， 冷如速度快，淬火硬度并不一定高，这种事例是很多的。技术人员想要的不是淬大液的冷却速度，而是在这个冷却槽里能够淬硬到什么程度。即使是同一钢种同样用油淬，由于各淬火车间油槽内的硬化能不同，淬火效果也不同。 淬火液的冷却能是淬火液本身具有的特性，硬化能则由于钢的淬透性、淬火液的量、搅拌速度、处理件的尺寸、 形状以及表面状态等不同而不同，最好根据处理件实际淬硬的程度判定淬火现场使用的淬火槽的性能，这是直接判定的简便方法，但这种方法往往难于进行比较研究。 钢的淬火硬度，外部影响因素是淬火槽的冷却能，内在因素是钢本身的淬透性，特别是受s曲线的制约。通常，淬火是为防止奥氏体化的钢析出珠光体和贝氏体，使其完全马氏体化。用淬火液的冷却能判定淬火硬度时，根据钢种的不同，决定用珠光体(P)淬透性好呢，还是用贝氏体(B) 淬透性好?这是很重要的。一般碳钢用P型，合金钢用 B型，特殊工具钢用P + B型。因此，完仝淬透，即淬硬所需要的冷却速度因钢种不同而异。既有需要在S曲线上的P鼻附近的冷却速度快的情况，也有需要在S曲线上的B鼻附近的冷却速度快，或P鼻和B鼻二者冷却速度都需要快的情况。因此，在上述所有情况中，作为共同的泠却速度，即700〜 250℃温度范围内的冷却速度是必要的。(在日本工业标准中油淬釆用800〜400℃的冷却速度)。 为了评价淬火现场冷却系统中的淬火槽，最好根据实际条件下淬火后的淬火硬度决定。 5、淬火表面硬度和淬透深度的差异在淬火的情况中有表面硬度和硬化深度两种说法，表面硬度是表面的淬火硬度，相当于小件(直径10mm以下)淬火时的硬度，它依含破量而変化，几乎不受合金元素的影响，这是结构钢的俏况。而工具钢的淬火硬度虽然受钨、 铭、钒等合金元素的影响，其硬度基本大于HRC60，这是肯定的。 对于结构钢：表面面硬度=f(C%)，可用下述公式近似地逬行定量计算： 最高淬火硬度(HRC)=30 + 50x C%(9O%马氏体) 最低淬火硬度(HRC)= 24+40xC%(50%马氏体) 例如结构钢(S45C))为(含碳最为0.45%)： 最高淬火硬度(HRC)=53 最低淬火硬度(HRC)=42 与此相反，淬火深度受钢的含碳量和特殊元素，以及奥氏体晶粒度的制约，也就是，淬透深度=f(C%、特殊元素、晶粒度)。 淬透深度在学术上称为淬透性(hardenability)，通常用Df表示，特殊元素对于淬透性的影响最强的是硼，其次是Mn、Mo、Cr逐次降低，这些元素的影响效果不是相加，而是相乘的关系。也就是(B的淬透性倍数)x(Mn的淬 透性倍数)x (Mo的律透性倍数)x・・・・・. 淬透性是解决质量效应(mass effect 的武器。添加硼的钢叫硼钢，规定淬透性的钢叫做H钢。一般认为， 热处理用钢材应该根据淬透性(H)和价格(P )选择，价格便宜而且能满足需要的淬透性的钢材就是合适的材料。
来源：热家网
编辑：杨露 校对：孙超审核：吕东显 媒体合作: 13501198334
第21届北京国际热处理展览会
定档2023年6月1~3日
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