金屬材料淬火新工藝

在長時間的生產實踐和科學實驗中，人們對金屬內部組織狀況改動規則的知道不斷深入，特別是從60年代以來，透射電鏡和電子衍射技術的運用，各種測試技術的不斷完善，在研討馬氏體形狀、亞結構及其與力學功用的聯絡，獲得不同形狀及亞結構的馬氏體的條件，第二相的形狀、大小、數量及散布對力學功用影響等方面，都獲得了很大的展開，建立在這些基礎上的淬火新工藝也層出不窮。

㈠循環快速加熱淬火
   淬火、回火鋼的強度與奧氏體晶粒大小有關，晶粒愈細，強度愈高，因而怎樣獲得高于10級晶粒度的超細晶粒是前進鋼的強度的重要途徑之一。鋼經過α→γ→α屢次相變重結晶可使晶粒不斷細化；前進加熱速度，增多結晶中心也可使晶粒細化。循環快速加熱淬火即為根據這個原理獲得超細晶粒然后抵達強化的新工藝。例如45鋼，在815℃的鉛浴中重復加熱淬火4-5次，可使奧氏體晶粒由6級細化到12～15級；又如20CrNi9Mo鋼，用3000赫芝200千瓦中頻感應加熱裝置以11℃/s的速度加熱到760℃，然后水淬，使σs由960MN/m2增加到1215MN/m2，氣由1107MN/m2，增加到1274MN/m2，而延伸率堅持不變，均為18%。

㈡高溫淬火
    這兒高溫系相對正常淬火加熱溫度而言，低碳鋼和中碳鋼若用較高的淬火溫度，則可得到板條狀馬氏體，或增加板條馬氏體的數量，然后獲得出色的概括功用。
    從奧氏體的含碳量與馬氏體形狀聯絡的實驗證明，含碳量小于0.3％的鋼淬火所得的全為板條狀馬氏體。但是，一般低碳鋼淬透性極差，若要獲得馬氏體，除了合金化前進過冷奧氏體的穩定性外，只需前進奧氏體化溫度和加強淬火冷卻方可。例如用16Mn鋼制造五鏵犁犁臂，選用940℃在10％NaOH水溶液中淬火并低沮回火，可獲得出色作用。
    中碳鋼經高溫淬火可使奧氏體成分均勻：得到較多的析條狀馬氏體，以前進其概括功用。例如AISl4340鋼，870℃淬油后，200℃回火，其σs為1621MN/m2， 開裂耐性Kc為67.6MN/m，而在1200℃加熱，預冷至870℃淬油后200℃回火，σs為1586MN/m2，開裂耐性Kc為81.8MN/m。 若在淬火狀況進行比較，高溫淬火的開裂耐性比一般淬火的簡直前進一倍。金相分析標明，高溫淬火避免了片狀馬氏體(孿晶馬氏體)的出現，悉數獲得了板條狀馬氏體。此外，在馬氏體板條外面包著一層厚100-200朋剩下奧氏體，能對裂紋高端應力會集起到緩沖作用，因而前進了開裂耐性．

㈢高碳鋼低溫、快速、短時加熱淬火
    高碳鋼件一般在低溫回火條件下，盡管具有很高的強度，但耐性和塑性很低。為了改進這些功用，現在選用了一些特別的新工藝。
    高碳、低合金鋼，選用快速、短時加熱。由于高碳低合金鋼的淬火加熱溫度一般僅稍高于Ac1點，碳化物的溶解、奧氏體的均勻化，靠延伸時間來抵達。如果選用快速，短時加熱，奧氏體中含碳量低，因而可以前進耐性。例如T10V鋼制鑿巖機活塞，選用720℃預熱16分鐘，850℃鹽浴短時加熱8分鐘淬火，220℃回火72分鐘、運用壽命由正本均勻進尺500m前進至4000m。如前所述，高合金工具鋼一般選用比Ac1點高得多的淬火溫度，如果下降淬火溫度，使奧氏體中含碳量及合金元素含量下降，則可前進耐性。例如用W18Cr4V高速鋼制冷作棋具，選用1190℃低溫淬火，其強度和耐磨性比其它冷作模具鋼高，并且耐性也較好。

㈣亞共析鋼的亞溫淬火
    亞共析鋼在Ac1～Ac3之間的溫度加熱淬火稱為亞溫淬火．意即比正常淬火溫度低的溫度下淬火．其意圖是前進沖擊耐性值，下降冷脆改動溫度及回火脆傾向性，經930℃淬火+650℃回火+800℃亞溫淬火的耐性，跟著回火溫度的升高而單調前進，沒有回火脆性，亞溫淬火之所以能前進耐性及消除回火脆性的原因尚不清楚。有人認為首要是由于殘存著鐵素體，使脆化雜質原子P、Sb等在鐵索體富集之故。有人研討了直接運用亞溫淬火(不是作為中心處理的再加熱淬火)時淬火溫度對45、40Cr及60Si2鋼力學功用的影響，發現在Ac1到Ac3之間的淬火溫度對力學功用的影響有一極大值。在Ac3以下5～10℃處淬火時，硬度、強度及沖擊值都抵達較大值，且略高于一般正常淬火。而在稍高于Ac1的某個溫度淬火時沖擊值較低。認為這可能是由于淬火組織為許多鐵素體及高碳馬氏體之故。
    顯著，亞溫淬火對前進耐性，消除回火脆性有特別重要的意義。它既可在預淬火后進行、也可直接進行。淬火溫度究竟應選擇多高，實驗數據尚不充分，觀點不完全共同。但是為了保證滿足的強度，并使剩下鐵索體均勻細微，亞溫淬火溫度以選在稍低于Ac1的溫度為宜．

㈤等溫淬火的展開
    近年來的許多實踐證明，在對等硬度或強度條件下，等溫淬火的耐性和開裂耐性比淬火低溫回火的高。因而，人們在工藝上怎樣設法獲得下貝氏體組織作丁許多極力，展開了不少等溫淬火的方法，現簡略介紹如下：
⒈預冷等溫淬火
    該法選用兩個溫度不等的鹽浴，工件加熱后，先在溫度較低的鹽浴中進行冷卻，然后轉入等溫淬火浴槽中進行下貝氏體改動；再取出后空冷。該法適用于淬透性較差或尺度較大的工件．用低溫鹽浴預冷以增加冷卻速度，避免自高溫冷卻時發生部分珠光體或上貝氏體改動。例如(0.5～0.5)％C十0．5％Mn鋼制3mm厚的收割機刀片，用一般等溫淬火硬度達不到要求，而改用先在250℃鹽浴中冷卻30秒種，然后移人320℃鹽浴中堅持30分鐘，則抵達要求。
⒉預淬等溫淬火
    將加熱好的工件先淬人溫度低于Ms點的熱浴以獲得，10％的馬氏體，然后移入等溫淬火槽中等溫進行下貝氏體改動，取出空冷，再根據功用要求進行恰當的低溫回火．當預淬中獲得的馬氏體量不多時，也可以不進行回火。
    該法是運用預淬所得的馬氏體對貝氏體的催化作用，來縮短貝氏體等溫改動所需時間。因而該法適用于某些合金工具鋼下貝氏體等溫改動需求較長時間的場合。在等溫改動進程中，預淬得到的馬氏體進行了回火。
⒊分級等溫淬火
    在進行下貝氏體等溫改動之前，先在中溫區進行快速(或二次)分級冷卻的工藝。該種工藝可削減熱應力及組織應力，工件變形開裂傾向性小，一同還能堅持強度、塑性的出色協作，適合于高合金鋼(如高速鋼等)凌亂形狀工具的熱處理。

㈥其它淬火方法
    此外，尚有液氮淬火法，行將工件直接淬入－196℃的液態氮中。由于液氮的汽化潛熱較小，僅為水的十一分之一，工件淬入液氮后立即被氣體圍住，沒有一般淬火介質冷卻的三個階段，因而變形、開裂較少，冷速比水大五倍。液氮淬火可使馬氏體改動恰當完全，剩下奧氏體量很少，可以一同獲得較高的硬度、耐磨性及尺度穩定性。但本錢較高，只適用于形狀凌亂的零件。
    流態化床淬火的運用也日益廣泛。因其冷卻速度可調(恰當于空氣到油的冷卻才能)，且在表面不構成蒸汽膜，故工件冷卻均勻，撓曲變形小。由于冷卻速度可在恰當于空冷至油冷的范圍內調度，因而可完結程序控制冷卻進程。它可以代替中止淬火、分級淬火等規程來處理形狀凌亂、變形要求嚴格的重要零件及工模具。