零件淬火的方法及工藝參數的確定

零件的淬火分類方法很多,現根據冷卻方式來加以劃分,如圖所示


零件淬火的方法及工藝參數的確定


(一)單液淬火法

其特點是鍛件經加熱後,置於某一種淬火介質(如水、油或其他等)中冷卻,亦即直接淬火,如圖所示。可見在整個冷卻過程中,鍛件表面與中心的溫差較大,這會造成較大的熱應力和組織應力,從而易引起變形和開裂。但這種淬火方法簡便、經濟、易於掌握,故廣泛用於形狀簡單的鍛件淬火。

(二)雙液淬火法

它是將加熱好的鍛件,先在鹽水中冷卻至400℃左右,然後迅即轉至油中,如圖所示。先快冷可避免過冷奧氏體的分解,後慢冷可有效地降低變形和開裂傾向。第二種冷卻介質不一定侷限於油,也可以是其他介質(如熱浴)。

雙液淬火法的關鍵是控制鍛件的水冷時間。據經驗總結,碳鋼零件厚度在5〜30mm 時,其水冷時間可按每3〜4mm厚度冷卻1s來估算;對於形狀複雜的或合金鋼鍛件,水冷時間應減少到每4〜5mm厚度冷卻1s。

雙液淬火法往往需要操作者具有較熟練的操作技術,否則難於掌握好。


零件淬火的方法及工藝參數的確定


(三)分級淬火法

與單液淬火相比,雙液淬火確有一定的優點,但畢竟比較難於掌握,尤其對形狀複雜及截面尺寸相差懸殊的零件來說,仍經常出現變形甚至開裂,而分級淬火可有效地克服雙液淬火之不足。

如圖所示,分級淬火法是將加熱好的鍛件置於溫度稍高於點的熱態淬火介質中(如融熔硝鹽、熔鹼或熱油),保持一定時間,待鍛件各部分的溫度達到基本一致時,取出空冷 (或油冷)。這種方法的特點首先是縮小了鍛件與冷卻介質間的溫差,因而明顯減小了鍛件冷卻過程中的熱應力;其次,是通過分級保溫,使整個鍛件溫度趨於均勻,在隨後冷卻過程中零件表面與心部馬氏體轉變的不同時性明顯減小;第由於恆溫停留所引起的奧氏體穩定化作用,增加了殘餘奧氏體量,從而減少了馬氏體轉變時所引起的體積膨脹。由於這些因素的影響,鍛件淬火時的變形和開裂傾向可顯著減小。

(四)等溫淬火法

等溫淬火法有兩種,即貝氏體等溫淬火法和馬氏體等溫淬火法,如圖所示。

貝氏體等溫淬火法是將加熱好的鍛件置於溫度高於點的淬火介質中,保持一定時間,使其轉變成下貝氏體,然後取出空冷。該方法的顯著特點是在保證有較高強度的同時,還保持有較高的韌性,同時淬火變形也較小。這是因為作等溫停留可顯著減少熱應力和組織應力,且貝氏體的比容較小,在淬火後保留的殘餘奧氏體量也較多之故。

馬氏體等溫淬火法是將加熱好的零件置於溫度稍低於點的淬火介質中保持一定時 間,使鋼發生部分的馬氏體轉變,然後取出空冷。實際上,把這種方法稱為“低於點的分級 淬火法”更為合適。由於其淬火介質的溫度比前述分級淬火的介質溫度低,可增大鍛件的冷卻速率,使之不易發生珠光體型轉變;此外,由於形成的部分馬氏體組織在隨後的保溫過程中 轉變為回火馬氏體,使產生的組織應力減小,同時在等溫過程中,使零件各部分的溫度基本上趨於一致,且隨後空冷時,冷卻緩慢,繼續形成的馬氏體量又不多,其所引起的組織應力不會很大,故變形和開裂的傾向較小。


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(五)預冷淬火法

預冷淬火法是將加熱好的鍛件,自爐中取出後在空氣中預冷一定時間,使鍛件的溫度降低一些,再置於淬火介質中進行冷卻的一種淬火方法,如圖所示。

除在空氣中預冷外,有時也採取水預冷、油預冷以及擦水、擦油等方法。

預冷可減小鍛件在隨後快冷時各處(薄處與厚處,或表面與心部)之間的溫度差,從而降低淬火變形和開裂的傾向。


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