4.3钢的淬火与回火(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

03 钢的淬火与回火 1．淬火的概念 将钢加热到Ac3 或Ac1 以上某一温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理称为淬火。 淬火的主要目的是获得马氏体，以提高钢的强度、硬度和耐磨性。 任务三　钢的淬火与回火 一、淬火 2．淬火加热温度 钢的淬火加热温度由钢中的含碳量决定，Fe-Fe3C 相图是选择淬火加热温度的依据，如图4-10 所示。 任务三　钢的淬火与回火 （1）亚共析钢的淬火加热温度 亚共析钢的淬火加热温度为Ac3 以上30～50 ℃，亚共析钢加热到这个温度，钢的组织转变为细晶粒的奥氏体，淬火后获得细小的马氏体组织，从而获得较好的力学性能。如加热温度低于Ac3，则钢的组织为铁素体加奥氏体，淬火后奥氏体转变为马氏体，而铁素体则被保留下来，将降低淬火后钢的强度和硬度；若温度过高，奥氏体晶粒粗化，马氏体组织粗大，会使钢脆化。因此，45 钢的淬火加热温度以830～850 ℃为宜。 任务三　钢的淬火与回火 （2）共析钢和过共析钢的淬火加热温度 共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1 以上30～50 ℃，过共析钢加热到这个温度，钢的组织转变为细小的奥氏体和均匀分布的细颗粒状渗碳体，淬火后将在细小的马氏体基体上均匀分布着细颗粒渗碳体组织。该组织不仅耐磨性好，而且脆性也小。若加热到Accm 以上，将使奥氏体颗粒粗化，淬火后得到粗大马氏体，增大钢的脆性及变形开裂倾向，而且残留奥氏体也多，使钢的硬度和耐磨性下降。因此，T12 钢的淬火加热温度以760～800 ℃为宜。 任务三　钢的淬火与回火 3．淬火的冷却介质 钢加热、保温一定时间后，需以适当的冷却速度淬火。冷却速度过慢易出现非马氏体组织，不能获得全部马氏体；冷却速度过快易产生较大内应力，造成工件变形和开裂。因此，淬火介质的选择是很重要的。 根据钢的等温转变图可知，为了抑制非马氏体转变，在C 曲线“鼻尖”附近（550 ℃左右）需快速冷却，而在“鼻尖”上下两个区间内（650 ℃以上和400 ℃以下）并不需要快速冷却。特别是在Ms 线附近发生马氏体转变时，尤其不应快冷，否则容易造成变形和开裂。 任务三　钢的淬火与回火 钢的理想淬火冷却速度如图4-11 所示。 任务三　钢的淬火与回火 常用淬火介质有水、盐水（或碱水）、淬火油、盐浴（或碱浴）等。所有淬火介质均无法达到理想冷却速度的状态，但可根据不同淬火介质的冷却特性，以及不同零件在不同冷却阶段的要求，灵活搭配应用。常用冷却介质的冷却能力和应用范围见表4-5。 任务三　钢的淬火与回火 4．淬火方法 淬火时应最大限度地减小工件的变形和避免工件开裂。实际生产中，应根据工件的材料、尺寸、形状和技术要求，选择合适的淬火方法。常用淬火方法的特点及应用见表4-6。 任务三　钢的淬火与回火 5．钢的淬透性和淬硬性 淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不同的，工件淬硬层与冷却速度的关系如图4-12 所示。 任务三　钢的淬火与回火 （1）淬透性 淬透性是指在规定的条件下，钢在淬火后获得淬硬层深度的能力。获得的淬硬层越深，淬透性越好。它与钢的临界冷却速度有密切关系，临界冷却速度越低，淬透性越好。因此，一切增加过冷奥氏体稳定性、降低临界冷却速度的因素（主要是钢的化学成分）都可以提高钢的淬透性。例如，合金钢的淬透性好于非合金钢。 淬透性是钢的主要热处理性能之一，对合理选用钢材，正确制定热处理工艺具有重要意义。淬透性好不仅有利于大截面零件获得均匀一致的组织和性能，而且在淬火时可采用比较缓和的淬火介质，减少工件的变形及开裂倾向。因此，截面尺寸大、形状复杂的零件，以及在动载荷下工作的零件，如连杆、螺栓、锻模等，都应选用淬透性好的钢材制作。 任务三　钢的淬火与回火 （2）淬硬性 淬硬性是指钢在淬火后能达到的最高硬度的能力。钢的淬硬性主要取决于钢的含碳量。钢的淬硬性好，其淬透性不一定就好。例如，高碳钢的淬硬性很高，但淬透性差。而低碳合金钢的淬透性很好，但它的淬硬性却不高。 任务三　钢的淬火与回火 1．回火的概念 将淬火后的钢再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫回火。 2．回火的目的 （1）减小或消除淬火内应力，以防止工件变形和开裂。 （2）减轻淬火钢的脆性，改善塑性和韧性，适当调整钢的强度和硬度，获得所需要的力学性能。 （3）使淬火后不稳定的组织趋于稳定，稳定形状和尺寸，从而保证工件的精度。 任务三　钢的淬火与回火 二、回火 3．回火时钢的组织与性能的变化 钢的淬火组织是马氏体和少量的残余奥氏体，它们处于不稳定状态，都具有转变成稳定组织的倾向。但在室温条件下，原子扩散能力低，这种转变很难进行。随着回火温度的升高，原子扩散能力增强，其内部组织将发生明显变化。 回火组织的转变，实际上是马氏体中的过饱和碳逐步析