3.3 淬火 （课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工基础》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第三单元 钢的热处理 模块三 淬火 知识目标 了解淬火的目的和意义。 能力目标 熟悉淬火的加热温度、冷却介质。 情感目标 理解淬火的原理和方法，并能在实际生活中合理运用。 三维目标 导入情景 01 思考：你认为工件需要如何加工处理？如何对工件进行淬火处理？ 新知学习 02 一、淬火的定义 淬火是将工件加热至奥氏体化后，以适当方式冷却来获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。 马氏体是碳或合金元素在α-Fe 中的过饱和固溶体，是单相亚稳组织，其硬度较高，用符号 “M” 表示。马氏体中由于溶入了过多的碳原子，使α-Fe 晶格发生畸变， 而提高了其塑性变形抗力，故马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数，碳的质量分数越高，则其硬度也越高。 新知学习 02 二、淬火的目的 淬火的主要目的是使钢铁材料获得马氏体(或贝氏体)组织，提高钢铁材料的硬度和 强度，并与回火工艺合理配合，获得需要的使用性能。 一些重要的结构件，特别是在动载荷与摩擦力作用下的零件，以及各种类型的重要工具(如刃具、钻头、丝锥、板牙、精密量 具等)和重要零件(销、套、轴、滚动轴承、模具、风动工具、阀等)都要进行淬火处理。 新知学习 02 三、淬火加热温度 钢的淬火加热温度一般可由铁碳合金相图确定，不同钢种的淬火加热温度也不同。为了防止奥氏体晶粒粗化，淬火温度不宜选得过高， 一般仅比临界点 (Ac₁或 Ac₃) 高30～50℃。 非合金钢淬火加热温度范围 新知学习 02 三、淬火加热温度 亚共析钢的淬火加热温度是 Ac₃+(30~ 50)℃,在此温度范围内加热时，亚共析钢可获 得全部细小的奥氏体晶粒，淬火后又可得到均匀 细小的马氏体组织。如果加热温度过高，容易导 致奥氏体晶粒粗大，使亚共析钢淬火后的使用性 能变差；加热温度过低，则会造成淬火组织中存 在未溶的铁素体组织，导致亚共析钢淬火后的硬 度降低，不能满足预期的技术要求。 新知学习 02 三、淬火加热温度 共析钢的加热温度可参照亚共析钢或过共析 钢的加热温度范围来选择。 新知学习 02 三、淬火加热温度 过共析钢的淬火加热温度是Ac₁+(30～50)℃。在此温度范围内加热时，过共析钢中的组织是奥氏体和碳化物(或渗碳体)颗粒，淬火后可以获得细小的马氏体和球状碳化物 (或渗碳体),能够保证过共析钢在淬火后获得高硬度和高耐磨性。 如果加热温度超过Accm, 将导致过共析钢中的碳化物(或渗碳体)消失，使奥氏体晶粒粗化，淬火后将得到粗大针 状马氏体，而且残留奥氏体量增多，硬度和耐磨性降低，脆性增大；相反，如果淬火温度过 低，则可能得到非马氏体组织(如铁素体),使过共析钢的硬度达不到预期的技术要求。 新知学习 02 四、淬火冷却介质 淬火冷却时所用的物质称为淬火冷却介质。不同的淬火冷却介质具有不同的冷却特性。 淬火时，为了保证获得马氏体或贝氏体组织，需要选用合理的淬火冷却介质或冷却速度，以保证钢件在淬火过程中不产生过大的内应力、变形及开裂。 常用的淬火冷却介质有水、油、 水溶液(如盐水等)、熔盐、熔融金属、空气等。 新知学习 02 淬火冷却介质 550~650℃的冷却速度/(℃/s) 200～300℃的冷却速度/(℃/s) 水(18℃) 600 270 水(50℃) 100 270 水(74℃) 30 200 10%NaCl水溶液(18℃) 1100 300 10%NaOH水溶液(18℃) 1200 300 全损耗系统用油(18℃) 100 20 全损耗系统用油(50℃) 150 30 各种常用淬火冷却介质的冷却能力 新知学习 02 四、淬火冷却介质 淬火时，为了保证钢件获得马氏体组织，同时尽量避免钢件发生变形与开裂。淬火冷却介质在冷却曲线的 “鼻尖”附近(或高温区550～650℃)应快冷，以使钢件的 冷却速度大于临界冷却速度vk; 而在 Mg 线附近(或低温区200～300℃)应缓冷，以避免钢件在马氏体转变过程中产生 较大的淬火内应力。 理想淬火冷却介质的冷却曲线 新知学习 02 四、淬火冷却介质 生产中使用的水或盐水在高温区的冷却能力较强，但在 低温区的冷却速度较快，不利于减少钢件的变形与开裂。因 此，水或盐水一般仅适用于形状简单、截面尺寸较大的非合 金钢工件。全损耗系统油在低温区具有比较理想的冷却能力 ， 但其在高温区的冷却能力较弱 ， 因此 ，全损耗系统油一 般仅适用于合金钢或小尺寸的非合金钢工件。 到目前为止， 还很难找到一种完全符合要求的理想淬火冷却介质，在实际 生产中，需要根据工件的技术要求、材质及形状科学合理地选择淬火冷却方法，来弥补单一淬火冷却介质的不足。目前，比较理想的淬火冷却介质是以 水或油为基，加