濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線(xiàn)運動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導企業(yè)---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專(zhuān)營(yíng)舍弗勒集團旗下兩大品牌德國INA軸承和德國FAG軸承，是一家順應經(jīng)濟發(fā)展需要而誕生的專(zhuān)業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷(xiāo)售和售后技術(shù)支持，在機械行業(yè)技術(shù)方面有著(zhù)非常豐富的經(jīng)驗，今天濟南鴻慷機電進(jìn)口軸承專(zhuān)家為大家介紹一下金屬材料淬火新工藝。

  金屬材料淬火新工藝

  在長(cháng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗中，人們對金屬內部組織狀態(tài)變化規律的認識不斷深入，特別是從60年代以來(lái)，透射電鏡和電子衍射技術(shù)的應用，各種測試技術(shù)的不斷完善，在研究馬氏體形態(tài)、亞結構及其與力學(xué)性能的關(guān)系，獲得不同形態(tài)及亞結構的馬氏體的條件，第二相的形態(tài)、大小、數量及分布對力學(xué)性能影響等方面，都取得了很大的進(jìn)展，建立在這些基礎上的淬火新工藝也層出不窮。

  ㈠循環(huán)快速加熱淬火

  淬火、回火鋼的強度與奧氏體晶粒大小有關(guān)，晶粒愈細，強度愈高，因而如何獲得高于10級晶粒度的超細晶粒是提高鋼的強度的重要途徑之一。鋼經(jīng)過(guò)α→γ→α多次相變重結晶可使晶粒不斷細化；提高加熱速度，增多結晶中心也可使晶粒細化。循環(huán)快速加熱淬火即為根據這個(gè)原理獲得超細晶粒從而達到強化的新工藝。例如45鋼，在815℃的鉛浴中反復加熱淬火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，而延伸率保持不變，均為18%。

  ㈡高溫淬火

  這里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，從而獲得良好的綜合性能。

  從奧氏體的含碳量與馬氏體形態(tài)關(guān)系的實(shí)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，普通低碳鋼淬透性極差，若要獲得馬氏體，除了合金化提高過(guò)冷奧氏體的穩定性外，只有提高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，采用940℃在10％NaOH水溶液中淬火并低沮回火，可獲得良好效果。

  中碳鋼經(jīng)高溫淬火可使奧氏體成分均勻：得到較多的析條狀馬氏體，以提高其綜合性能。例如AISl4340鋼，870℃淬油后，200℃回火，其σs為1621MN/m2， 斷裂韌性Kc為67.6MN/m，而在1200℃加熱，預冷至870℃淬油后200℃回火，σs為1586MN/m2，斷裂韌性Kc為81.8MN/m。 若在淬火狀態(tài)進(jìn)行比較，高溫淬火的斷裂韌性比普通淬火的幾乎提高一倍。金相分析表明，高溫淬火避免了片狀馬氏體(孿晶馬氏體)的出現，全部獲得了板條狀馬氏體。此外，在馬氏體板條外面包著(zhù)一層厚100-200朋殘余奧氏體，能對裂紋尖端應力集中起到緩沖作用，因而提高了斷裂韌性．

  ㈢高碳鋼低溫、快速、短時(shí)加熱淬火

  高碳鋼件一般在低溫回火條件下，雖然具有很高的強度，但韌性和塑性很低。為了改善這些性能，目前采用了一些特殊的新工藝。

  高碳、低合金鋼，采用快速、短時(shí)加熱。因為高碳低合金鋼的淬火加熱溫度一般僅稍高于A(yíng)c1點(diǎn)，碳化物的溶解、奧氏體的均勻化，靠延長(cháng)時(shí)間來(lái)達到。如果采用快速，短時(shí)加熱，奧氏體中含碳量低，因而可以提高韌性。例如T10V鋼制鑿巖機活塞，采用720℃預熱16分鐘，850℃鹽浴短時(shí)加熱8分鐘淬火，220℃回火72分鐘、使用壽命由原來(lái)平均進(jìn)尺500m提高至4000m。如前所述，高合金工具鋼一般采用比Ac1點(diǎn)高得多的淬火溫度，如果降低淬火溫度，使奧氏體中含碳量及合金元素含量降低，則可提高韌性。例如用W18Cr4V高速鋼制冷作棋具，采用1190℃低溫淬火，其強度和耐磨性比其它冷作模具鋼高，并且韌性也較好。

  ㈣亞共析鋼的亞溫淬火

  亞共析鋼在A(yíng)c1～Ac3之間的溫度加熱淬火稱(chēng)為亞溫淬火．意即比正常淬火溫度低的溫度下淬火．其目的是提高沖擊韌性值，降低冷脆轉變溫度及回火脆傾向性，經(jīng)930℃淬火+650℃回火+800℃亞溫淬火的韌性，隨著(zhù)回火溫度的升高而單調提高，沒(méi)有回火脆性，亞溫淬火之所以能提高韌性及消除回火脆性的原因尚不清楚。有人認為主要是由于殘存著(zhù)鐵素體，使脆化雜質(zhì)原子P、Sb等在鐵索體富集之故。有人研究了直接應用亞溫淬火(不是作為中間處理的再加熱淬火)時(shí)淬火溫度對45、40Cr及60Si2鋼力學(xué)性能的影響，發(fā)現在A(yíng)c1到Ac3之間的淬火溫度對力學(xué)性能的影響有一極大值。在A(yíng)c3以下5～10℃處淬火時(shí)，硬度、強度及沖擊值都達到最大值，且略高于普通正常淬火。而在稍高于A(yíng)c1的某個(gè)溫度淬火時(shí)沖擊值最低。認為這可能是由于淬火組織為大量鐵素體及高碳馬氏體之故。

  顯然，亞溫淬火對提高韌性，消除回火脆性有特殊重要的意義。它既可在預淬火后進(jìn)行、也可直接進(jìn)行。淬火溫度究竟應選擇多高，實(shí)驗數據尚不充分，看法不完全一致。但是為了保證足夠的強度，并使殘余鐵索體均勻細小，亞溫淬火溫度以選在稍低于A(yíng)c1的溫度為宜．

  ㈤等溫淬火的發(fā)展

  近年來(lái)的大量實(shí)踐證明，在同等硬度或強度條件下，等溫淬火的韌性和斷裂韌性比淬火低溫回火的高。因此，人們在工藝上如何設法獲得下貝氏體組織作丁很多努力，發(fā)展了不少等溫淬火的方法，現簡(jiǎn)單介紹如下：

  ⒈預冷等溫淬火

  該法采用兩個(gè)溫度不等的鹽浴，工件加熱后，先在溫度較低的鹽浴中進(jìn)行冷卻，然后轉入等溫淬火浴槽中進(jìn)行下貝氏體轉變；再取出后空冷。該法適用于淬透性較差或尺寸較大的工件．用低溫鹽浴預冷以增加冷卻速度，避免自高溫冷卻時(shí)發(fā)生部分珠光體或上貝氏體轉變。例如(0.5～0.5)％C十0．5％Mn鋼制3mm厚的收割機刀片，用普通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℃鹽浴中保持30分鐘，則達到要求。

  ⒉預淬等溫淬火

  將加熱好的工件先淬人溫度低于Ms點(diǎn)的熱浴以獲得，10％的馬氏體，然后移入等溫淬火槽中等溫進(jìn)行下貝氏體轉變，取出空冷，再根據性能要求進(jìn)行適當的低溫回火．當預淬中獲得的馬氏體量不多時(shí)，也可以不進(jìn)行回火。

  該法是利用預淬所得的馬氏體對貝氏體的催化作用，來(lái)縮短貝氏體等溫轉變所需時(shí)間。因而該法適用于某些合金工具鋼下貝氏體等溫轉變需要較長(cháng)時(shí)間的場(chǎng)合。在等溫轉變過(guò)程中，預淬得到的馬氏體進(jìn)行了回火。

  ⒊分級等溫淬火

  在進(jìn)行下貝氏體等溫轉變之前，先在中溫區進(jìn)行一次(或二次)分級冷卻的工藝。該種工藝可減少熱應力及組織應力，工件變形開(kāi)裂傾向性小，同時(shí)還能保持強度、塑性的良好配合，適合于高合金鋼(如高速鋼等)復雜形狀工具的熱處理。

  ㈥其它淬火方法

  此外，尚有液氮淬火法，即將工件直接淬入－196℃的液態(tài)氮中。因為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包圍，沒(méi)有普通淬火介質(zhì)冷卻的三個(gè)階段，因而變形、開(kāi)裂較少，冷速比水大五倍。液氮淬火可使馬氏體轉變相當完全，殘余奧氏體量極少，可以同時(shí)獲得較高的硬度、耐磨性及尺寸穩定性。但成本較高，只適用于形狀復雜的零件。

  流態(tài)化床淬火的應用也日益廣泛。因其冷卻速度可調(相當于空氣到油的冷卻能力)，且在表面不形成蒸汽膜，故工件冷卻均勻，撓曲變形小。由于冷卻速度可在相當于空冷至油冷的范圍內調節，因而可實(shí)現程序控制冷卻過(guò)程。它可以代替中斷淬火、分級淬火等規程來(lái)處理形狀復雜、變形要求嚴格的重要零件及工模具。

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