南京洲聯(lián)

概述

    鋼在不同狀態(tài)下具有不同的機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的綜臺(tái)機(jī)械性能要比退火、正火的好。在退火和正火狀態(tài)下，雖然塑性和韌性較高，但強(qiáng)度較低；淬火并低溫回火狀態(tài)的強(qiáng)度雖較高，但塑性和韌性卻較低。只有淬火并高溫回火狀態(tài)下的綜合機(jī)械性能才較好。調(diào)質(zhì)用鋼(不論碳鋼如45號(hào)鋼或合金鋼）在完全淬透的情況下，經(jīng)高溫回火到相同的硬度時(shí)，它們的其他機(jī)械性能如強(qiáng)度、塑性和韌性等都差不多。也就是說(shuō)，如果45鋼和40Cr 淬透并回火至同一硬度的話(huà)，例如HRC30～35，那么它們的強(qiáng)度、塑性和韌性等都比較好。但是如果不完全淬透的話(huà)，即使回火后的硬度與完全淬透后回火的相同，其屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、面縮率和沖擊值等都要低些，其降低程度隨淬透程度的減少而增大。
調(diào)質(zhì)件對(duì)淬硬層深度的要求大致有以下三種情況：
1)；對(duì)工作時(shí)整個(gè)截面均勻承受載荷的零件，要求心部至少有50％馬氏體，重要的零件例如柴油機(jī)的連桿與連桿螺栓，甚至要求心部有95%上馬氏體。
2)；對(duì)于某些軸類(lèi)零件，它們工作時(shí)承受彎曲、扭轉(zhuǎn)等復(fù)合應(yīng)力的作用。應(yīng)力在這類(lèi)零件截面上的分布是不均勻的，最大應(yīng)力發(fā)生在軸的外緣，而軸的中心受力很小。因此沒(méi)有必要使零件心部淬透，一般只要求在軸的近外緣3R／4至R／2處能淬硬就行了。但應(yīng)盡量防止產(chǎn)生游離鐵索體，因?yàn)樗鼤?huì)使鋼的機(jī)械性能變壞。
3)；對(duì)于尺寸較大的碳素鋼和低合金鋼調(diào)質(zhì)件，由于尺寸超過(guò)該材料可淬透或淬硬的范圍，固這類(lèi)大件在淬火及高溫回火后，不僅不可能得到全部回火索氏體組織，甚至淬火后表層也得不到馬氏體，硬度也不高。但是在水中或油中冷卻時(shí)，沿工件截面上各點(diǎn)的冷速畢竟較空氣中冷卻(正火)或爐中冷卻(退火)時(shí)來(lái)得大。從鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)看出，大型工件“調(diào)質(zhì)”處理所得的組織較正火或退火的要細(xì)致，機(jī)械性能相對(duì)來(lái)說(shuō)也就比較好。因?yàn)檫@個(gè)緣故，許多大件的最終熱處理往往選用調(diào)質(zhì)或者是正火+“高溫回火”(高溫回火的目的主要是去應(yīng)力)。一般在保證得到零件所要求的機(jī)械性能的條件下，最好采用正火+“高溫回火”，因?yàn)檫@種方法所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力較調(diào)質(zhì)小，而且工藝較簡(jiǎn)單。但當(dāng)性能要求較高、零件尺寸又太大時(shí)，為了避免或減少游離鐵素體的析出，則采用調(diào)質(zhì)工藝較合適，處理時(shí)防止淬裂。

淬火液的選用

    在選用淬火液時(shí)應(yīng)該注意，淬火液的性質(zhì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性和可靠性要高，以及淬火液的冷卻特性要符合調(diào)質(zhì)鋼的冷卻特性等。不能一味的強(qiáng)調(diào)淬火液的特性溫度和最大冷速所在溫度越高越好，特性溫度和最大冷速所在溫度高些，對(duì)于調(diào)質(zhì)碳素鋼等鋼種來(lái)說(shuō)是有利的，它符合碳素調(diào)質(zhì)鋼如45號(hào)鋼的冷卻特性，卻并不完全符合大多數(shù)低合金鋼調(diào)質(zhì)鋼的冷卻特性，因此，對(duì)于不同的調(diào)質(zhì)鋼的種類(lèi)，要區(qū)別的、合理的選擇不同冷卻特性的淬火介質(zhì)。
以下的舉例應(yīng)用提供參考
低合金鋼調(diào)質(zhì)件的淬火工藝
以35CrMo鋼為例
    從35CrMo鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)圖分析，若得到完全馬氏體組織，在整個(gè)冷卻過(guò)程中，在450～550℃的范圍，要求冷速達(dá)到最大值，速率剛好大于等于臨界點(diǎn)，不和S曲線(xiàn)的鼻尖處相交。在此處冷速越慢，貝氏體組織形成的越多，馬氏體組織越少。

    從圖中3種不同的淬火液的冷卻特性對(duì)比可以看出，雖然最大冷速相差不大，冷卻速度介于水油之間，但是最大冷速對(duì)應(yīng)的溫度不同。對(duì)應(yīng)于35CrMo的S-曲線(xiàn)看，黃色曲線(xiàn)（PQG）最大冷速對(duì)應(yīng)的溫度為450～550℃，最符合35CrMo 所需的淬火冷卻特性。和另外兩種介質(zhì)相比較，在最大冷速相同時(shí)，能夠得到更多的馬氏體，因此淬火液（PQG），是比較適合油淬不硬、水淬易開(kāi)裂的30CrMo、35CrMo、42CrMo、40Cr、40mn2、38CrMoAL等大多數(shù)調(diào)質(zhì)鋼的淬火。

    在生產(chǎn)實(shí)踐中，以材料為42CrMo鋼為例，直徑為40～50mm的螺栓，淬火工藝用淬火液（PQG）淬火，螺栓心部得到60%以上的馬氏體，中心距表面二分之一處得到90%以上的馬氏體，經(jīng)過(guò)高溫回火后完全達(dá)到螺栓所需的機(jī)械性能。
    在生產(chǎn)中可根據(jù)工件的材料、有效直徑或厚度、以及淬火感應(yīng)的要求，可通過(guò)濃度的調(diào)節(jié)，控制450-550℃的冷卻速度，以及制定其他熱處理工藝來(lái)完成淬火目的。
 

碳素鋼
以45號(hào)鋼的淬火工藝為例
    從45號(hào)鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)圖分析，若得到完全馬氏體，在整個(gè)冷卻過(guò)程中，在600℃左右，要求冷速達(dá)到最大值，速率剛好大于等于臨界點(diǎn)，不和S曲線(xiàn)的鼻尖處相交。此處冷速越慢，發(fā)生鐵素體析出或非馬氏體組織的形成。

    從圖中幾種淬火液的冷卻特性曲線(xiàn)可以看出，最大冷速對(duì)應(yīng)的溫度為600℃左右，只是冷卻強(qiáng)度不同，都能抑制鐵素體析出或非馬氏體組織形成，因此都適合45#鋼的淬火工藝，并能夠得到更多的馬氏體組織。
在生產(chǎn)中可根據(jù)工件的材料、有效直徑或厚度、以及淬火工藝要求，通過(guò)濃度的調(diào)節(jié)，控制600℃左右的冷卻速度，以及制定其他熱處理工藝來(lái)完成淬火目的。
    圖中幾種淬火介質(zhì)都適用于45號(hào)鋼、40Mn等低淬透性調(diào)質(zhì)件的淬火，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。