南京洲聯(lián)

概述

    鋼在不同狀態(tài)下具有不同的機械性能。調(diào)質狀態(tài)下的綜臺機械性能要比退火、正火的好。在退火和正火狀態(tài)下，雖然塑性和韌性較高，但強度較低；淬火并低溫回火狀態(tài)的強度雖較高，但塑性和韌性卻較低。只有淬火并高溫回火狀態(tài)下的綜合機械性能才較好。調(diào)質用鋼(不論碳鋼如45號鋼或合金鋼）在完全淬透的情況下，經(jīng)高溫回火到相同的硬度時，它們的其他機械性能如強度、塑性和韌性等都差不多。也就是說，如果45鋼和40Cr 淬透并回火至同一硬度的話，例如HRC30～35，那么它們的強度、塑性和韌性等都比較好。但是如果不完全淬透的話，即使回火后的硬度與完全淬透后回火的相同，其屈服強度、伸長率、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)質件對淬硬層深度的要求大致有以下三種情況：
1)；對工作時整個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的連桿與連桿螺栓，甚至要求心部有95%上馬氏體。
2)；對于某些軸類零件，它們工作時承受彎曲、扭轉等復合應力的作用。應力在這類零件截面上的分布是不均勻的，最大應力發(fā)生在軸的外緣，而軸的中心受力很小。因此沒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。但應盡量防止產(chǎn)生游離鐵索體，因為它會使鋼的機械性能變壞。
3)；對于尺寸較大的碳素鋼和低合金鋼調(diào)質件，由于尺寸超過該材料可淬透或淬硬的范圍，固這類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，沿工件截面上各點的冷速畢竟較空氣中冷卻(正火)或爐中冷卻(退火)時來得大。從鋼的奧氏體連續(xù)冷卻轉變曲線看出，大型工件“調(diào)質”處理所得的組織較正火或退火的要細致，機械性能相對來說也就比較好。因為這個緣故，許多大件的最終熱處理往往選用調(diào)質或者是正火+“高溫回火”(高溫回火的目的主要是去應力)。一般在保證得到零件所要求的機械性能的條件下，最好采用正火+“高溫回火”，因為這種方法所產(chǎn)生的內(nèi)應力較調(diào)質小，而且工藝較簡單。但當性能要求較高、零件尺寸又太大時，為了避免或減少游離鐵素體的析出，則采用調(diào)質工藝較合適，處理時防止淬裂。

淬火液的選用

    在選用淬火液時應該注意，淬火液的性質穩(wěn)定、經(jīng)濟性和可靠性要高，以及淬火液的冷卻特性要符合調(diào)質鋼的冷卻特性等。不能一味的強調(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，對于調(diào)質碳素鋼等鋼種來說是有利的，它符合碳素調(diào)質鋼如45號鋼的冷卻特性，卻并不完全符合大多數(shù)低合金鋼調(diào)質鋼的冷卻特性，因此，對于不同的調(diào)質鋼的種類，要區(qū)別的、合理的選擇不同冷卻特性的淬火介質。
以下的舉例應用提供參考
低合金鋼調(diào)質件的淬火工藝
以35CrMo鋼為例
    從35CrMo鋼的連續(xù)冷卻轉變曲線圖分析，若得到完全馬氏體組織，在整個冷卻過程中，在450～550℃的范圍，要求冷速達到最大值，速率剛好大于等于臨界點，不和S曲線的鼻尖處相交。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，但是最大冷速對應的溫度不同。對應于35CrMo的S-曲線看，黃色曲線（PQG）最大冷速對應的溫度為450～550℃，最符合35CrMo 所需的淬火冷卻特性。和另外兩種介質相比較，在最大冷速相同時，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、水淬易開裂的30CrMo、35CrMo、42CrMo、40Cr、40mn2、38CrMoAL等大多數(shù)調(diào)質鋼的淬火。

    在生產(chǎn)實踐中，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)過高溫回火后完全達到螺栓所需的機械性能。
    在生產(chǎn)中可根據(jù)工件的材料、有效直徑或厚度、以及淬火感應的要求，可通過濃度的調(diào)節(jié)，控制450-550℃的冷卻速度，以及制定其他熱處理工藝來完成淬火目的。
 

碳素鋼
以45號鋼的淬火工藝為例
    從45號鋼的連續(xù)冷卻轉變曲線圖分析，若得到完全馬氏體，在整個冷卻過程中，在600℃左右，要求冷速達到最大值，速率剛好大于等于臨界點，不和S曲線的鼻尖處相交。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可以看出，最大冷速對應的溫度為600℃左右，只是冷卻強度不同，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完成淬火目的。
    圖中幾種淬火介質都適用于45號鋼、40Mn等低淬透性調(diào)質件的淬火，并在生產(chǎn)實踐中得到廣泛應用。