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行业前沿丨热处理易混知识点汇总
更新时间:2024-02-03 点击次数:152次

01
淬火加热温度与淬火温度的差异

在现场通常说淬火加热温度800℃,或说在800℃淬火,你考虑过这是什么意思吗?所谓淬火加热温度就是把淬火温度设为800℃,并在此温度下加热;也可以说是加热温度为800℃。而后者所谓800°C淬火,则淬火时温度为800℃,也就是说零件投入淬火液时的温度为800℃,为此,估计到从加热炉取出再拿到淬火槽的一小段时间内温度有所下降,应按所降的那部分提高加热温度。也就是说设定的淬火加热温度应为800℃+α。例如,若温度下降100℃,则淬火加热温度为800℃+100℃=900℃,投入淬火液的温度正好是800℃,这可解释为800℃淬火。可见,淬火加热温度为800℃和淬火温度为800℃,两者的含义是不大相同的。  
因此,为了防止误解,不使用淬火加热温度这个词,******区分为奥氏体化温度(Ta)和淬火温度(Tq)。奥氏体化温度是淬火的******加热温度,淬火温度为投入淬火液时的温度,两者必须分淸。***近学会等组织都不使用淬火加热温度这个词,而用奥氏体化温度这个名词,这也是世界性的倾向。但是淬火温度这个词还不大使用,重要的是Ta和Tq分开用。  
从各种实验可看到,Ta和Tq之间约有100℃的温差。因此,只要在奥氏体化温度加热,从炉子取出后就没有必要忙乱地投入油或水中。敏捷地淬火可以说是一个窍门,这种做法叫做延迟淬火,把淬火的热曲线改成如图1那样。



02
加热时间和保温时间的差异

在热处理作业中都严格规定加热温度,但保温时间却规定得非常草率,也就是说淬火的保温时间,很早以前所说的“一英寸(2.54毫米)见方需30分钟”已被公认,产品目录和教科书都是这样写的。因此大件的保温时间长,小件保温时间短乃是常识。按照这个说法果真好吗?  
大件升温时间长,小件升温时间短,热处理温度(例如淬火温度)达到后的保持时间大件与小件无区别。自然这是处理件内外达到该温度后的时间(参照图2)。为了检査是否达到正确的淬火温度,通常根据温度计(温控表)的指示,但必须注意这是热电偶端部温度,而不是处理件的温度。处理件越大,零件的装入量越多,温度计的指示温度和处理件的实际温度相差就越大,也即产生加热迟滞时间。


升温时间t3>t1,加热时间t4>t2,
升温时间+保温时间=加热时间  
T1+t=t2,T3+t=t4。
说起来,淬火是把奥氏体化了的物件快速冷却并使之硬化的操作。钢相变为奥氏体时,合金结构钢(珠光体系)只用瞬时(变为奥氏体所需时间为零),只要转变成奥氏体,淬火******阶段就完成了,何必要一英寸见方保温30分钟呢?处理件心部已转变成奥氏体再淬火是妥当的,也即保温时间******为零,见图3(a)(高频淬火与此相同)。


与此相反,工具钢(碳化物系)的基体相变为奥氏体后,此奥氏体中有约50~70%的初析碳化物不固溶,那么淬火就不硬化,所以必须有一些保温时间。然而,即使这样,“一 英寸见方需30分钟”也太长,充其量10分钟左右就够了,见图3(b)。当然,根据碳化物的种类、形状、数量、分布状态等,保温时间多少应有些变动。

总之:  

加热升温时间=f(被处理件的大小)

淬火保温时间=f(钢质)  

其中:合金结构钢(珠光体系)=0 

工具钢(碳化物系)=约10分钟

03
冷却方法和冷却效果的差异

在热处理中,冷却方法很重要。冷却的快慢能使钢变软或变硬。冷却介质叫冷却剂,包括空气、油、水等各种各样的介质。  
一般,空气的冷却速度慢,其次是油,冷却速度快的是水。但是由冷却剂所致的冷却效果并非绝对的,可因处理件的大小而变化。冷却剂的冷却速度是固有的,而冷却剂对处理件的冷却效果却因零件的大小而有差异。也就是说热处理的冷却方法和冷却效果是两回事。冷却方法是从冷却剂来看冷却,而冷却效果是从处理件来看冷却。即使冷却方法相同,冷却效果也不一样。热处理中,重要的不是如何冷却,而是如何获得好的冷部效果,两者不可混淆。
正火的定义是在大气中放冷(空冷),但是,小件放冷和大件放冷的冷却速度不同,即冷却效果不同。因此,从表面上看,放冷做到形式上的正火,但实质很不相同。小件的放冷,因技术上的不当可能会变成空气淬火;反之,大件的放冷,有成为退火的可能。因此,小件进行正火时,须用坑冷或加盖冷却;反之,大件如不用电扇等吹风冷却则得不到正火的效果,仅是形式上的冷却得不到热处理的效果。  
淬火与此相同。虽说同是油冷,但大件与小件的冷却效果却不同。因此,淬火硬化程度也是变化的。小件即使用油淬,也同水淬一样能淬透,但大件用油淬只得到像正火程度那样的冷却效果,淬不透。虽说水冷得快,油冷得慢,空气冷得更慢,但这个快慢不是绝对的,它同处理件的大小有关。所以必须注意冷却方法和冷却效果是不同的。
在日本工业标准钢铁手册中规定正火空冷,退火炉冷,普通钢材的淬火水冷,******钢材的淬火油冷等,都是对标准尺寸(直径25mm)而言。必须根据处理件的大小适当地改变冷却方法。明确地辨别冷却方法和泠却效果的不同是非常重要的。
04
淬火液的冷却能和硬化能的差异

下述是淬火液的冷却能力(cooling power)和钢的硬化能力(hardening power)的差异。  
在淬火液中有冷却能和硬化能两种能力。所谓冷却能是淬火液本身具有的能力,冷却能力是使钢从奥氏体化温度冷却下来时的冷却速度;硬化能是使钢硬化的能力,在冷却能的试验中,有冷却曲统法 (银球式、膨胀仪式)和冷却时间法等,它们都是用急冷度H值进行比较。实际淬火中通过测淬火硬度进行硬化能的评定,它是包含冷却系统的冷却综合能力。  
通常为了判断淬火液的性能,冷却能作为大体的标准而得到使用,但冷却能大的,硬化能不一定大。也就是说, 冷却速度快,淬火硬度并不一定高,这种事例是很多的。技术人员想要的不是淬火液的冷却速度,而是在这个冷却槽里能够淬硬到什么程度。即使是同一钢种同样用油淬,由于各淬火车间油槽内的硬化能不同,淬火效果也不同。
淬火液的冷却能是淬火液本身具有的特性,硬化能则由于钢的淬透性、淬火液的量、搅拌速度、处理件的尺寸、 形状以及表面状态等不同而不同,******根据处理件实际淬硬的程度判定淬火现场使用的淬火槽的性能,这是直接判定的简便方法,但这种方法往往难以进行比较研究。  
钢的淬火硬度,外部影响因素是淬火槽的冷却能,内在因素是钢本身的淬透性,特别是受s曲线的制约。通常,淬火是为防止奥氏体化的钢析出珠光体和贝氏体,使其完全马氏体化。用淬火液的冷却能判定淬火硬度时,根据钢种的不同,决定用珠光体(P)淬透性好还是用贝氏体(B) 淬透性好,这是很重要的。一般碳钢用P型,合金钢用B型,特殊工具钢用P+B型。因此,完全淬透即淬硬所需要的冷却速度因钢种不同而异。既有需要在S曲线上的P鼻附近的冷却速度快的情况,也有需要在S曲线上的B鼻附近的冷却速度快,或P鼻和B鼻二者冷却速度都需要快的情况。
因此,在上述所有情况中,作为共同的泠却速度,即700~250℃温度范围内的冷却速度是必要的。(在日本工业标准中油淬釆用800~400℃的冷却速度)。为了评价淬火现场冷却系统中的淬火槽,******根据实际条件下淬火后的淬火硬度决定。
05
淬火表面硬度和淬透深度的差异

在淬火的情况中有表面硬度和硬化深度两种说法,表面硬度是表面的淬火硬度,相当于小件(直径10mm以下)淬火时的硬度,几乎不受合金元素的影响,这是结构钢的俏况。而工具钢的淬火硬度虽然受钨、 铭、钒等合金元素的影响,其硬度基本大于HRC60。
对于结构钢:表面面硬度=f(C%),可用下述公式近似地逬行定量计算:  
******淬火硬度(HRC)=30+50xC%(90%马氏体)  
******淬火硬度(HRC)= 24+40xC%(50%马氏体)  
例如:结构钢(S45C))为(含碳***为0.45%):  
******淬火硬度(HRC)=53  
******淬火硬度(HRC)=42  
与此相反,淬火深度受钢的含碳量和特殊元素以及奥氏体晶粒度的制约,也就是,淬透深度=f(C%、特殊元素、晶粒度)。  


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