钢的淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或在一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。
钢的淬火工艺包括淬火加热工艺及冷却工艺。
一、淬火加热工艺
<1> 淬火加热温度：计算淬火加热温度的经验公式为：
共析、过共析钢： t=Ac1+(30~70)℃
亚共析钢： t=Ac3+(30~70)℃
共析、过共析钢必须在Ac1~Acm之间加热，进行不完全淬火，并使淬火组织中保留一定数量的细小弥散碳化物颗粒，以提高其耐磨性。在实际生产中，不允许过共析钢加热到Acm以上进行完全淬火，其原因在于：若碳化物完全熔入奥氏体中，马氏体中将出现过多的残余奥氏体，从而会造成多方面的害处，例如：碳含量过高，淬火后全部形成片状马氏体，脆性增加，且奥氏体增加，硬度下降;组织中会失去硬而耐磨的碳化物颗粒，令耐磨性降低等;而且淬火后会得到粗针状马氏体，显微裂纹增多，令钢的脆性增大;同时会令淬火应力增大，加大工件变形开裂倾向。
<2> 淬火加热时间：最常用的方法是根据工件有效厚度来计算加热时间，其公式为：
t=k×D 式中D-工件有效厚度，mm;k-加热系数，若是在800-900℃的箱式炉中加热，k=1min/mm。需要注意的是：加热温度越高，加热时间越短;工件尺寸越小，k值要越大;工件若有尖角、细刃，k值要取小些;对大型工件，特别是大型碳素钢工件，难以淬透，要计算加热时间，只要能使淬透的外层加热好就行了。
二、淬火冷却工艺
需淬火的工件加热后要放到冷却介质中激冷淬火。冷却是淬火的关键工序，它关系到淬火质量的好坏。同时，冷却也是淬火中最易出现问题的工序。淬火技术的高低，主要以冷却操作的优劣来体现。一般的钢淬火都需要快速冷却。
<1> 冷却介质：常用的淬火冷却介质是：水、盐水、碱水、油、热盐浴及热碱浴。
① 水：优点是在650~550℃范围内有很大的冷却能力，且安全、价廉、对环境污染较小且易控制，易实现自动化;其缺点是在300~200℃范围内冷却仍很快，易引起钢的淬裂。
② 食盐水溶液：常用5%~15%的Nacl溶液，优点是可增加650~550℃范围内的冷却，且基本上不改变300~200℃时的冷却能力，可避免淬火软点，使硬度均匀，是工厂中最常用之淬火介质。
③ 碱水溶液：常用5%~15%的NaoH水溶液，优点是可增加650~550℃范围内的冷速，基本不改变300~200℃的冷却能力，缺点是腐蚀性大，化学稳定性差，易变质。
④ 油：优点是无论在高温650~550℃，还是在低温300~200℃，冷却中都很缓慢且油淬火工件一般不易开裂。缺点是易燃，使用性质会逐渐改变，价格高。
一般而言，碳素钢淬火用水冷，合金钢淬火用油冷。
<2> 冷却方法：即制定淬火冷却工艺，主要是选择冷却介质及确定冷却方式，在保证淬硬的前提下，尽量选择较缓和的淬火介质，以减少工件淬火变形及开裂。淬硬的要求是：① 达到要求的淬火硬度;② 达到要求的淬火深度;③ 淬火变形不超过公差范围;④ 不出现淬火组织缺陷;⑤ 不开裂。其关键是选择合适介质、正确的冷却方式及正确的冷却操作。常用的冷却方式有：
① 预冷淬火。工件从加热炉中取出，先预冷到一定温度再进行淬火。预冷的方法有两种，一种是在空气中预冷，另一种是在另一个预冷炉中等温预冷一段时间，然后淬火。预冷温度不能过低，以防析出游离铁素体和网状碳化物，更不能发生珠光体转变。
② 单液淬火。工件在一种淬火介质中一直冷却到底，易变形开裂。
③ 工件先在一种快速冷却介质中冷却，当冷却到300℃左右时，立即转入另一种缓和的介质中冷却，以降低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止变形开裂。转换过早易淬不硬，转换过迟又易开裂。
④ 分级淬火。工件先在低温盐浴槽或碱浴槽中淬火，令其表面与心部温度均匀后取出空冷，可获得马氏体组织。优点是：工件内外温度均匀，同时进行马氏体转变，可大大减小淬火应力，防止变形和开裂。但分级时间不应过长（一般2~5min），工件内外温度达到一致即可。
⑤ 等温淬火。把工件放入盐浴或碱浴中淬火，保温足够长的时间令其发生下贝氏体转变后出炉空冷。等温温度要选在转变最快、转变量最大的温度，等温时间要适中。
三、淬火工件的工艺流程
一般工件：淬火→清洗→回火→喷砂（或喷丸等）表面清理→检验。
轴类零件及易变形工件：淬火→清洗→回火→校直→去应力处理→喷砂→检验。
四、淬火前的准备
（1）核对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、碰伤、缺边、锐边、尖角及锈蚀等影响淬火质量的缺陷。
（2）根据图样及工艺文件，明确淬火的具体要求，如硬度、局部淬火范围等。
（3）根据淬火要求，设计选用合适的工夹具，有的工件进行适当的绑扎，在易产生裂纹的部位，采取相应的防护措施，如用铁皮或石棉绳包扎及堵孔等。
（4）表面不允许氧化、脱碳的工件，应在盐浴炉或预抽真空保护气氛炉中加热，或采取以下防护措施：
a. 涂料防护，推荐选用下列涂料配方：
① 10％石墨+90％润滑脂（质量分数）。
② 100gSiO2+5gAl2O3+25gNaSiO3+40gH2O.热涂层0.05~0.10mm，当加热温度小于1050℃时有防氧化、脱碳作用。
③ 20gSiO2+10Al2O3g+10g长石10gCr2O3+10gSiC+8gKSiO3+12~15gH2O0热涂层0.2~0.30mm，加热温度小于1200℃时有防氧化、脱碳作用。
b. 将工件装入盛有木炭或已使用过的铸铁屑的铁箱中，加盖密封。
（5）大批工件必须作单件或小批量试淬，制订工艺后方可进行批量淬火，并在生产过程中经常抽检。
五、装炉
（1）允许不同材质但具有相同加热工艺的工件装入同一炉中加热。
（2）装炉工件均应干燥、不得有油污及其他脏物。
（3）截面大小不同的工件装入同一炉时，大件应放在炉膛后部，大、小工件分别计算保温时间。
（4）装炉时必须将工件有规律摆放在装炉架或炉底板上，用钩子、钳子或专用工具堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏炉衬。
（5）细长工件必须在井式炉或盐炉中垂直吊挂加热，以减少变形。
（6）在箱式炉中装工件加热时，一般为单层排列，工件间隙10~30mm。小件允许适当堆放，但保温时间应适当增加。
六 、加热
1. 加热方式
（1）碳钢及合金钢工件，一般可直接装入比规定的淬火温度高20~30℃的炉中加热。
（2）高碳高合金钢及形状复杂的工件应先预热。
2. 加热温度选择。
3. 工件加热时间的计算：炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，保证必要的组织转变和扩散。加热时间是指从工件装入炉，通电加热起至出炉的整个加热过程保持的时间。
加热时间与工件的有效厚度、钢种、装炉方式、装炉量、装炉温度、炉的性能及密封程度等因素有关。
4. 有效厚度的选择（同时适用于退火和正火工艺）
（1）圆棒形工件以直径计算。
（2）扁平工件以厚度计算（保温系数选取上限）。
（3）实心圆锥体按离大端1/3高度处的直径计算。 (责任编辑：admin) | 