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浅析热处理淬火技术，淬火的过程是怎样的？淬火的介质有哪些？-热处理展-工业炉展-2024第二十四届广州国际热处理、工业炉展览会-巨浪展览—The 24th China(Guangzhou)Int’l Heat Treatment, Industrial Furnace Exhibition
2024年1月15日 热处理展-工业炉展-heat treatment expo-furnace expo |
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热处理是金属在加热到一定温度时，通过保温、冷却，获得预期组织和性能的一种加工工艺。其基本过程是将工件加热到塑性变形温度，使其达到规定的力学性能、组织形态或表面状态，以获得所需要的质量目标。
因此，工件的热处理必须严格掌握。加热、保温和冷却通常是其三个步骤，但有时也只有加热和冷却两个步骤。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，是非常常用的热处理手段，其中最流行的方法是通过一种称为淬火的方法。
淬火是什么?
淬火是一种金属热处理工艺。淬火是指金属的快速冷却，以调整其原始状态的机械性能。为了执行淬火过程，金属被加热到高于正常条件的温度，通常是高于其再结晶温度但低于其熔化温度的某个温度。为了让热量“浸泡”材料，金属可以在这个温度下保持一段时间。一旦金属被保持在所需的温度，它在介质中淬火，直到它回到室温。该金属还可以被淬火一段较长的时间，以便从淬火过程的冷却分布在材料的整个厚度。
淬火过程:
在钢的淬火过程中，通过使物体的热表面与一些较冷的材料接触而获得快速的冷却速度，这些材料可以是气态的、液态的或固态的。这种操作称为淬火，包括通过空气、水或其他液体喷射冷却的方法——浸泡在液体中，如盐水、水、聚合物淬火剂、盐浴、板间冷却。
淬火工艺
然而,冷却的速率(传热的速度从身体热金属淬火介质)取决于对象的截面尺寸,其温度,其热性能,其表面的条件至于氧化膜的性质和程度的粗糙度,初始温度的冷却剂,其沸点,冷却剂的比热，蒸发潜热，蒸汽的比热，它的导热系数，它的粘度和它通过浸入物体的速度。
在开始考虑常用冷却剂的冷却特性之前，最好先研究一下，当一个被加热的钢铁物体(比如840°C)被投入一个静止的冷水浴中时，会发生什么。
在整个淬火过程中，冷却曲线显示的不是恒定的冷却速率，而是三个阶段:
阶段A -蒸汽覆盖阶段:
在开始淬火后，由于金属处于高温，淬火冷却剂立即蒸发，一个连续的蒸汽毯包裹物体的表面。
现在没有液体与金属表面接触，热通过辐射和通过水蒸气层到液-汽界面的传导从热表面非常缓慢地逸出。由于蒸汽膜是不良的热导体，冷却速度相对较慢。
阶段B -间歇接触阶段(液体沸腾阶段):
热量在这一阶段被迅速地蒸发掉，正如冷却曲线的陡坡所显示的那样。在这一阶段，蒸汽覆盖层间歇性地被打破，使冷却剂在一瞬间与热表面接触，但很快被蒸汽气泡的剧烈沸腾作用推开。气泡被对流带走，液体再次接触金属。
这一阶段的快速冷却很快使表面低于淬火介质的沸点。然后，蒸发停止了。第二阶段对应100℃~ 500℃的温度范围，在这一温度范围内，奥氏体状态下的钢转变最快(≈CCT曲线的前缘)。因此，这一阶段的冷却速度对钢的淬火是非常重要的。
C阶段-直接接触阶段(液冷阶段):
当物体表面的温度降低到沸点，或低于淬火介质时，这一阶段开始。蒸汽不会形成。冷却是由于对流和通过液体的传导。这一阶段的冷却速率最低。
淬火的目的：（1）大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求；（2）通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
应用范围：淬火工艺应用最为广泛，如工具、量具、模具、轴承、弹簧和汽车、拖拉机、柴油机、切削加工机床、气动工具、钻探机械、农机具、石油机械、化工机械、纺织机械、飞机等零件都在使用淬火工艺。
淬火介质
工件进行淬火冷却所使用的介质称为淬火冷却介质（或淬火介质）。理想的淬火介质应具备的条件是使工件既能淬成马氏体，又不致引起太大的淬火应力。
常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
水
水是冷却能力较强的淬火介质。
优点： 来源广、价格低、成分稳定不易变质。
缺点： 冷却能力不稳定，易使工件变形或开裂。在C曲线的“鼻子”区（500～600℃左右），水处于蒸汽膜阶段，冷却不够快，会形成“软点”；而在马氏体转变温度区（300～100℃），水处于沸腾阶段，冷却太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，致使工件变形甚至开裂。当水温升高，水中含有较多气体或水中混入不溶杂质（如油、肥皂、泥浆等），均会显著降低其冷却能力。
应用： 适用于截面尺寸不大、形状简单的碳素钢工件的淬火冷却。
盐水和碱水
在水中加入适量的食盐和碱，使高温工件浸入该冷却介质后，在蒸汽膜阶段析出盐和碱的晶体并立即爆裂，将蒸汽膜破坏，工件表面的氧化皮也被炸碎，这样可以提高介质在高温区的冷却能力，其缺点是介质的腐蚀性大。
应用：一般情况下，盐水的浓度为10％，苛性钠水溶液的浓度为10％～15％。可用作碳钢及低合金结构钢工件的淬火介质，使用温度不应超过60℃，淬火后应及时清洗并进行防锈处理。
油
冷却介质一般采用矿物质油（矿物油）。如机油、变压器油和柴油等。机油一般采用10号、20号、30号机油，油的号越大，黏度越大，闪点越高，冷却能力越低，使用温度相应提高。
原文链接：https://www.xianjichina.com/news/details_308261.html
来源：贤集网
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