一般人們常說(shuō)的淬火

       指的是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。 通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱(chēng)為淬火。
 

　    淬火的目的

        是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿(mǎn)足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過(guò)淬火滿(mǎn)足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。 淬火能使鋼強(qiáng)化的根本原因是相變，即奧氏體組織通過(guò)相變而成為馬氏體組織（或貝氏體組織）。鋼淬火工藝較早的應(yīng)用見(jiàn)于河北易縣燕下都遺址出土的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的鋼制兵器。 淬火工藝較早的史料記載見(jiàn)于《漢書(shū).王褒傳》中的“清水焠其峰”。

　 “淬火”在專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)上，人們寫(xiě)的是“淬火”，而讀起來(lái)又稱(chēng)“蘸火”?！罢夯稹币殉蔀閷?zhuān)業(yè)口頭交流的習(xí)用詞，但文獻(xiàn)中又看不到它的存在。也就是說(shuō)，淬火是標(biāo)準(zhǔn)詞，人們不讀它，“蘸火”是常用詞，人們卻不寫(xiě)它，這是我國(guó)文字中不多見(jiàn)的現(xiàn)象。 淬火是“蘸火”的正詞，淬火的古詞為蔯火，本義是滅火，引申義是“將高溫的物體急速冷卻的工藝”?！罢夯稹笔抢淦г~，屬于現(xiàn)代詞，是文字改革后出現(xiàn)的產(chǎn)物，“蘸”字本義與淬火無(wú)關(guān)。“蘸火”本詞為“湛火”，“湛”字讀音同“蘸”，而其字形又與水、火有關(guān)，符合“水與火合為蔯”之意，字義與“淬火”相通。“湛火”為本詞，“蘸火”則為假借詞。

　　何為淬火？

　　將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過(guò)淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機(jī)械性能）以滿(mǎn)足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時(shí)，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度較高。鋼淬火的目的就是為了使它的組織全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，獲得高硬度，然后在適當(dāng)溫度下回火，使工件具有預(yù)期的性能。淬火時(shí)的快速冷卻會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其大到一定程度時(shí)工件便會(huì)發(fā)生扭曲變形甚至開(kāi)裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體等溫淬火4類(lèi)。

　　淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和檢測(cè)方法：

　　淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRC硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測(cè)試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計(jì)，測(cè)試HRN硬度。 在焊接中碳鋼和某些合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過(guò)程中要設(shè)法防止的。 由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。

　　淬火對(duì)厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對(duì)于過(guò)大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)考慮在鋼材中加入鉻等合金來(lái)增加強(qiáng)度。 淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中硬的，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強(qiáng)度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進(jìn)行回火。

　　淬火工藝

       在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)械中重要零件，尤其在汽車(chē)、飛機(jī)、火箭中應(yīng)用的鋼件幾乎都經(jīng)過(guò)淬火處理。為滿(mǎn)足各種零件干差萬(wàn)別的技術(shù)要求，發(fā)展了各種淬火工藝。如，按接受處理的部位，有整體、局部淬火和表面淬火；按加熱時(shí)相變是否完全，有完全淬火和不完全淬火(對(duì)于亞共析鋼， 該法又稱(chēng)亞臨界淬火)；按冷卻時(shí)相變的內(nèi)容，有分級(jí)淬火，等溫淬火和欠速淬火等。工藝過(guò)程 包括加熱、保溫、冷卻3個(gè)階段。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個(gè)階段工藝參數(shù)選擇的原則。 加熱溫度以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù)，加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織。

　　亞共析鋼加熱溫度為Ac3 溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態(tài)處在單相奧氏體(A)區(qū)內(nèi)，故稱(chēng)為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高于A(yíng)c1、低于A(yíng)c3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。過(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體 (A+C)雙相區(qū)。因而過(guò)共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。這-組織狀態(tài)具有高硬度和高耐磨性。對(duì)于過(guò)共析鋼，若加熱溫度過(guò)高，先共析滲碳體溶解過(guò)多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發(fā)生長(zhǎng)大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大馬氏體組織使鋼件淬火態(tài)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力增加，微裂紋增多，零件的變形和開(kāi)裂傾向增加；由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點(diǎn)下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。

　　常用鋼種淬火的加熱溫度

　　實(shí)際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當(dāng)裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時(shí)可選用溫度上限；若工件形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格等要采用溫度下限。 保溫時(shí)間 由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。對(duì)整體淬火而言，保溫的目的是使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致。對(duì)各類(lèi)淬火，其保溫時(shí)間終取決于在要求淬火的區(qū)域獲得良好的淬火加熱組織。 加熱與保溫是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，奧氏體化獲得的組織狀態(tài)直接影響淬火后的性能。-般鋼件奧氏體晶粒控制在5～8級(jí)。

　　冷卻方法：要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相——馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過(guò)程中，表面與心部的冷卻速度有-定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個(gè)截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強(qiáng)的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開(kāi)裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。 冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達(dá)到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　淬火分類(lèi)：可按冷卻方式分為單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等。 

      冷卻方式：的選擇要根據(jù)鋼種、零件形狀和技術(shù)要求諸因素。

　
       單液淬火：將工件加熱后使用單一介質(zhì)冷卻，常使用的有水和油兩種，其變、溫曲線(xiàn)如圖2中的曲線(xiàn)1。為防止工件過(guò)大的變形和開(kāi)裂，工件不宜在介質(zhì)中冷至室溫，可在 200～300℃出水或油，在空氣中冷卻。單液淬火操作簡(jiǎn)單易行，廣泛用于形狀簡(jiǎn)單的工件。有時(shí)將工件加熱后，先在空氣中停留-段時(shí)間，再淬入淬火介質(zhì)中，以減少淬冷過(guò)程中工件內(nèi)部的溫差，降低工件變形與開(kāi)裂的傾向，稱(chēng)為預(yù)冷淬火。

　　雙液淬火：工件加熱后，先淬入水或其他冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻至400℃左右，迅速轉(zhuǎn)入油或其他冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻。變溫曲線(xiàn)如圖2中曲線(xiàn)2。所謂“水淬油冷”法使用得相當(dāng)普遍。先淬入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)，工件快速冷卻可避免鋼中奧氏體分解。低溫段轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)可有效減少工件的內(nèi)應(yīng)力，降低工件變形和開(kāi)裂傾向。本工藝的關(guān)鍵是如何控制在水中停留的時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按工件厚度計(jì)算在水中停留的時(shí)間，系數(shù)為0.2～0.3s/mm，碳素鋼取上限，合金鋼取下限。這種工藝適用于碳素鋼制造的中型零件(直徑10～40mm)和低合金鋼制造的較大型零件。

　　分級(jí)淬火：工件加熱后，淬入溫度處于馬氏體點(diǎn)(ms)附近的介質(zhì)(可用熔融硝鹽、堿或熱油)中，停留一段時(shí)間，然后取出空冷。分級(jí)溫度應(yīng)選擇在該鋼種過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū)域，以保證分級(jí)停留過(guò)程中不發(fā)生相變。對(duì)于具有中間穩(wěn)定區(qū)(“兩個(gè)鼻子”)型TTT曲線(xiàn)的某些高合金鋼，分級(jí)溫度也可選在中溫(400～600℃)區(qū)。分級(jí)的目的是使工件內(nèi)部溫度趨于一致，減少在后續(xù)冷卻過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力及變形和開(kāi)裂傾向。此工藝適用于形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格的合金鋼件。高速鋼制造的工具淬火多用此工藝。

　　等溫淬火：工件加熱后，淬入溫度處于該鋼種下貝氏體(B下)轉(zhuǎn)變范圍的介質(zhì)中，保溫使之完成下貝氏體轉(zhuǎn)變，然后取出空冷。等溫溫度對(duì)下貝氏體性能影響較大，溫度控制要求嚴(yán)格。等溫淬火工藝特別適用于要求變形小、形狀復(fù)雜，尤其同時(shí)還要求較高強(qiáng)韌性的零件。

　　淬火設(shè)備：主要分為中頻淬火爐，高頻淬火爐，工頻淬火爐，還有及其配套電源。