淬火的定義與目的

將鋼加熱到臨界點Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。

淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或下貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。

鋼件在有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)中冷卻時，其冷卻過出一般分為以下三個階段：蒸汽膜階段、沸騰階段、對流階段。

鋼的淬透性

淬硬性和淬透性是表征鋼材接受淬火能力大小的兩項性能指標，它們也是選材、用材的重要依據(jù)。

1.淬硬性與淬透性的概念

淬硬性是鋼在理想條件下進行淬火硬化所能達到的最高硬度的能力。決定鋼淬硬性高低的主要因索是鋼的含碳量，更確切地說是淬火加熱時固溶在奧氏體中的含碳量，含碳量越離，鋼的淬硬性也就越高。而鋼中合金元素對淬硬性的影響不大，但對鋼的淬透性卻有重大影響。

淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力，它是鋼材固有的一種屬性。淬透性實際上反映了鋼在淬火時，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的容易程度。它主要和鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性有關(guān)，或者說與鋼的臨界淬火冷卻速度有關(guān)。

還應(yīng)指出：必須把鋼的淬透性和鋼件在具體淬火條件下的有效淬硬深度區(qū)分開來。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它只取決于其本身的內(nèi)部因素，而與外部因素?zé)o關(guān)；而鋼的有效淬硬深度除取決于鋼材的淬透性外，還與所采用的冷卻介質(zhì)、工件尺寸等外部因索有關(guān)，例如在同樣奧氏體化的條件下，同一種鋼的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，這決不能說水淬比油淬的淬透性髙。也不能說小件比大件的淬透性高?？梢娫u價鋼的淬透性，必須排除工件形狀、尺寸大小、冷卻介質(zhì)等外部因素的影響。

另外，由于淬透性和淬硬性也是兩個概念，因此淬火后硬度髙的鋼，不一定淬透性就髙；而硬度低的鋼也可能具有很髙的淬透性。

2.影響淬透性的因素

鋼的淬透性取決于奧氏體的穩(wěn)定性。凡是能提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移, 從而降低臨界冷卻速度的因素，都能提髙鋼的淬透性。奧氏體的穩(wěn)定性主要取決于它的化學(xué)成分、晶粒大小和成分均勻性，這些與鋼的化學(xué)成分和加熱條件有關(guān)。

3.淬透性的測定方法

鋼的淬透性的測定方法很多，常用的有臨界直徑測定法和端淬試驗法。

(1)臨界直徑測定法

鋼材在某種介質(zhì)中淬冷后，心部得到全部馬氏體或50％馬氏體組織時的最大直徑稱為臨界直徑，以Dc表示。臨界直徑測定法就是制作一系列直徑不同的圓棒，淬火后分別測定各試樣截面上沿直徑分布的硬度U曲線，從中找出中心恰為半馬氏體組織的畫棒，該圓棒直徑即為臨界直徑。臨界直徑越大，表明鋼的淬透性越高。

(2)端淬試驗法

端淬試驗法是用標準尺寸的端淬試樣（Ф25mm×100mm)，經(jīng)奧氏體化后，在專用設(shè)備上對其一端面噴水冷卻，冷卻后沿軸線方向測出硬度-距水冷端距離的關(guān)系曲線的試驗方法。端淬試驗法是猁定鋼的淬透性的方法之一，其優(yōu)點是操作簡便，適用范圍廣。