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淬火目的

淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体

或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、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。也可以通

过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

淬火工艺

将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却

的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金

属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如

齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属

的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不

同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火

使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢

在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将

钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬

度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会

发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分

为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。

淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和检测方法：

淬火工件的硬度

淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计，测试HRC

硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火

钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计，测

试HRN硬度。

在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变硬，易形成冷

裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。

由于淬火后金属硬而脆，产生的表面残余应力会造成冷裂纹，回火可作为在不影

响硬度的基础上，消除冷裂纹的手段之一。

淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适，对于过大的零件，淬火深度不够，

渗碳也存在同样问题，此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。

淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相

(表1)，故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是，马氏体的脆性很大，加之淬火

后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火。

表1钢中铁基固溶体的显微硬度值

淬火工艺的应用

淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、

飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求，

发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整体、局部淬火和表面淬火；按加

热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢，该法又称亚临界淬火)；

按冷却时相变的内容，有分级淬火，等温淬火和欠速淬火等。

工艺过程包括加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例，介绍上述三

个阶段工艺参数选择的原则。

淬火加热温度

以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细

小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。

由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加

热温度为Ac3温度以上30～50℃。从图上看，高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)

区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则高温下部

分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温

度为Ac1温度以上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而

过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组

织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高，先共析

渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。

淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和

开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的

硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度参见表2。

表2常用钢种淬火的加热温度

实际生