钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广的工序。淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度。淬火后,为了消除淬火钢的残余内应力,得到不同强度、硬度与韧性的配合,需要配以不同温度的回火。所以,淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。淬火与回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理,是赋予钢件最终性能的关键性工序,也是钢件热处理强化的重要手段之一。
淬火是将钢加热至临界点(Ac1或Ac3)以上,保温一定时间后快速冷却,使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。
钢淬火后的强度、硬度和耐磨性大大提高。wc≈0.5%的淬火马氏体钢经中温回火后,可以具有很高的弹性极限。中碳钢经淬火和高温回火(调质处理)后,可以有良好的强度、塑性、韧性的配合。
在工件的加工工艺流程中,淬火是使工件强化的最重要的工序。淬火工件的外形尺寸及几何精度在淬火前已处于最后完成阶段;精密工件尽管在淬火回火后仍需精密加工,但所留加工余量已很小。因此,淬火不仅要保证良好的组织和性能,而且还要保持其尺寸精度。事实上这二者之间往往存在矛盾。为了获得足够的硬度和淬透深度需激烈地冷却工件,但这又势必导致淬火应力的产生,增加变形开裂倾向。因此,淬火工艺远较退火、正火等工艺复杂,必须灵活运用马氏体、贝氏体相变的规律,根据不同的材料,针对不同的热处理技术要求,合理制定淬火工艺规程。
回火是将淬火后的钢在A1以下温度加热,使其转变为稳定的回火组织,并以适当方式冷却的工艺过程。回火的主要目的是减少或消除淬火应力,保证相应的组织转变,提高钢的塑性和韧性,获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合,稳定工件尺寸,以满足各种用途工件的性能要求。
制定回火工艺,就是根据对工件性能的要求,依据钢的化学成分、淬火条件、淬火后的组织和性能,正确选择回火温度、保温时间和冷却方法。钢件回火后一般采用空冷,但对回火脆性敏感的钢在高温回火后需要油冷或水冷。回火时间从保证组织转变、消除内应力及提高生产效率两方面考虑,一般均为1-2h。因此,回火工艺的制定主要是回火温度的选择。在生产中通常按所采用的温度将回火分成三类,即低温回火(150~250°C)、中温回火(350~500°C)和高温回火(>500°C)。
1、淬火的目的是什么?淬火方法有几种?比较几种淬火方法的优缺点?
答:
淬火的目的:获得尽量多的马氏体,可以显著提高钢的强度、硬度、耐磨性,与各种回火工艺相配合可以使钢在具有高强度高硬度的同时具有良好的塑韧性 将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度,保温适当时间后以大于临界冷却速度的冷速冷却得到马氏体(或下贝氏体)的热处理工艺叫做淬火。
淬火方法:
按冷却方式可以分为:单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法
2、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线?
答: 淬火加热温度选择原则:以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则,以便获得细小的马氏体组织。亚共析钢通常加热至AC3以上30-50℃,过共析钢加热至AC1以上30-50℃.
1、过共析钢的淬火加热温度超过Accm线,碳化物全部溶入奥氏体中,使奥氏体的含碳量增加,降低钢的Ms和Mf点,淬火后残留奥氏体量增多,会降低钢的硬度和耐磨性
2、过共析钢淬火温度过高,奥氏体晶粒粗化、含碳量又高,淬火后易得到有显微裂纹的粗针状马氏体,降低钢的塑韧性
3、高温淬火时淬火热应力大,氧化脱碳严重,也增大钢件变形和开裂的倾向。
3、何谓钢的淬透性、淬硬性?影响钢的淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素?
答:
淬透性:钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力,它反映过冷奥氏体的稳定性,与钢的临界冷却速度有关。其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。
淬硬性:钢的淬硬性是指奥氏体化后的钢在淬火时硬化的能力,主要取决于马氏体中的含碳量,用淬火马氏体可能达到的最高硬度来表示。
淬透层深度: 淬透层深度是指钢在具体条件下淬火时测定的半马氏体区至工件表面的深度。它与钢的淬透性、工件形状尺寸、淬火介质的冷却能力有关。
4、有一圆柱形工件,直径35mm,要求油淬后心部硬度大于45HRC,能否采用40Cr钢?
答:
解答此题需用到40Cr的淬透性曲线图(端淬曲线图)
根据手册可以查到40Cr端淬曲线图,直径35mm圆柱工件在油淬后的心部硬度范围为34-50HRC (钢的淬透性受化学成分、晶粒度、冶炼情况等因素素影响,一条淬透性曲线实际上是一条淬透性带),也就是是说心部硬度有可能大于45HRC,也有可能小于45HRC,所以不建议使用40Cr钢。
5、有一40Cr钢圆柱形工件,直径50mm,求油淬后其横截面的硬度分布?
答:解答此题需用到40Cr的淬透性曲线图(端淬曲线图)根据手册可以查到40Cr 端淬曲线图,查图可得:
油淬后中心硬度范围:28-43.5HRC 油淬后距中心3/4R硬度范围:33.5-50 HRC 油淬后表面硬度范围:45-57HRC