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金屬熱處理工藝與用油
發表時間：2015-09-22 14:26:52【小中大】
熱處理就是把金屬材料加熱到預定的溫度，并在此溫度下保持一定的時間，然后以預定的速度冷卻下來的一種綜合性工藝過程，它包括鋼的奧氏體化、淬火和回火3個主要步驟。鋼熱處理的目的是強化鋼材、使其發揮出潛在的能力，是提高機械產品質量、延長使用壽命的關鍵之一。
一、主要淬火工藝簡介
在生產中應根據鋼的化學成分、工件的形狀和尺寸，以及技術要求等來選擇淬火方法。選擇合適的淬火方法可以在獲得所要求的淬火組織和性能條件下，盡量減小淬火應力，從而減小工件變形和開裂的傾向。目前常用且成熟的淬火方法有如下幾種：
1、單液淬火
單液淬火法是將加熱至奧氏體狀態的工件，淬入某種淬火介質中，連續冷卻至介質溫度的淬火方法。這是簡單的淬火方法。一般情況是將碳鋼在水中淬火、合金鋼在油中淬火，尺寸小于3—5mm的碳鋼工件也可以在油中淬火。
為了減小單液淬火時的淬火應力，常采用預冷淬火曲法，即將奧氏體化的工件，在淬入淬火介質之前，先在空氣中或預冷爐中冷卻一段時間，待工件冷至臨界點附近的溫度時，再淬入淬火介質中冷卻，以減小工件與淬火介質間的溫差，減小熱應力，從而減小工件變形和開裂的傾向。
單液淬火方法操作簡單，容易實現機械化、自動化。但是，工件在馬氏體轉變區冷卻速度較快，容易產生較大地組織應力，從而增大工件變形、開裂的傾向。因此，只適用于形狀簡單、尺寸小的工件。
2、雙介質淬火
雙介質淬火是將加熱至奧氏體狀態的工件先在冷卻能力較強的淬火介質中快速冷卻，在鋼件還未達到該淬火介質溫度之前某一溫度取出，然后再轉入冷卻能力較弱的淬火介質中繼續冷卻，使過冷奧氏體在緩慢冷卻條件下轉變成馬氏體。這種方法既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區的冷卻速度，減小組織應力，從而減小工件變形、開裂的傾向。
一般采用水-油雙介質淬火方法，即用水作為快冷淬火介質，用油作為慢冷淬火介質;也可以先水后空氣、先油后空氣等。但由于水淬油冷時不可避免的會將水帶入油中，嚴重影響淬火油的實用性能所以并不提倡。
3、分級淬火法
分級淬火是將加熱至奧氏體狀態的工件先淬入高于該鋼點的熱浴中停留一定時間，待工件各部分與熱浴的溫度一致后，取出空冷至室溫，在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉變的淬火方法。這種淬火方法由于在馬氏體轉變前工件各部分溫度已趨均勻，并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉變，這樣不僅減小了淬火熱應力，而且顯著降低組織應力，因而有效地減小或防止工件淬火變形和開裂。
分級淬火方法由于冷卻介質溫度較高，工件在熱浴中的冷卻速度較慢，對于截面尺寸較大的工件很難達到其臨界淬火速度。因此，只適用于尺寸較小的工件，如刀具、量具和要求變形小的精密工件。在分級淬火時，為提高奧氏體的穩定性，應適當提高淬火加熱溫度，一般比正常淬火加熱溫度約高出30-80。
分級淬火介質的溫度也可略低于點.此時由于溫度比較低，冷卻較劇烈，故可應用于較大工件的淬火。
4、等溫淬火法
等溫淬火是將加熱至奧氏體狀態的工件淬入溫度稍高于此點的鹽浴中等溫.保持足夠長時間，使之轉變為下貝氏體組織，然后取出在空氣中冷卻的淬火方法。
等溫淬火與分級淬火的區別在于前者獲得下貝氏體組織，由于下貝氏體的強度、硬度較高，而且韌性良好，同時由于下貝氏體的比容比馬氏體的比容小，而且組織轉變時工件內外溫度一致，故淬火組織應力也較小。因此等溫淬火可以顯著減小工件變形和開裂的傾向。適用于處理用中碳鋼、高碳鋼或低合金鋼制造的形狀復雜、尺寸要求精密的工具和重要機器零件，如模具、刀具、齒輪等。同分級淬火一樣，等溫淬火也只能適用于尺寸較小
5、延時淬火
這種方法是將奧氏體化后的工件，出爐后先放置一段時間，使工件的溫度降低一些，特別是薄壁處與尖角處的溫度降低一些(但仍應高于組織轉變溫度)，然后再浸入各種淬火介質中冷卻到室溫的處理，稱為延時淬火。采用這種方法必須考慮到鋼的化學成分，只有淬透性好、奧氏體化比較穩定、臨界冷卻速度較低的鋼種才適宜采用這種方法。二、熱處理油的性能要求
熱處理工藝中使用到的冷卻介質分兩大類：水溶液和油。水溶液主要含高分子聚合物、醇類;油主要是指礦物油。熱處理油被列入1997年通過的“中華人民共和國標準潤滑劑和有關產品(l類)的分類第x部分：u組(熱處理)”，石油化工行業標準熱處理油(sh 0564)詳細規范了各種熱處理油的技術要求。根據熱處理工藝和材料的不同，采用不同類型的熱處理油。以礦物油為基礎油的產品有：普通淬火油、快速淬火油、光亮淬火油、快速光亮淬火油、真空淬火油、等溫分級淬火油和回火油等。
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