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简介通过将钢加热到高于临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(亚共析钢)的温度来淬火钢,保持一段时间,以便全部或部分奥氏体化,然后在温度高于临界冷却速率。快速冷却至Ms(或等温附近的Ms)马氏体(或贝氏体)热处理工艺以下。诸如铝合金,铜合金,钛合金,钢化玻璃等材料的固溶处理,或具有快速冷却的热处理工艺通常也称为淬火。淬火是一种常见的热处理工艺,主要用于增加材料的硬度。通常从淬火介质来看,可分为水淬,油淬,有机淬火。随着科学技术的发展,出现了一些新的淬火工艺。1高压风冷淬火方法工件在强惰性气体中快速均匀地冷却,防止表面氧化,避免开裂,减少变形,确保所需的硬度,主要用于工具钢的淬火。这项技术最近发展很快,应用范围也大大扩展了。目前,真空气体淬火技术发展迅速,负压(<1×105 Pa)高流量气体冷却继之以气体冷却和高压(1×105〜4×105 Pa)10×105 Pa)空气冷却,超高压(10×105〜20×105 Pa)风冷等新技术,不仅大大提高了风冷的真空淬火能力,而且淬火后工件表面亮度好,变形小,但还具有高效,节能,无污染等特点。真空高压气冷淬火的用途是材料的淬火和回火,不锈钢和特殊合金的固溶,时效,离子渗碳和碳氮共渗,以及钎焊后的真空烧结,冷却和淬火。用6×105 Pa高压氮气冷却淬火,只能将负载冷却散开,高速钢(W6Mo5Cr4V2)可以硬化到70〜100 mm,高合金热作模具钢可达25〜100 mm,金冷工作模具钢(例如Cr12)可达80〜100毫米。当用10×10 5 Pa的高压氮气淬火时,冷却的负荷会很大,与6×10 5 Pa的冷却相比,负荷密度会增加30%至40%。当用20×10 5 Pa的超高淬火时压力为氮气或氦气和氮气的混合物,冷却后的负载很稠密,可以捆绑在一起。密度为6×105 Pa的80%氮气冷却至150%,可以冷却所有高速钢,高合金钢,热作工具钢和Cr13%铬钢以及更多的合金油淬火钢,例如更大型的9Mn2V钢。具有独立冷却室的双室风冷淬火炉具有比同类单室炉更好的冷却能力。 2×105 Pa氮气冷却双室炉具有与4×105 Pa单室炉相同的冷却效果。但是,运营成本低,维护成本低。随着我国基础材料工业(石墨,钼等)及辅助部件(电机)等水平的提高。因此,在保持我国发展双腔压力和高压风冷淬火炉发展的同时,要改善6×105 Pa单腔高压真空保鲜。图1高压风冷冷却的真空炉2强淬火方法常规淬火通常是用油,水或聚合物溶液冷却,强淬火规则是用水或低浓度的盐水。强淬火的特征在于极快的冷却,而不必担心钢的过度变形和开裂。常规淬火冷却至淬火温度时,钢的表面处于拉力或低应力状态,而在淬火过程中强淬火,工件心脏仍处于热态而停止冷却,从而形成表面压应力。在严重的淬火条件下,当马氏体相变区的冷却速率高于30℃/ s时,钢表面的过冷奥氏体承受1200 MPa的压应力,因此淬火后的钢的屈服强度原理:至少奥氏体增加25%。原理:钢由于奥氏体温度淬火,表面和心脏之间的温差会导致内部应力。相变的比容和相变塑料的比容也会引起附加的相变应力。如果热应力和相变应力叠加,即总应力超过材料的屈服强度,则会发生塑性变形;如果应力超过热钢的拉伸强度,将形成淬火裂纹。在强化淬火过程中,由于奥氏体-马氏体相变的比体积变化,由相变可塑性引起的残余应力和残余应力增加。在强烈冷却下,工件表面立即冷却至浴温,心脏温度几乎不变。快速冷却会产生高拉伸应力,使表面层收缩并受到心脏压力的平衡。温度梯度的增加会增加由初始马氏体相变引起的拉应力,而马氏体相变开始温度Ms的增加将由于相变可塑性而导致表面层膨胀,表面拉应力将显着降低并转变进入压应力后,表面压应力与产生的表面马氏体数量成正比。该表面压应力确定心脏是在压缩条件下经历马氏体转变,还是在进一步冷却时使表面拉应力反转。如果心脏体积扩张的马氏体转变足够大,并且表面马氏体非常硬而脆,它将使表面层由于应力反转而破裂。为此,钢表面应出现压应力,并应尽早出现马氏体相变。强的淬火试验和钢的淬火性能:强淬火方法的优点是在表面形成压应力,降低了开裂的风险并提高硬度和强度。表面形成100%马氏体时,钢会被赋予最大的硬化层,它可以代替价格更昂贵的碳素钢,强淬火也可以促进钢的均匀机械性能并产生最小的工件变形。零件淬火后,在交变载荷下的使用寿命可以增加一个数量级。 [1]图2强淬火裂纹形成几率与冷却速度的关系3水-空气混合物的冷却方法通过调节水和空气的压力以及雾化喷嘴与工件表面之间的距离,水-空气混合物的冷却能力可以变化并且冷却可以均匀。生产实践表明,利用该法对复合碳钢或合金钢零件的形状进行感应淬火表面淬火,可有效防止淬火裂纹的产生。图3水-空气混合物4沸水淬火方法采用100℃沸水冷却,可以获得更好的淬火效果,用于淬火或正火钢。目前,该技术已成功应用于球墨铸铁淬火。以铝合金为例:根据现行的铝合金锻件和锻件的热处理规范,淬火水温度一般控制在60℃以下,淬火水温度低,冷却速度快,残留量大。淬火后产生应力。在最终加工中,由于表面形状和尺寸的不一致,内部应力失衡,导致残余应力的释放,导致加工部件的变形,弯曲,椭圆形和其他变形的零件成为不可逆的最终废品损失严重。例如:螺旋桨,压气机叶片和其他铝合金锻件加工后变形明显,导致零件尺寸公差大。淬火水温度从室温(30-40℃)升高到沸水(90-100℃),平均锻件残余应力降低约50%。 [2]图4沸水淬火示意图5热油淬火方法使用热油淬火,使工件在进一步冷却之前等于或接近Ms点的温度,以使温度差最小,可有效防止淬火工件变形和开裂。小尺寸的合金工具钢模具在160〜200℃的热油淬火中冷轧,可以有效减少变形并避免开裂。图5热油淬火图6低温处理方法将淬火的工件从室温连续冷却至较低温度,以便残留的奥氏体继续转变为马氏体,其目的是提高钢的硬度和耐磨性,提高工件的结构稳定性和尺寸稳定性,并有效地提高刀具寿命。用于材料加工方法的冷却介质。低温处理技术首先应用于磨损工具,模具工具的材料,后来扩展到合金钢,硬质合金等,使用这种方法可以改变金属材料的内部结构,从而提高机械性能和加工性能,这是目前是最新的增韧工艺之一。低温处理(Cryogenic treatment),也称为超低温处理,一般是指在-130℃以下的材料进行加工以提高材料的整体性能。早在100年前,人们就开始对表部件进行冷处理,发现它们可以提高强度,耐磨性,尺寸稳定性和使用寿命。低温处理是在1960年代基于普通冷处理技术开发的一项新技术。与常规冷处理相比,深冷处理可以进一步提高材料的力学性能和稳定性,具有广阔的应用前景。深冷处理机理:深冷处理后,金属材料(主要是铸型)内部结构中残留的奥氏体。材料)转变为马氏体,并且析出的碳化物也在马氏体中析出,从而可以消除马氏体中的残余应力,同时也增强了马氏体基体,因此其硬度和耐磨性也将提高。硬度增加的原因是由于一部分残余奥氏体转变成马氏体。韧性的提高归因于分散和少量的η-Fe3C沉淀。同时,马氏体的碳含量降低,晶格畸变降低,塑性提高。低温处理设备主要由液氮罐,液氮传输系统,深冷箱和控制系统组成。在本申请中,低温处理重复几次。典型过程如:1120℃油淬+ -196℃×1h(2-4)深低温处理+ 200℃×2h回火。经过组织处理后,奥氏体发生了转变,但也从淬火的马氏体弥散体中析出,该弥散体与超细碳化物的基体具有高度连贯的关系,随后在200℃进行低温回火后,超细碳化物的生长散布了,数量和分散度明显增加。低温处理重复多次。一方面,在先前的低温冷却时,超细碳化物从残留奥氏体转变而来的马氏体中析出。另一方面,细小的碳化物继续在淬火的马氏体中沉淀。重复的过程可以使基体的抗压强度,屈服强度和冲击韧性提高,提高钢的韧性,同时使冲击耐磨性得到明显提高。图6低温处理装置示意图某些工件对尺寸的严格要求,不允许加工中由于热应力引起的过度变形,应控制低温处理的冷却速度。另外,为了确保设备内部温度场的均匀性并减少温度波动,低温处理系统的设计应考虑系统温度控制的准确性和流场布置的合理性。在系统设计中还应注意满足能耗少,效率高,操作简便等要求。这些是低温处理系统的当前发展趋势。另外,随着最低温度的降低和制冷效率的提高,也有望将一些制冷温度从室温扩展到低温的发展中的制冷系统发展成无液体的低温处理系统。 [3]参考:[1]樊东黎。强烈淬火-一种新的强化钢的热处理方法[J]。力学学报,2010,42(2):155-159热处理,2005,20(4):1-3 [2]宋微,郝冬梅,王成江。关键词:沸水淬火,铝合金锻件,组织与机械性能,影响铝加工,2002,25(2):1-3 [3]夏雨亮,金滔,汤珂。深冷处理工艺及设备的发展现状和展望[J]。低温与特气,2007,25(1):1-3
资料来源:Meeyou Carbide

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