【導(dǎo)讀】后，又以不同速度冷卻的一種工藝。形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)。雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對淬火質(zhì)量的影響。處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過程中對金屬。的保護(hù)方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃。件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。

　　

【正文】 源共享 ) 第 11 頁 共 13 頁 的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且 ,在能淬透的情況下 ,截面尺寸越大的工件 ,雖然實際冷卻速度更緩 ,開裂的危險性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應(yīng)力隨尺寸的增大實際冷卻速度減慢 ,熱應(yīng)力減小 ,amp。127。組織應(yīng)力隨尺寸的增大而增加 ,最后形成以組織應(yīng)力為主的拉應(yīng)力作用在工件表面的作用特點造成的。并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。對這類鋼件而言 ,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。避免淬裂的可靠原則是設(shè)法盡 量減小截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時性。僅僅實行馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)的緩冷卻不足以預(yù)防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂 ,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因 ,卻不在快速冷卻 (包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi) )本身 ,而是淬火件局部位置 (由幾何結(jié)構(gòu)決定 ),在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩 ,因而沒有淬硬所致 amp。127。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈 ,是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心 amp。127。,而在淬火件末淬硬的截面中心處 ,首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴展而造成的。為了避免這類裂紋產(chǎn) 生，往往使用水 油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內(nèi)的快速冷卻 ,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織 ,amp。127。而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看 ,這時快冷有害無益。其次 ,冷卻后期緩冷的目的 ,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值 ,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度 ,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。 三、殘余壓應(yīng)力對工件的影響 滲碳表面強化作為提高工件的疲勞強度的方法應(yīng)用得很廣泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的強度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是滲碳能有效的改善工 件的應(yīng)力分布 ,在工件表面層獲得較大的殘余壓應(yīng)力 ,amp。127。提高工件的疲勞強度。如果在滲碳后再進(jìn)行等溫淬火將會增加表層殘余壓應(yīng)力 ,使疲勞強度得到進(jìn)一步的提高。有人對 35SiMn2MoV鋼滲碳后進(jìn)行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試其 結(jié)果如表 1 熱處理工藝 殘余應(yīng)力值（ kg/mm2) 滲碳后 880900 度鹽浴加熱， 260 度等溫 40 分鐘 65 滲碳后 880900 度鹽浴加熱淬火， 260 度等溫 90 分鐘 18 滲碳后 880900 度鹽浴加熱， 260 度等溫 40 分鐘， 260 度回火 90 分鐘 38 表 鋼滲碳等溫淬火與滲碳低溫回火后的殘余應(yīng)力值 從表 1 的測試結(jié)果可以看出等溫淬火比通常的淬火低溫回火工藝具有更高的表面殘余壓應(yīng)力。等溫淬火后即使進(jìn)行低溫回火 ,其表面殘余壓應(yīng)力，也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個結(jié)論 ,即滲碳后等溫淬火比通常的滲碳淬火低溫回火獲得的表面殘余壓應(yīng)力更高 ,從表面層殘余壓應(yīng)力對疲勞抗力的有利影響的觀點來看，滲碳等溫淬火工藝是提高滲碳件疲勞強度的有效方法。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應(yīng)力 ?滲碳等溫淬火為什么 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 12 頁 共 13 頁 能獲得更大的表層殘余壓應(yīng)力 ?其主 要原因有兩個：一個原因是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大 ,淬火后表層體積膨脹大 ,而心部低碳馬氏體體積膨脹小 ,制約了表層的自由膨脹 ,amp。127。造成表層受壓心部受拉的應(yīng)力狀態(tài)。而另一個更重要的原因是高碳過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變溫度（ Ms） ,比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度（ Ms）低。這就是說在淬火過程中往往是心部首先產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變引起心部體積膨脹 ,并獲得強化 ,而表面還末冷卻到其對應(yīng)的馬氏體開始轉(zhuǎn)變點（ Ms） ,故仍處于過冷奧氏體狀態(tài) ,amp。127。具有良好的塑性 ,不會對心部馬氏體轉(zhuǎn)變 的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。隨著淬火冷卻溫度的不斷下降使表層溫度降到該處的（ Ms）點以下 ,表層產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變 ,引起表層體積的膨脹。但心部此時早已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而強化 ,所以心部對表層的體積膨脹將會起很大的壓制作用 ,使表層獲得殘余壓應(yīng)力。 amp。127。而在滲碳后進(jìn)行等溫淬火時，當(dāng)?shù)葴販囟仍跐B碳層的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（ Ms）以上 ,心部的馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（ amp。127。Ms）點以下的適當(dāng)溫度等溫淬火 ,比連續(xù)冷卻淬火更能保證這種轉(zhuǎn)變的先后順序的特點 (amp。127。即保證表層馬氏體轉(zhuǎn)變僅僅產(chǎn)生于等溫后的冷卻過程中 )。 amp。127。當(dāng)然 滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時間對表層殘余應(yīng)力的大小有很大的影響。有人對 35SiMn2MoV 鋼試樣滲碳后在 260℃ 和 320℃ 等溫40amp。127。分鐘后的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試 ,其結(jié)果如表 2。 由表 2 可知在 260℃ 行動等溫比在 320℃ 等溫的表面殘余應(yīng)力要高出一倍多 表 2。 35SiMn2MoV 鋼不同等溫溫度的表面殘余應(yīng)力 可見表面殘余應(yīng)力狀態(tài)對滲碳等溫淬火的等溫溫度是很敏感的。不僅等溫溫度對表面殘余壓應(yīng)力狀態(tài)有影響 ,而且等溫時間也有一定的影響。有人對 35SiMn2V 鋼在 310℃ 等溫 2 分鐘 ,10分鐘 ,90 分 鐘的殘余應(yīng)力進(jìn)行過測試。 2 分鐘后殘余壓應(yīng)力為 20kg/mm,10 分鐘后為60kg/mm,60 分鐘后為 80kg/mm,60 分鐘后再延長等溫時間殘余應(yīng)力變化不大。 從上面的討論表明 ,滲碳層與心部馬氏體轉(zhuǎn)變的先后順序?qū)Ρ韺託堄鄳?yīng)力的大小有重要影響。滲碳后的等溫淬火對進(jìn)一步提高零件的疲勞壽命具有普遍意義。此外能降低表層馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（ Ms）點的表面化學(xué)熱處理如滲碳、氮化、氰化等都為造成表層殘余壓應(yīng)力提供了條件 ,如高碳鋼的氮化 淬火工藝 ,由于表層 ,amp。127。氮含量的提高而降低了表層馬氏體開始轉(zhuǎn)變點（ Ms） ,淬火后獲得了較高的表層殘余壓應(yīng)力使疲勞壽命得到提高。又如氰化工藝往往比滲碳具有更高的疲勞強度和使用壽命 ,也是因氮含量的增加可獲得比滲碳更高的表面殘余壓應(yīng)力之故。此外 ,amp。127。從獲得表層殘余壓應(yīng)力的合理分布的觀點來看 ,單一的表面強化工藝不容易獲得理想的表層殘余壓應(yīng)力分布 ,而復(fù)合的表面強化工藝則可以有效的改善表層殘余應(yīng)力的分布。如滲碳淬火的殘余應(yīng)力一般在表面壓應(yīng)力較低 ,最大壓應(yīng)力則出現(xiàn)在離表面一定深度處 ,而且殘余壓力層較厚。氮化后的表面殘余壓應(yīng)力很高 ,但殘余壓應(yīng)力層很溥 ,往里急劇下降。如果采用滲碳 amp。127。氮化復(fù)合強化工藝 ,則可獲得更合理的應(yīng)力分布狀態(tài)。 amp。127。因此表面復(fù)合強化工藝 ,如滲碳 氮化 ,滲碳 amp。127。高頻淬火等 ,都是值得重視的方向。 根據(jù)上述討論可得出以下結(jié)論 。 熱處理過程中產(chǎn)生的應(yīng)力是不可避免的 ,而且往往是有害的 amp。127。但我們可以控制熱處理工藝盡量使應(yīng)力分布合理 ,就可將其有害程度降低到最低限度 ,甚至變有害為有利。 當(dāng)熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時應(yīng)力分布為心部受拉表面受壓 ,當(dāng)組織應(yīng)力占主導(dǎo)地時應(yīng)力分布為心部受壓表面受拉。 在高淬透性鋼件中易形成縱裂 ,在非淬透性工件中往往形成弧裂 ,在大型非淬透工件中容易形成橫斷和縱劈。 滲碳使表層馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度（ Ms）點下降 ,可導(dǎo)至淬火時馬氏體轉(zhuǎn)變順序顛倒 ,心部首先發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而后才波及到表面 ,可獲得表層殘余壓應(yīng)力而提高抗疲勞強度。 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費資源共享 ) 第 13 頁 共 13 頁 滲碳后進(jìn)行等溫淬火可保證心部馬氏體轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行以后 ,表層組織轉(zhuǎn)變才進(jìn)行。 amp。127。使工件獲得比直接淬火更大的表層殘余壓應(yīng)力 ,可進(jìn)一步提高滲碳件的疲勞強度。 復(fù)合表面強化工藝可使表層殘余壓應(yīng)力分布更合理 ,可明顯提高工件的疲勞強度。 宋清揚 摘自 :