【導讀】后，又以不同速度冷卻的一種工藝。形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內在質量，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)中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復。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容。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農具的重要工藝。公元前六世紀，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。隨著淬火技術的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對淬火質量的影響。處理工藝初步奠定了理論基礎。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。的保護方法，以避免加熱過程中金屬的氧化和脫碳等。進一步淬火作組織準備。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力隨尺寸的增大實際冷卻速度減慢 ,熱應力減小 ,amp。127。組織應力隨尺寸的增大而增加 ,最后形成以組織應力為主的拉應力作用在工件表面的作用特點造成的。并與冷卻愈慢應力愈小的傳統(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法盡 量減小截面內外馬氏體轉變的不等時性。僅僅實行馬氏體轉變區(qū)內的緩冷卻不足以預防縱裂的形成。一般情況下只能產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 (包括馬氏體轉變區(qū)內 )本身 ,而是淬火件局部位置 (由幾何結構決定 ),在高溫臨界溫度區(qū)內的冷卻速度顯著減緩 ,因而沒有淬硬所致 amp。127。產生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈 ,是由以熱應力為主要成份的殘余拉應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往外擴展而造成的。為了避免這類裂紋產 生，往往使用水 油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內的快速冷卻 ,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織 ,amp。127。而從內應力的角度來看 ,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 ,從而達到減小應力值和最終抑制淬裂的目的。 三、殘余壓應力對工件的影響 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 件的應力分布 ,在工件表面層獲得較大的殘余壓應力 ,amp。127。提高工件的疲勞強度。如果在滲碳后再進行等溫淬火將會增加表層殘余壓應力 ,使疲勞強度得到進一步的提高。有人對 35SiMn2MoV鋼滲碳后進行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應力進行過測試其 結果如表 1 熱處理工藝 殘余應力值（ 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力值 從表 1 的測試結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力。等溫淬火后即使進行低溫回火 ,其表面殘余壓應力，也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個結論 ,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力更高 ,從表面層殘余壓應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變的開始轉變溫度（ Ms） ,比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度（ Ms）低。這就是說在淬火過程中往往是心部首先產生馬氏體轉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的馬氏體開始轉變點（ 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變 的體積膨脹起嚴重的壓制作用。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 ,表層產生馬氏體轉變 ,引起表層體積的膨脹。但心部此時早已轉變?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力。 amp。127。而在滲碳后進行等溫淬火時，當等溫溫度在滲碳層的馬氏體開始轉變溫度（ Ms）以上 ,心部的馬氏體開始轉變溫度（ amp。127。Ms）點以下的適當溫度等溫淬火 ,比連續(xù)冷卻淬火更能保證這種轉變的先后順序的特點 (amp。127。即保證表層馬氏體轉變僅僅產生于等溫后的冷卻過程中 )。 amp。127。當然 滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時間對表層殘余應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力進行過測試 ,其結果如表 2。 由表 2 可知在 260℃ 行動等溫比在 320℃ 等溫的表面殘余應力要高出一倍多 表 2。 35SiMn2MoV 鋼不同等溫溫度的表面殘余應力 可見表面殘余應力狀態(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 鐘的殘余應力進行過測試。 2 分鐘后殘余壓應力為 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力變化不大。 從上面的討論表明 ,滲碳層與心部馬氏體轉變的先后順序對表層殘余應力的大小有重要影響。滲碳后的等溫淬火對進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變溫度（ Ms）點的表面化學熱處理如滲碳、氮化、氰化等都為造成表層殘余壓應力提供了條件 ,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變點（ Ms） ,淬火后獲得了較高的表層殘余壓應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力之故。此外 ,amp。127。從獲得表層殘余壓應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力分布 ,而復合的表面強化工藝則可以有效的改善表層殘余應力的分布。如滲碳淬火的殘余應力一般在表面壓應力較低 ,最大壓應力則出現(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力很高 ,但殘余壓應力層很溥 ,往里急劇下降。如果采用滲碳 amp。127。氮化復合強化工藝 ,則可獲得更合理的應力分布狀態(tài)。 amp。127。因此表面復合強化工藝 ,如滲碳 氮化 ,滲碳 amp。127。高頻淬火等 ,都是值得重視的方向。 根據上述討論可得出以下結論 。 熱處理過程中產生的應力是不可避免的 ,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。 當熱應力占主導地位時應力分布為心部受拉表面受壓 ,當組織應力占主導地時應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變溫度（ Ms）點下降 ,可導至淬火時馬氏體轉變順序顛倒 ,心部首先發(fā)生馬氏體轉變而后才波及到表面 ,可獲得表層殘余壓應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 滲碳后進行等溫淬火可保證心部馬氏體轉變充分進行以后 ,表層組織轉變才進行。 amp。127。使工件獲得比直接淬火更大的表層殘余壓應力 ,可進一步提高滲碳件的疲勞強度。 復合表面強化工藝可使表層殘余壓應力分布更合理 ,可明顯提高工件的疲勞強度。 宋清揚 摘自 :