南京洲聯(lián)

碳素工具鋼淬火工藝
    碳素工具鋼制工件，可根據(jù)具體情況來(lái)選用冷卻液。因?yàn)樗拇阃感缘?，一般小直徑工件可以用普通機(jī)械油淬火，淬火時(shí)動(dòng)作要迅速，免得在入油前，因奧氏體在高溫發(fā)生部分轉(zhuǎn)變而達(dá)不到所要求的高硬度。有些工件如果硬度要求較低，油淬也能達(dá)到要求，就可以用油淬以減少變形和開(kāi)裂。如果普通機(jī)械油淬火達(dá)不到硬度要求，可以用快速淬火油淬火。直徑在15～18毫米的在水中可以淬透，但容易產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力和變形。直徑更大，即使在水或鹽、堿水溶液中也難淬透，淬硬層也較薄，從淬硬層過(guò)渡到未淬硬的內(nèi)層，其硬度發(fā)生陡降，即過(guò)渡層很薄，故淬火時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，并易形成弧形裂紋，對(duì)于有些工件，它們只求有硬的表面，存在未淬硬的心部反而對(duì)保持高韌性有利，故直徑大至18～30毫米的工件，仍可采用快速淬火油、冷速介于水-油之間的水溶性淬火液或分級(jí)淬火的方法。

以T8鋼淬火工藝為例
    從圖中T8鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖分析，若得到完全馬氏體，在整個(gè)冷卻過(guò)程中，在500-600℃左右的范圍，要求冷速達(dá)到最大值，冷速大于等于臨界點(diǎn)，不和S曲線的鼻尖處相交。在此處冷速越慢，發(fā)生鐵素體析出或非馬氏體組織的形成，馬氏體組織越少。為了減少變形和防止開(kāi)裂，要求淬火介質(zhì)在Ms點(diǎn)以下的冷卻速度緩慢。

    從圖中3種淬火液的冷卻特性對(duì)比可以看出，10%PQP此濃度的冷卻特性最接近快速淬火油，在500-600℃左右，冷速達(dá)到最大值，并且在300℃以下的冷卻速度很小。對(duì)非等溫分級(jí)淬火，或代替油直冷淬火的碳素工具鋼，可采用PQP淬火介質(zhì)，根據(jù)工件的有效直徑或厚度、以及淬火要求，可通過(guò)濃度的調(diào)節(jié)，控制500-600℃左右的冷卻速度，以及制定其他熱處理工藝來(lái)完成淬火目的。PQP淬火介質(zhì)的特點(diǎn)是，300℃以下的冷卻速度很小，在中溫區(qū)600℃左右通過(guò)濃度的調(diào)節(jié)，能獲得普通淬火油至2～3倍淬火油的冷速，低溫區(qū)（300℃）時(shí)的冷速接近油的冷卻速度，Ms點(diǎn)以下的冷卻速度緩慢，使工件在獲得更高淬火硬度的同時(shí)減少變形和防止開(kāi)裂。

碳素工具鋼常見(jiàn)的淬火缺陷：
淬火過(guò)程中有可能出現(xiàn)的缺陷有淬火變形，開(kāi)裂及硬度不足等等。
一、淬火變形及開(kāi)裂，其形成原因可能有
1， 原材料有嚴(yán)重的網(wǎng)狀滲碳體，粗片狀珠光體，嚴(yán)重的表面脫碳，鍛造時(shí)過(guò)熱或工件具有很大的機(jī)械加工應(yīng)力。
2， 淬火溫度過(guò)高，加熱速度太快，淬火加熱時(shí)脫碳。
3， 淬火介質(zhì)選擇不當(dāng)。
4， 淬火后末及時(shí)回火，返修的淬火工件中間未經(jīng)退火。
5， 工件形狀復(fù)雜，斷面尺寸變化突然，淬火時(shí)未采取相應(yīng)的防護(hù)措施。
二、針對(duì)這些原因，采取防止變形開(kāi)裂的措施為
1， 對(duì)存在嚴(yán)重網(wǎng)狀二次滲碳體或片狀滲碳體的工件，進(jìn)行正火及重新球化退火以改善原始組織。形狀復(fù)雜或加工應(yīng)力大的工件，可先進(jìn)行高溫回火，以去除應(yīng)力。
2， 正確選擇淬火加熱溫度，形狀復(fù)雜的工件應(yīng)預(yù)熱，選擇較低的加熱溫度或加熱出爐后預(yù)冷再淬火。
3， 尺寸較小的工件，形狀復(fù)雜或硬度要求不太高的工件，應(yīng)盡量用油或冷卻強(qiáng)度較弱的淬火介質(zhì)。
4， 淬火后及時(shí)回火，返修的淬火工件中間要退火。
5， 對(duì)某些工件，采用專(zhuān)用淬火壓床、特殊的淬火夾具及回火夾具。
三、淬火后硬度低于所要求的硬度，其原因可能為
1， 淬火加熱溫度過(guò)低或保溫時(shí)間不夠。
2， 冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)。
3， 原材料脫碳層未除盡或淬火加熱時(shí)脫碳。
4， 淬火出爐后，在空氣中停留時(shí)問(wèn)過(guò)長(zhǎng)。
針對(duì)這些原因應(yīng)采取相應(yīng)預(yù)防措施。對(duì)已造成硬度不足的工件，除因脫碳面無(wú)法補(bǔ)救外，其他均可按正確工藝重新淬火，但事先必須退火以防止工件的開(kāi)裂。

合金工具鋼淬火工藝
以9SiCr鋼為例
    9SiCr鋼等溫淬火可使熱應(yīng)力和組織應(yīng)力減至最小，并大大減少工具的變形，當(dāng)在870～875℃加熱時(shí)，Ms點(diǎn)約為170℃，選擇的等溫溫度為180℃左右，停留30～60分鐘后空冷。等溫停留時(shí)，部分奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，從而使鋼的硬度、強(qiáng)度和韌性得到良好的配合，并保證工具有良好的耐磨性。等溫溫度過(guò)高，硬度和強(qiáng)度會(huì)急劇下降，而溫度過(guò)低，將得不到所需的部分下貝氏體量。在一定的淬火加熱溫度下，等溫溫度的高低會(huì)影響隨后空冷時(shí)形成的馬氏體的數(shù)量；
    適當(dāng)?shù)牡葴貢r(shí)問(wèn)，可使鋼具有最高的強(qiáng)度和塑性，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則硬度、機(jī)械性能都下降．這是因?yàn)橄仑愂象w和殘余奧氏體量增加的緣固。9SiCr鋼等溫淬火后的金相組織為：馬氏體+下貝氏體+殘余奧氏體+殘留合金滲碳體。
    9SiCr鋼制工件也可采用分級(jí)淬火和直接油淬或冷速介于水-油之間的水溶性淬火液。分級(jí)溫度為180℃左右，停留時(shí)間視工件大小而定，一般為2～5分鐘。在相同的淬火加熱溫度下，油淬要比分級(jí)淬火的硬度稍高。 870～875℃加熱油淬，其殘余奧氏體的含量約為8～10％。油淬和分級(jí)淬火后的組織應(yīng)該是馬氏體+殘留合金滲碳體+殘余奧氏體。采用冷速介于水-油之間的水溶性淬火液，馬氏體過(guò)渡區(qū)的冷速要求竟可能小，使組織應(yīng)力減至最小，減少工具的變形。

    從圖中9SiCr鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖分析，若得到完全馬氏體，在整個(gè)冷卻過(guò)程中，在600℃左右的范圍，要求冷速達(dá)到最大值，冷速大于等于臨界點(diǎn)，不和S曲線的鼻尖處相交。在此處冷速越慢，發(fā)生鐵素體析出或非馬氏體組織的形成，馬氏體組織越少。此類(lèi)鋼淬透性好，要求Ms點(diǎn)以下的冷卻速度緩慢，可減少變形和防止開(kāi)裂。

    對(duì)非等溫分級(jí)淬火，或代替油淬火的9SiCr，可采用PQP淬火介質(zhì)，10%PQP濃度的冷卻特性接近于快速淬火油。在生產(chǎn)中可根據(jù)工件的有效直徑或厚度、以及淬火要求，通過(guò)濃度的調(diào)節(jié)，控制600℃左右的冷卻速度，以及制定其他熱處理工藝來(lái)完成淬火目的。PQP淬火介質(zhì)的特點(diǎn)是，300℃以下的冷卻速度很小，接近于淬火油，在中溫區(qū)600℃左右能獲得普通淬火油至2～3倍淬火油的冷速，使工件在獲得更高淬火硬度的同時(shí)減少變形和防止開(kāi)裂。PQP淬火介質(zhì)同樣適用于9Mn2V、CrWMn等合金工具鋼的淬火。