热处理工艺与设备：钢的表面淬火PPT教学课件.pptx

第5章钢的表面淬火;5.1表面淬火的定义、目的及分类;5.1表面淬火的定义、目的及分类;;5.2快速加热淬火对相变的影响;1．对相变点的影响

如图4-1所示，提高加热速度将使Ac3、Acm线升高。当加热速度大于200℃/s，在靠近低碳钢一侧的Ac3线和大于共析成分的高碳钢的Acm线均趋向于平缓。

提高加热速度对Ac1的升高将是有限的，即使以106℃/s的速度加热，Ac1仅升高到840℃。但加热速度对转变终了温度Ac3有显著影响，随加热速度的升高Ac3逐渐增大。这是由于碳扩散控制的相变在高速加热条件下过渡到无扩散相变特征。试验表明，在亚共析钢中当加热速度大于l05～l06℃/s时，Ac3约为1130℃，几乎与含碳量无关，这说明在超高速加热条件下可以无扩散地完成α-Fe向γ-Fe的转变。

;图5-1加热速度对Ac3，Acm的影响;2．对奥氏体晶粒度的影响

提高相变加热速度将使奥氏体起始晶粒显著细化，其???界晶核尺寸rk可达1.5～2.0nm，当奥氏体在α相亚结构边界成核时，其晶核尺寸仅是亚结构边界宽度的1/10～1/15，形成极细的起始晶粒，并由于在较高速度加热下起始晶粒不易长大，从而使奥氏体晶粒细化。此外，所形成的奥氏体晶粒内部因受热应力与组织应力的作用，形成了许多位错胞。

非平衡组织（马氏体、贝氏体)在以不同速度加热到Ac1温度以上时，可以形成针状奥氏体或粒状奥氏体，但在不同材料中这两类奥氏体形成的条件并不完全一致。;3．对奥氏体均匀化的影响

快速加热条件下形成的奥氏体，其含碳量依加热速度提高而偏离其平均成分，形成不均匀的奥氏体区。此外由于大部分合金元素在碳化物中富集，从而使合金元素在快速加热时更难固溶于奥氏体并不易均匀化。

原始组织对奥氏体均匀化有很大影响。在相同加热速度下，退火组织要求奥氏体化温度最高，调质组织次之，淬火组织最低。由此可知，正确选择表面淬火前的预先热处理（调质、正火）使碳化物或自由铁素体分布均匀细小，将有利于快速加热时这些相的溶解及奥氏体的均匀化。

;4．对过冷奥氏体转变的影响

1）改变马氏体点

由于存在较多的未溶碳化物及碳在奥氏体内的不均匀分布，改变了马氏体点（Ms、Mf）及马氏体组织形态。如对共析钢以500℃/s速度加热淬火的实验表明，加热到1000℃时奥氏体中含碳量可达到共析成分，Ms为210℃，以同样速度加热到880℃奥氏体的含碳量仅为0.6％，Ms点提高到240℃。随着奥氏体含碳量降低，Ms点升高、淬火钢中板条马氏体数量增多。;4．对过冷奥氏体转变的影响

2）形成低碳马氏体及高碳马氏体

由于亚共析钢中铁素体与珠光体之间已存在碳的不均匀性，因此在快速加热时，特别在加热温度较低条件下，钢中存在着两种浓度的奥氏体，即原铁素体领域形成的低碳奥氏体及原珠光体领域形成的高碳奥氏体。这种大体积的不均匀性在淬火后可以明显看到两种类型的马氏体组织，即低碳马氏体（因发生自回火腐蚀后呈黑色）及高碳马氏体（腐蚀后呈白亮色）。

;5．对回火转变的影响

由于快速加热淬火的表层多为板条马氏体，并且马氏体成分不均匀，在淬火过程中低碳马氏体区易发生自行回火，为此，回火温度一般应比普通回火略低。在相同回火温度下高频加热淬火回火后一般较在炉中加热淬火回火的硬度值要高，而中碳钢在200℃以上回火则炉中加热淬火回火的硬度值较高。;5.3表面淬火后的组织与性能;图.45钢感应加热温度与淬火后组织和硬度的关系;想一想：45钢感应淬火前状态（正火或调质）对硬度和组织有什么样的影响？;5.3.2表面淬火后有效硬化层深度的测定

国际上已统一采用ISO3754标准（钢—火焰淬火或感应淬火后有效硬化层深度的测定）。

我国于1984年参照国际标准，拟定了我国的“钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定方法”标准。该标准规定：

在感应加热或火焰加热淬火后有效硬化层深度（DS）是从零件表面到维氏硬度等于规定值（又称为界限或极限硬度）的那一层之间的距离。硬度的测量是在9.8N（Kgf）的负荷下进行，因之被测的硬化层一般不小于0.3mm（0.3mm可参照标准采用小负荷）。极限硬度是零件所要求最小表面硬度的函数，可由下式确定：

(HV)HL=0.8×(HV)MS

式中(HV)MS为零件要求的最小表面硬度。;有效硬化层深度（DS)的测量是在沿淬硬面垂直切断的磨光平面上进行。压痕距表面不得小于0.15mm，压痕之间距离为0.1mm，由绘制的层深-硬度分布曲线上求得DS之值。

旧标准沿袭面积分数为50％马氏体做为评价标准，其准确性、重复性、可靠性都差，不能做为控制产品质量的可靠依据。硬度法