淬火工艺(刀具淬火液配方)

淬火工艺都有哪些方式方法?淬火的淬火淬火方式:1、单介质淬火工件在一种介质中冷却,工艺如水淬、刀具油淬。液配优点是淬火淬火操作简单,易于实现机械化,工艺应用广泛。刀具缺点是液配在水中淬火应力大,工件容易变形开裂;在油中淬火,淬火淬火冷却速度小,工艺淬透直径小,刀具大型工件不易淬透。液配2、淬火淬火双介质淬火工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右,工艺再在一种冷却能力较弱的刀具介质中冷却,如:先水淬后油淬,可有效减少马氏体转变的内应力,减小工件变形开裂的倾向,可用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻,转换过早容易淬不硬,转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点,发展了分级淬火法。3、分级淬火工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火,盐浴或碱浴的温度在Ms点附近,工件在这一温度停留2min~5min,然后取出空冷,这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的,是为了使工件内外温度较为均匀,同时进行马氏体转变,可以大大减小淬火应力,防止变形开裂。分级温度以前都定在略高于Ms点,工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改进为在略低于Ms点的温度分级。实践表明,在Ms点以下分级的效果更好。例如,高碳钢模具在160℃的碱浴中分级淬火,既能淬硬,变形又小,所以应用很广泛。4、等温淬火工件在等温盐浴中淬火,盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms),工件等温停留较长时间,直到贝氏体转变结束,取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢,目的是为了获得下贝氏体,以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。淬火工艺方法淬火工艺规范包括1)淬火加热方式、2)加热温度、3)保温时间、4)冷却介质及冷却方式等。确定工件淬火规范的依据是工件图纸及技术要求,所用材料牌号,相变点及过冷奥氏体等温或连续冷却转变曲线,端淬曲线,加工工艺路线及淬火前的原始组织等。只有充分掌握这些原始材料,才能正确地确定淬火工艺规范。一、淬火加热方式及加热温度的确定原则 淬火一般是最终热处理工序。因此,应采用保护气氛加热或盐炉加热。只有一些毛坯或棒料的调质处理(淬火、高温回火)可以在普通空气介质中加热。因为调质处理后尚须机械切削加工,可以除去表面氧化、脱碳等加热缺陷。但是随着少、无切削加工的发展、调质处理后仅是一些切削加工量很小的精加工,因而也要求无氧化,脱碳加热。 淬火加热一般是热炉装料。但对工件尺寸较大,几何形状复杂的高合金钢制工件,应该根据生产批量的大小,采用预热炉(周期作业)预热,或分区(连续炉)加热等方式进行加热。1:淬火加热温度: 淬火加热温度,主要根据钢的相变点来确定。对亚共析钢,一般选用淬火加热温度为Ac3+(30—50℃),过共析钢则为Ac1+(30—50℃)。之所以这样确定,因为对亚共析钢来说,若加热温度低于Ac3,则加热状态为奥氏体与铁素体二相组成,淬火冷却后铁素体保存下来,使得零件淬火后硬度不均匀,强度和硬度降低。比Ac3点高30—50℃的目的是为了使工件心部在规定加热时间内保证达到Ac3点以上的温度,铁素体能完全溶解于奥氏体中,奥氏体成分比较均匀,而奥氏体晶粒又不致于粗大。对过共析钢来说,淬火加热温度在Ac1~Ac3之间时,加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物,淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳物。这种组织不仅有高的强度和硬度、高的耐磨性,而且也有较好的韧性。如果淬火加热温度过高,碳化物溶解,奥氏体晶粒长大,淬火后得到片状马氏体(孪晶马氐体),其显微裂纹增加,脆性增大,淬火开裂倾向也增大。由于碳化物的溶解,奥氏体中含碳量增加,淬火后残余奥氏体量增多,钢的硬度和耐磨性降低。高于Ac1点30—50℃的目的和亚共析钢类似,是为了保证工件内各部分温度均高于Ac1。2:注意:确定淬火加热温度时,尚应考虑工件的形状、尺寸、原始组织、加热速度、冷却介质和冷却方式等因素。 在工件尺寸大、加热速度快的情况下,淬火温度可选得高一些。因为工件大,传热慢,容易加热不足,使淬火后得不到全部马氏体或淬硬层减薄。加热速度快,工件温差大,也容易出现加热不足。另外,加热速度快,起始晶粒细,也允许采用较高加热温度。在这种情况下,淬火温度可取Ac3+(50—80℃),对细晶粒钢有时取Ac3+100℃。对于形状较复杂,容易变形开裂的工件,加热速度较慢,淬火温度取下限。 考虑原始组织时,如先共析铁素体比较大,或珠光体片间距较大,为了加速奥氏体均匀化过程,淬火温度取得高一些。对过共析钢为了加速合金碳化物的溶解,以及合金元素的均匀化,也应采取较高的淬火温度。例如高速钢的Ac1点为820—840℃,淬火加热温度高达1280℃。 考虑选用淬火介质和冷却方式时,在选用冷却速度较低的淬火介质和淬火方法的情况下,为了增加过冷奥氏体的稳定性,防止由于冷却速度较低而使工件在淬火时发生珠光体型转变,常取稍高的淬火加热温度。二、淬火加热时间的确定原则 淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度,并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。因此,淬火加热时间包括升温和保温两段时间。在实际生产中,只有大型工件或装炉量很多情况下,才把升温时间和保温时间分别进行考虑。一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热时间。当把升温时间和保温时间分别考虑时,由于淬火温度高于相变温度,所以升温时间包括相变重结晶时间。保温时间实际上只要考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需时间即可。在具体生产条件下,淬火加热时间常用经验公式计算,通过试验最终确定。常用经验公式是 式中 T ——加热时间,(min); a——加热系数,(min/mm); K——装炉修正系数; D——零件有效厚度(mm)。 加热系数口表示工件单位厚度需要的加热时间,其大小与工件尺寸、加热介质和钢的化学成分有关。装炉量修正系数X是考虑装炉的多少而确定的。装炉量大时,K值也应取得较大,一般由实验确定;工件有效厚度D的计算,可按下述原则确定:圆柱体取直径,正方形截面取边长,长方形截面取短边长,板件取板厚,套筒类工件取壁厚,圆锥体取离小头2/3长度处直径,球体取球径的0.6倍作为有效厚度D。三、淬火介质及冷却方式的选择与确定 淬火介质的选择,首先应按工件所采用的材料及其淬透层深度的要求,根据该种材料的端淬曲线,通过一定的图表来进行选择。其选择方法已在本章淬透性一节讲述。若仅从淬透层深度角度考虑,凡是淬火烈度大于按淬透层深度所要求的淬火烈度的淬火介质都可采用。但是从淬火应力变形开裂的角度考虑,淬火介质的淬火烈度愈低愈好。综合这两方面的要求,选择淬火介质的第一个原则应是在满足工件淬透层深度要求的前提下,选择淬火烈度最低的淬火介质。