中碳钢顶端淬火的梯度组织的测量研究(4)

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（3）淬火

淬火是是指将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上某一温度，经保温后急速冷却以获得马氏体组织的工艺方法。从奥氏体化温度[9]，以大于临界冷却速度迅速冷却，获得要求的组织和性能。在奥氏体的区域内快冷，产生热应力是表面受压，在避免其分解的同时，也能防止零件的开裂，为了使工件得到要求的硬度和性能，工件加热后要选择合适的淬火方法。淬火时加热及保温：45#钢的最佳淬火温度在850℃左右，加热阶段，淬火前应在650℃保温一段时间，然后升到850±10℃保温1-2小时。在加热阶段，应尽量减少加热的时间，以减少工件的过度氧化。还应注意温度的保持，加热温度偏低，或保温时间不足，组织中奥氏体的碳和合金元素含量不够，甚至组织中还残存着未转变的珠光体或未溶铁素体，会导致45#钢淬火后硬度达不到；加热温度过高，或保温时间过长，造成45#钢表面脱碳[11]，导致硬度变低。45#钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度[14]，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火(高频淬火或者直接淬火)，这样就能得到需要的表面硬度。冷却：水中冷却。因45#钢淬透性低，且水淬容易有软点，故尽量采取冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后应该是淬透，而不是冷透，如果工件在盐水中冷透，可能会出现开裂现象。当水中的工件停止抖动时，即可出水空冷。工件入水后，应按照工件的几何形状，做规则运动。冷却介质也应尽量保持流动。

（4）回火

回火是指将淬火钢加热到一下某一温度，保温一定时间然后冷却到室温，使不稳定组织转变为较稳定组织的热处理工艺。回火[6]一般紧接着淬火进行，其目的是：（1）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；（2）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；（3）稳定组织与尺寸，保证精度；（4）改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

1.2.3 45#钢的淬透性

淬透性实验[3]应用最广的是末端淬火试验法，简称端淬试验。这是朱民尼与包挨季郝勒德为了试验渗碳钢层的淬透性而设计的方法，试样整体渗碳后，仅在下端面喷水冷却，然后从冷却端沿试样长度方向测量硬度，根据达到规定硬度的距离确定淬透性，也即由此来表示淬透深度。该法的要点是，将圆柱形试样加热奥氏体化以后，不是像前述所有方法那样进行整体淬火，而是从试样的端面进行水冷。然后在圆柱表面沿轴向磨出一条小平台，从水冷端开始，相隔一定距离测定硬度。显然，距水冷端越远，硬度越低。硬度随距离增加而降低的程度，决定于钢的淬透性。所以，可以根据硬度随距离增加而降低的程度来评定钢的淬透性。顶淬法提出后，即受到冷却技术界的极大重视。不久，由美国一些著名钢铁公司代表组成的一个小组对这个方法进行了标准化，主要对试样进行了改进。标准化试样的直径未变，但取消了水冷端的凸缘。设计凸缘的目的是防止喷水飞溅而冷却侧面。实践证明，它不但起不到防止飞溅的作用，而且容易导致试样淬裂。同时，标准化后的试样长度从原来的3in增长到4in。实验表明，在距离冷端2in以内，3in试样和4in试样的结果是一致的，只是2.5in以后，对于某些钢种结果将略有差别。端淬实验法的提出是淬透性技术发展中一项突破性进展，初步解决了以往淬透性试验工作量大、重视性差和数据交流困难等主要问题，从而使淬透性试验能够正式成为钢材生产和使用中的常规试验。现在，标准端淬试验法已广泛应用于理想临界直径D为25-50mm中等淬透性钢。各工业化国家都制定了端淬试验标准，其试样规格和试验参数[12]基本接近。后来，国际标准化组织ISO将端淬法列为国际标准ISO642-79.我国60年代，依据前苏联国家标准制订了GB225-63“结构钢末端淬透性试验法”，80年代等效采用ISO642-79，发布了新的国家标准GB225-88“钢的淬透性末端淬火试验法”。