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1、鋼的淬火回火工藝參數(shù)的確定作者：長江挖掘機(jī)廠1前言淬火是強(qiáng)化材料最有效的熱處理工藝方法，其工藝參數(shù)的選擇直接影響著材料的性能。這就要求熱處理工作者不斷創(chuàng)新，改進(jìn)工藝，有效地發(fā)揮出材料的潛力，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。本文簡述了鋼的淬回火工藝參數(shù)的確定及量化依據(jù)。2淬火加熱溫度按常規(guī)工藝，亞共析鋼的淬火加熱溫度為Ac3＋（30～50℃）；共析和過共析鋼為Ac1＋（30～50℃）；合金鋼的淬火加熱溫度常選用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）；高合金鋼含有大量高熔點(diǎn)碳化物，要增大奧氏體化程度，淬火加熱溫度更高，有些已達(dá)到接近熔點(diǎn)
2、的程度。為了達(dá)到鋼所要求的不同性能，淬火加熱溫度正在向高或低兩個方面發(fā)展。亞溫淬火就是將淬火溫度降至Ac3點(diǎn)以下5～10℃的α＋γ兩相區(qū)，在保留大約10%～15％未溶鐵素體狀態(tài)進(jìn)行淬火，在保證強(qiáng)度及較高硬度的同時，塑性、韌性得到改善，淬火變形或開裂明顯減少，回火脆性也有所減弱。現(xiàn)已作為一種新的成熟工藝已獲得國內(nèi)外熱處理工作者的共識。此外，還有人發(fā)現(xiàn)［1］，以40Cr鋼為代表的亞共析鋼在Ac3點(diǎn)處有硬化峰出現(xiàn)，此溫度淬火不僅可獲得最高的硬度，且各項(xiàng)力學(xué)性能也為最佳值，掌握得當(dāng)能充分發(fā)揮鋼的潛力。與其相反，提高某些鋼的淬火溫度也
3、可獲得預(yù)想不到的結(jié)果。如熱模具鋼5CrMnMo、5CrNiMo鋼的淬火溫度由傳統(tǒng)的860℃提高至920℃（高出30～80℃）［2］，加速了碳化物的溶解，增加了馬氏體中的合金含量，組織均勻?？梢垣@得大量的高位錯馬氏體，斷裂韌度大大提高，紅硬性更為優(yōu)異，其使用壽命成倍提高。又如，H13鋼淬火溫度由1050℃提高至1100℃時，奧氏體晶粒并不明顯長大，由于碳化物溶解加速，奧氏體中含碳及合金元素增多，其結(jié)果使δb、δ0.2（室溫和500℃）及熱疲勞性能提高，有利于延長H13鋼的模具使用壽命［3］。隨著對亞共析鋼所要求的性能而異，其淬
4、火溫度的選擇有很大的靈活性。但是不論提高或是降低溫度，均是以鋼的臨界點(diǎn)Ac3為主要依據(jù)。因此，正確掌握鋼的Ac3點(diǎn)極其重要。近年來，熱處理工作者發(fā)展了Ac3點(diǎn)計(jì)算模型［4］。近年來，引進(jìn)或國內(nèi)新開發(fā)的工程機(jī)械斗齒用低合金耐磨鋼，如ZG30CrMn2SiReB鋼為亞共析鋼［5，6］，為發(fā)揮鋼的潛力，獲得耐磨性和一定的強(qiáng)韌性，所采用的淬火溫度均高于傳統(tǒng)溫度90～120℃。這說明，鋼的淬火溫度對不同鋼種和所要求的性能是有很大差別，不能一概而論，必須跳出傳統(tǒng)的約束。高合金鋼的淬火溫度同樣也有很大變動，由定性逐步向定量化過渡，使所選擇
5、的淬火溫度更切合實(shí)際。有人提出平衡碳的概念［6］，并由此決定正常淬火溫度。平衡碳CS＝0.033wW＋0.063wMo＋0．06wCr＋0．2wV鋼的碳飽和度A為鋼中實(shí)際碳量C實(shí)與平衡碳CS之比，即A＝C實(shí)／CS。由計(jì)算出的不同A值來決定所對應(yīng)的最佳淬火溫度，可獲得滿意的質(zhì)量要求。也有人提出以碳化物溶解溫度為依據(jù)，決定高速鋼淬火溫度的方法，即TS（°F）＝2310－200wC＋40wV＋8wW＋5wMo±12T淬（°F）＝TS－（35～50）用于制作模具的高速鋼，在要求一定耐磨性的同時，還要具備一定的韌性，所選擇的加熱溫度要
6、比傳統(tǒng)的低，一般按下式?jīng)Q定［7］：W18Cr4V鋼T（℃）＝1260－（64－HRC值）×10（2）W6Mo5Cr4V2鋼T（℃）＝1190－（64－HRC值）×10（3）式中HRC——為模具要求硬度值。3加熱時間為了降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，縮短加熱時間是有效而簡便的方法。經(jīng)大量測試對比發(fā)現(xiàn)，確定加熱時間的傳統(tǒng)方法存在一些問題。有人試驗(yàn)提出表1所示加熱時間更適合于實(shí)際，比傳統(tǒng)加熱時間明顯減少。表1按τ＝kW計(jì)算保溫時間推薦的W值工件形狀W／cmk／min.cm－1柱狀板狀管狀（1／6～1／4）D（1／6～1／2）B（1／
7、4～1／2）δ7710注：鹽爐加熱用。D、B、δ分別為工件直徑、板厚和管壁厚對于大截面工件的加熱時間，有人認(rèn)為截面大的工件達(dá)到淬火效果也僅是一定深度，在加熱時完全熱透，不僅延長時間、浪費(fèi)能源，而且冷卻過程要散失的熱量相對增多，其冷卻強(qiáng)度下降，使實(shí)際淬火效果變差。測試發(fā)現(xiàn)，奧氏體相變一般不超過幾分鐘，所以加熱時間以保證工件截面內(nèi)外溫度一致為準(zhǔn)，有人以此為依據(jù)提出零保溫的新概念，現(xiàn)已逐步被人們所接受。4冷卻為了使鋼淬火冷卻更適宜，選擇介質(zhì)及冷卻強(qiáng)度應(yīng)依據(jù)鋼的臨界冷卻速度。熱處理工作者導(dǎo)出了不同類型的計(jì)算式或模型，具有代表性的如下
8、式：［8］(1)獲得馬氏體的臨界冷卻速度lgv1＝9.81－（4.26wC＋1.05wMn＋0.54wNi＋0.5wCr＋0.66wMo＋0.00183PA）（2）獲得貝氏體的臨界冷卻速度lgv2＝10.17－（3.08wC＋1.07wMn＋0．70wNi＋0.57wCr＋1.58wMo＋
