谈谈热处理工艺设计的几个问题（9）

伯龙马

        如题
        谈谈热处理工艺设计的几个问题（9）
        热处理的工艺参数的确定之三   

        热处理的冷却方式及其冷却速度的确定
       热处理冷却方式，根据组织转变产物的形成特点分为连续冷却和等温冷却。连续冷却使用得最为普遍，几乎在各种热处理工艺方法中都有应用。采用等温冷却方式的处理结果，组织及其性能均匀一致、应力小，但操作比连续冷却麻烦，成本也较高些。
    （1）连续冷却方式  由于采用的冷却介质不同，则冷却速度也不同，分为：
     1）连续缓慢冷却：如各种原材料及零件毛坯退火加热保温后的随炉冷却，或埋灰冷却、缓冷坑、缓冷井、缓冷炉中冷却等。
     2）连续中速冷却：如钢和铸铁正火和回火加热保温后的空冷、风冷、雾冷和高碳高合金钢制模具为减少淬火变形，加热保温后模具刃口在金属板上或埋入金属粉末中冷却等。
    3）连续快速冷却：如各种材料及零件淬火冷却和为避免回火脆性的回火加热保温后的水冷、油冷、盐碱水溶液冷和乳化液以及一定温度的熔盐、熔碱冷却等。
   4）连续负温冷却：如高碳高合金钢制机械零件和刃具、模具、量具等的冷处理在液体二氧化碳、液氨、液氧中的冷却等。
   5)连续分级冷却：有利于减小淬火应力和变形。例如，钢和铸铁淬火的先慢冷后快冷的预冷淬火；和先快冷后慢冷的淬火分级等。表2-45和表2-46所示分别为常用钢的预冷温度和高速钢分级回火与普通回火后性能比较。
                                         表1  常用钢的预冷温度
                         表2  高速钢分级回火与普通回火后性能比较
     分级淬火的分级温度，一般在所淬火钢的 Mf点以上10～20℃或Mf点以下10～20℃。
  （2）等温冷却方式  越来越多地应用于钢和铸铁材料及其零件的预备热处理和最终热处理各种工艺方法中，例如，
    1）冷作变形用的结构钢和工具钢的等温退火。常用钢的退火等温温度，如表2-7和表2-8所示。
    2）为减小变形和细化组织的等温正火。其操作为加热保温后 通入热风冷却到所处理钢的S-曲线鼻部温度（约550℃）等温保持到转变终了线后空冷。适用于某些碳素钢和低合金钢淬火返修去除内应力和细化组织，也可作为一些结构钢的最终热处理。
     3）为使零件性能强韧化和减小变形的等温淬火等。几种常用钢的淬火等温温度如表2-47所示。
                                         表3  几种常用钢的淬火等温温度
    4）索氏体化等温淬火。该工艺主要适用于含碳量（质量分数）0.6～0.9%，直径Φ0.2～Φ8.0mm的碳素钢钢丝和直径Φ1.0～6.0mm的65Mn钢丝的热处理。这些钢丝经索氏体化处理并冷拔后，绕制成弹簧不需淬火，仅经210～320℃回火即可使用。
索氏体化的等温淬火，即将符合上述牌号、规格的材料，加热到奥氏体后，在其过冷奥氏体发生珠光体型转变的下部某一温度范围等温保持一段时间，使其发生完全索氏体转变，处理后硬度一般为32～38HRC。索氏体化等温淬火是在专用的铅浴等温淬火生产线上进行的。其淬火加热温度按下式计算：
              t = [900-50ω(C)] ℃+10d℃/mm
式中，  ω(C)——钢中碳的质量分数，%。
           D ——钢丝直径，mm。
钢丝在铅浴中的等温保持时间，应确保发生完全索氏体转变。钢丝在加热炉中的加热温度和在铅浴中的等温温度均与钢丝直径和含碳量有关，如图1和图2所示。
                                                      图1  钢丝铅浴淬火温度与其含碳量及钢丝直径的关系（略）
                                                      图2  钢丝铅浴等温温度与其含碳量及钢丝直径的关系（略）

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