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01 前言 02 淬火加热温度和淬火温度的差异 03 加热时间和保温时间的差异 04 冷却方法和冷却效果的差异 05 淬火液的冷却能和硬化能的差异 06 淬火表面硬度和淬透深度的差异 07 结束语 01 前言
热处理中有许多知识点容易让人产生混淆，不知大家在日常的工作中是否有注意到？ 本期内容整理了5个热处理易混淆知识，以供大家参考。 淬火加热温度与淬火温度的差异
在现场通常说淬火加热温度800℃，或说在800℃淬火，你考虑过这是什么意思吗？所谓淬火加热温度就是把淬火温度设为800℃，并在此温度下加热；也可以说是加热温度为800℃。而后者所谓800°C淬火，则淬火时温度为800℃，也就是说零件投入淬火液时的温度为800℃，为此，估计到从加热炉取出再拿到淬火槽的一小段时间内温度有所下降，应按所降的那部分提高加热温度。 也就是说设定的淬火加热温度应为800℃+α。例如，若温度下降100℃，则淬火加热温度为800℃+100℃=900℃，投入淬火液的温度正好是800℃，这可解释为800℃淬火。可见，淬火加热温度为800℃和淬火温度为800℃，两者的含义是不大相同的。 因此，为了防止误解，不使用淬火加热温度这个词，最好区分为奥氏体化温度(Ta)和淬火温度(Tq)。奥氏体化温度是淬火的最高加热温度，淬火温度为投入淬火液时的温度，两者必须分淸。最近学会等组织都不使用淬火加热温度这个词，而用奥氏体化温度这个名诃，这也是世界性的倾向。但是淬火温度这个词还不大使用，重要的是Ta和Tq分开用。 从各种实验可看到，Ta和Tq之间约有100℃的温差。因此，只要在奥氏体化温度加热，从炉子取出后就没有必要忙乱地投入油或水中。敏捷地淬火可以说是一个窍门！这种作法叫做延迟淬火。难怪把淬火的热曲线改成如图1（b）那样。
图1 淬火的热曲线 奥氏体化温度TA依钢化学成分的差异而不同，大致倾向如表1所示。 表1 每添加元素1%时TA的变动
加热时间和保温时间的差异
在热处理作业中都严格规定加热温度，但保温时间却规定得非常草率，也就是说，淬火的保温时间，很早以前所说的“一英寸（2.54毫米）见方需30分钟”已被公认。产品目录和教科书都是这样写的。因此大件的保温时间长，小件保温时间短乃是常识。按照这个说法果真好吗？ 大件升温时间长，小件升温时间短，热处理温度（例如淬火温度）达到后的保持时间，大件与小件无区别，应该是一定的。自然这是处理件内外达到该温度后的时间（参照图 2）。为了检査是否达到正确的淬火温度，通常根据温度计（温控表）的指示，但必须注意这是热电偶端部温度，而不是处理件的温度。处理件越大，零件的装入量越多，温度计的指示温度和处理件的实际温度相差就越大，也即产生加热迟滞时间。
图2 升温、保温和加热时间的关系 升温时间t3＞t1；加热时间t4＞t2； 升温时间+保温时间=加热时间 T1+t=t2 T3+t=t4 说起来，淬火是把奥氏体化了的物件快速冷却并使之硬化的操作。钢相变为奥氏体时，合金结构钢（珠光体系）只用瞬时（変为奥氏体所需时间为零），只要转变成奥氏体，淬火第一阶段就完成了，何必要一英寸见方保温30分钟呢？处理件心部已转变成奥氏体再淬火，是妥当的。也即保温时间最好为零，见图3（a）（高频淬火与此相同）。
图3 淬火的热循环 与此相反，工具钢（碳化物系）的基体相变为奥氏体后， 此奥氏体中有约50~70%的初析碳化物不固溶，那么淬火就不硬化，所以必须有一些保温时间。然而，即使这样，“一英寸见方需30分钟”也太长，充其量10分钟左右就够了，见图3（b）。当然，根据碳化物的种类、形状、数量、分布状态等，保温时间多少应有些变动，总之： 加热升温时间=f（被处理件的大小） 淬火保温时间=f（钢质） 其中： 合金结构钢（珠光体系）=0 工具钢（碳化物系）=约10分钟 04 冷却方法和冷却效果的差异
在热处理中，冷却方法很重要。冷却的快慢能使钢变软或变硬。冷却介质叫冷却剂，包括空气、油、水等各种各样的介质。 一般，空气的冷却速度慢，其次是油，冷却速度快的是水。但是由冷却剂所致的冷却效果并非绝对的，可因处理件的大小而变化。冷却剂的冷却速度是固有的，而冷却剂对处理件的冷却效果却因零件的大小而有差异。也就是，热处理的冷却方法和冷却效果是两回事。冷却方法是从冷却剂来看冷却，而冷却效果是从处理件来看冷却。即使冷却方法相同， 冷却效果也不一样。热处理中，重要的不是如何冷却，而是如何获得好的冷部效果。两者不可混淆。 正火的定义是在大气中放冷（空冷），但是，小件放冷和大件放冷的冷却速度不同，即冷却效果不同。因此，从表面上看，放冷做到形式上的正火，但实质很不相同。小件的放冷，因技术上的不当可能会变成空气淬火；反之，大件的放冷，有成为退火的可能。因此，小件进行正火时，须用坑冷或加盖冷却；反之，大件如不用电扇等吹风冷却则得不到正火的效果，仅是形式上的冷却将得不到热处理的效果。 淬火与此相同。虽说同是油泠，但大件与小件的冷却效果却不同，因此，淬火硬化程度也是变化的。小件即使用油淬，也同水淬一样能淬透，但大件用油淬只得到像正火程度那样的冷却效果，淬不透。这样考虑可以明白：虽说水冷得快，油冷得慢，空气冷得更慢，但这个快慢不是绝对的，它同处理件的大小有关.。所以必须注意冷却方法和冷却效果是不同的。 在日本工业标准钢铁手册中规定：正火空冷，退火炉冷，普通钢材的淬火水冷，优质钢材的淬火油冷等，都是对标准尺寸(直径25mm)而言。必须根据处理件的大小适当地改变冷却方法。明确地辨别冷却方法和泠却效果的不同是非常重要的。 05 淬火液的冷却能和硬化能的差异
下述是淬火液的冷却能力(cooling power)和钢的硬化能力(hardening power)的差异。 在淬火液中有冷却能和硬化能两种能力。所谓冷却能是淬火液本身具有的能力。冷却能力是使钢从奥氏体化温度冷却下来时的冷却速度； 硬化能是使钢硬化的能力，在冷却能的试验中，有冷却曲统法 (银球式、膨胀仪式)和冷却时间法等，它们都是用急冷度H值进行比较。实际淬火中通过测淬火硬度进行硬化能的评定，它是包含冷却系统的冷却综合能力。 通常为了判断淬火液的性能，冷却能作为大体的标准而得到使用，但冷却能大的，硬化能不一定大。也就是说，冷却速度快，淬火硬度并不一定高，这种事例是很多的。技术人员想要的不是淬火液的冷却速度，而是在这个冷却槽里能够淬硬到什么程度。即使是同一钢种同样用油淬，由于各淬火车间油槽内的硬化能不同，淬火效果也不同。 淬火液的冷却能是淬火液本身具有的特性，硬化能则由于钢的淬透性、淬火液的量、搅拌速度、处理件的尺寸、 形状以及表面状态等不同而不同，最好根据处理件实际淬硬的程度判定淬火现场使用的淬火槽的性能，这是直接判定的简便方法，但这种方法往往难于进行比较研究。 钢的淬火硬度，外部影响因素是淬火槽的冷却能，内在因素是钢本身的淬透性，特别是受s曲线的制约。通常，淬火是为防止奥氏体化的钢析出珠光体和贝氏体，使其完全马氏体化。用淬火液的冷却能判定淬火硬度时，根据钢种的不同，决定用珠光体（P）淬透性好呢，还是用贝氏体（B） 淬透性好？这是很重要的。一般碳钢用P型，合金钢用B型，特殊工具钢用P+B型。因此完全淬透，即淬硬所需要的冷却速度因钢种不同而异。既有需要在S曲线上的P鼻附近的冷却速度快的情况，也有需要在S曲线上的B鼻附近的冷却速度快，或P鼻和B鼻二者冷却速度都需要快的情况。 因此，在上述所有情况中，作为共同的泠却速度，即700~250℃温度范围内的冷却速度是必要的。（在日本工业标准中油淬釆用800~400℃的冷却速度）。 为了评价淬火现场冷却系统中的淬火槽，最好根据实际条件下淬火后的淬火硬度决定。 06 淬火表面硬度和淬透深度的差异
在淬火的情况中有表面硬度和硬化深度两种说法，表面硬度是表面的淬火硬度，相当于小件（直径10mm以下）淬火时的硬度，它依含量而変化，几乎不受合金元素的影响，这是结构钢的状况。而工具钢的淬火硬度虽然受钨、铭、钒等合金元素的影响，其硬度基本大于HRC60，这是肯定的。 对于结构钢：表面硬度=f（C%），可用下述公式近似地逬行定量计算： 最高淬火硬度（HRC）=30+50xC%（90%马氏体） 最低淬火硬度（HRC）= 24+40xC%（50%马氏体） 例如结构钢（S45C））为（含碳最为0.45%）： 最高淬火硬度（HRC）=53 最低淬火硬度（HRC）=42 与此相反，淬火深度受钢的含碳量和特殊元素，以及奥氏体晶粒度的制约，也就是，淬透深度=f（C%、特殊元素、晶粒度）。 淬透深度在学术上称为淬透性（hardenability），通常用Df表示，特殊元素对于淬透性的影响最强的是硼，其次是Mn、Mo、Cr逐次降低，这些元素的影响效果不是相加，而是相乘的关系。也就是（B的淬透性倍数）x（Mn的淬透性倍数）x （Mo的律透性倍数）x……。 淬透性是解决质量效应（mass effect）的武器。添加硼的钢叫硼钢，规定淬透性的钢叫做H钢。一般认为， 热处理用钢材应该根据淬透性（H）和价格（P）选择，价格便宜而且能满足需要的淬透性的钢材就是合适的材料。 07 结束语
本期文章给大家分享了热处理五个差异，相信大家看后都有进一步的收获吧。 好的，本期文章到此就结束了，欲知后续精彩内容，且看下期分解。 
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