摘要：
隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)的迅猛發(fā)展，企業(yè)對(duì)零件的質(zhì)量提出了更高的要求。本文從淬火介質(zhì)的角度淺析了專業(yè)淬火介質(zhì)在控制零件熱處理變形以及保持光亮性，提高零件內(nèi)在質(zhì)量中的作用。
關(guān)鍵詞：金屬熱處理，淬火介質(zhì)，變形
引言
隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)的迅猛發(fā)展以及制造水平的日益提高，企業(yè)對(duì)零件的內(nèi)在質(zhì)量------熱處理質(zhì)量提出了更高的要求。大家不僅重視熱處理的加熱，而且，對(duì)熱處理的冷卻也越來(lái)越重視。
目前熱處理的二大難題就是變形及硬度不均不足，它們都與淬火介質(zhì)的選用有密切關(guān)系，因此，科學(xué)使用專用淬火介質(zhì)，可以極大地提高零件熱處理的內(nèi)在和外在質(zhì)量。
本文將結(jié)合南京科潤(rùn)公司在長(zhǎng)期的淬火介質(zhì)研發(fā)，生產(chǎn)及銷售中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，介紹專用淬火介質(zhì)在提高零件熱處理質(zhì)量，特別是控制零件熱處理畸變中的作用
一、零件熱處理變形的根源
在生產(chǎn)實(shí)踐中，熱處理變形的表現(xiàn)形式是多種多樣的，有體積和尺寸的脹大和收縮變形，也有彎曲、歪扭、橢圓、翹曲等畸形變形。但就其產(chǎn)生的根源來(lái)說(shuō)，可分為內(nèi)應(yīng)力造成的應(yīng)力塑性變形和比容變化引起的體積變形（以下簡(jiǎn)稱比容變形）兩大類。
㈠內(nèi)應(yīng)力塑性變形
鋼件熱處理過(guò)程中加熱冷卻的不均勻和相變的不等時(shí)性等，都會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力的作用，在鋼件一定塑性條件的配合下，就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力塑性變形。內(nèi)應(yīng)力塑性變形有很明顯的特征：①變形常帶有明顯的方向性②內(nèi)應(yīng)力塑性變形通常不會(huì)改變零件的體積大小，只改變零件的外形結(jié)構(gòu)和形狀。③內(nèi)應(yīng)力塑性變形的最明顯的特征是：零件每進(jìn)過(guò)一次熱處理內(nèi)應(yīng)力的作用，都要產(chǎn)生一次塑性變形，零件總變形量的大小隨內(nèi)應(yīng)力作用的次數(shù)的增加而增大，這也是內(nèi)應(yīng)力塑性變形區(qū)別于比容變形的主要標(biāo)志之一。
按應(yīng)力產(chǎn)生的根源和表現(xiàn)特征的不同，分為熱應(yīng)力塑性變形和組織應(yīng)力塑性變形。在AC1溫度下方加熱急冷產(chǎn)生變形，可獲得純熱應(yīng)力變形，而單純的組織應(yīng)力變形卻是不可能的。組織應(yīng)力變形與鋼的淬透性、零件截面尺寸、鋼的Ms點(diǎn)高低、淬火介質(zhì)及冷卻方法有密切的關(guān)系。
⑵比容變形
鋼在熱處理過(guò)程中，各種相結(jié)構(gòu)的組織比容不同，在相變時(shí)發(fā)生的體積和尺寸變化為比容變形。在生產(chǎn)實(shí)踐的一定條件下，采用相應(yīng)的熱處理工藝方法，可獲得比較單純的比容變形。其特點(diǎn)是沒(méi)有明顯的方向性，如果鋼的組織結(jié)構(gòu)均勻，比容變形表現(xiàn)在各個(gè)方向上是相同的，比容變形不會(huì)因熱處理次數(shù)增加而不斷改變零件的體積和尺寸。
比容變形一般只與奧氏體中碳和合金元素的含量，游離相碳化物，鐵素體的多少，淬火前后組織比容變化差和殘余奧氏體的多少及鋼的淬透性等因素有關(guān)。而這些組織成份很大程度上取決于淬火冷卻的工藝，因此，淬火介質(zhì)的合理選用也是控制比容變形的重要一環(huán)。
二、鋼的淬火冷卻過(guò)程
⑴淬火的定義、工藝分類：淬火是將鋼通過(guò)加熱到臨界溫度以上保溫，然后以大于臨界冷卻速度急速冷卻，從而得到馬氏體或貝氏體組織的熱處理方法。
淬火是使零件強(qiáng)化最重要的工序之一，它綜合了固容強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化，晶界強(qiáng)化，位錯(cuò)強(qiáng)化等幾種強(qiáng)化機(jī)制。工件在淬火之前外形尺寸和幾何精度均以基本達(dá)到，即使留有磨加工余量已很少，因此淬火不僅要保證良好的組織與性能，而且還要保持其尺寸精度。事實(shí)上，這二者往往有矛盾，為了獲得足夠的淬透深度，需劇烈地冷卻工件，但這又導(dǎo)致淬火應(yīng)力的發(fā)生，增加變形和開裂傾向。因此，制定淬火工藝遠(yuǎn)較退火工藝復(fù)雜，必須靈活運(yùn)用馬氏體，貝氏體相變的規(guī)律，根椐不同零件的要求，確定不同的熱處理計(jì)術(shù)要求，合理制定淬火工藝規(guī)范及方法。
⑵淬火冷卻介質(zhì)：理想的冷卻介質(zhì)必須在奧氏體轉(zhuǎn)變最易產(chǎn)生區(qū)，冷速快，而避開C曲線的“鼻子”區(qū)后，產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)則緩慢冷卻，以使馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力最小，但這種理想的冷卻介質(zhì)還未找到。理想的冷卻介質(zhì)淬火示意圖如下：
A點(diǎn)是蒸氣膜階段到沸騰階段的拐點(diǎn)，B點(diǎn)是沸騰階段到對(duì)流階段的拐點(diǎn)，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度是特性溫度，而其對(duì)應(yīng)的冷卻速度是最大冷卻速度。
下面的示意圖是冷卻速度分布曲線對(duì)時(shí)間的積分曲線即為冷卻特性曲線（T—t曲線），其與C曲線的結(jié)合：其中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)與上圖的A點(diǎn)，B點(diǎn)類似A點(diǎn)。由上圖可見：特性溫度C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的冷卻速度越大，則下圖中的AB段曲線的斜率越大，越易避開C曲線的“鼻子”，從而不會(huì)產(chǎn)生非馬氏體轉(zhuǎn)變，保證了淬火后的硬度。A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度越高，則蒸氣膜階段越短，越易保證淬火后鋼的硬度及均勻性。
下面的示意圖是冷卻速度分布曲線對(duì)時(shí)間的積分曲線即為冷卻特性曲線（T—t曲線），其與C曲線的結(jié)合：其中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)與上圖的A點(diǎn)，B點(diǎn)類似A點(diǎn)。由上圖可見：特性溫度C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的冷卻速度越大，則下圖中的AB段曲線的斜率越大，越易避開C曲線的“鼻子”，從而不會(huì)產(chǎn)生非馬氏體轉(zhuǎn)變，保證了淬火后的硬度。A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度越高，則蒸氣膜階段越短，越易保證淬火后鋼的硬度及均勻性。
上圖中，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是對(duì)流階段的開始。若B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度過(guò)低則沸騰期加長(zhǎng)，導(dǎo)致馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)于激烈，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，從而有很大的變形。若B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度較高，沸騰期縮短，減小了內(nèi)應(yīng)力，從而減小了變形。B點(diǎn)的溫度太高，理論上講，會(huì)有一些鋼材的冷卻特性曲線與它的C曲線相碰，從而產(chǎn)生珠光體或者貝氏體組織，引起鋼材硬度不足。但一般來(lái)說(shuō)，B點(diǎn)的溫度不會(huì)太高，約400℃左右，一般超過(guò)Ms點(diǎn)，使馬氏體轉(zhuǎn)變?cè)趯?duì)流階段發(fā)生，這一階段冷速慢，從而減小轉(zhuǎn)變應(yīng)力，減少變形量。綜上所述，冷卻速度特別是沸騰期的的冷卻速度至關(guān)重要，要求提高對(duì)流開始溫度，這是對(duì)于Ms點(diǎn)，使工件在蒸氣膜階段就開始馬氏體轉(zhuǎn)變，當(dāng)然變形會(huì)增加，但這是次要因素。
小尺寸零件、薄壁零件和淬透性好的零件而言；對(duì)于大尺寸厚壁零件或淬透性差的零件，為了保證淬火后的硬度，要求蒸氣膜階段長(zhǎng)，能淬上火，對(duì)流溫度開始低，甚至可低于
目前，專業(yè)淬火介質(zhì)廠家已將能夠做到通過(guò)成分調(diào)整改變冷卻特性曲線，使淬火介質(zhì)更適合于某種或某類零件的淬火，從而有效控制熱處理變形，提高熱處理質(zhì)量。
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