武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院(湖北 430063)徐 國

武漢理工大學(xué)機(jī)械工程訓(xùn)練中心(湖北 430063）鄭衛(wèi)剛

淬火工藝是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻以獲得高硬度的馬氏體的熱處理工藝。選擇淬火冷卻方法的原則是在大于臨界冷卻速度、保證淬硬的前提下，冷卻速度盡可能小，以防止開裂和變形。目前，水淬、油淬和水-油淬是淬火工藝?yán)锍Ｓ玫姆椒?，通常根?jù)工件性能要求的不同而選擇。油淬保證韌性，水淬保證硬度，水-油淬則在保證硬度的同時(shí)提高韌性。高碳鋼淬火開裂傾向嚴(yán)重，在生產(chǎn)實(shí)際中常常對(duì)其采用水-油淬火的方法，但由于零件的實(shí)際冷卻速度與其實(shí)際形狀和尺寸密切相關(guān)，對(duì)于截面變化較大的零件，水-油淬火仍易使零件變形和開裂，表現(xiàn)為徑向圓跳動(dòng)。如果淬火后冷卻，能在保證硬度的同時(shí)進(jìn)一步提高韌性，將極易解決高碳鋼現(xiàn)存問題。

1.性能試驗(yàn)

（1）T8A鋼水-油淬火處理 選取T8A鋼φ18mm測(cè)試棒3根，編號(hào)1#、2#、3#，分別進(jìn)行水-油淬火處理。按照T8A鋼淬火工藝，將測(cè)試棒放入加熱箱中加熱至800℃，保溫8min。然后出爐，在水中冷卻4～5s，再轉(zhuǎn)入油中冷卻。留有一定溫度空冷，以保證部分回火，減小熱應(yīng)力。用洛氏硬度計(jì)測(cè)試硬度，用徑向圓跳動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量徑向圓跳動(dòng)。測(cè)試結(jié)果平均值見表1。

（2）T8A油-水-油淬火處理 選取T8A鋼φ18mm測(cè)試棒3根，編號(hào)4#、5#、6#，分別進(jìn)行油-水-油淬火處理。將測(cè)試棒放入加熱箱中加熱至800℃，保溫8min。然后出爐，在油中預(yù)冷2～3s，再轉(zhuǎn)入水中冷卻2～3s，最后轉(zhuǎn)入油中冷卻。留有一定溫度空冷，以保證部分回火，減小熱應(yīng)力。用洛氏硬度計(jì)測(cè)試硬度，用徑向圓跳動(dòng)測(cè)量?jī)x測(cè)量徑向圓跳動(dòng)。測(cè)試結(jié)果平均值見表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，與水-油淬火相比，油-水-油淬火使工件硬度稍有降低，但韌性提高，可有效防止裂紋與變形。

2.性能分析

工件在油-水-油淬火冷卻過程中各階段所發(fā)生的變化如下：

表1 水-油淬火處理結(jié)果

表2 油-水-油淬火處理結(jié)果

（1）油冷 加熱至800℃的工件在油中緩慢冷卻至600℃左右，外緣生成細(xì)小馬氏體。同時(shí)由于工件各部分的溫差降低，熱應(yīng)力減小。

（2）水冷 工件快速冷卻，躲過冷卻曲線的鼻尖，抑制非擴(kuò)散性相變以生成馬氏體。

（3）油冷 工件緩慢冷卻，組織應(yīng)力減小，淬火變形降低。

因此，油-水-油淬火能使工件在保證硬度的同時(shí)具有良好的韌性，可有效防止裂紋與變形。

3.結(jié)語

采用水淬油冷的方法對(duì)高碳鋼進(jìn)行淬火處理，對(duì)于截面變化較大的零件來說，易出現(xiàn)變形和開裂的問題。采用油-水-油淬火工藝，既可保證零件的硬度，又能使其韌性進(jìn)一步增加，變形和開裂減少。T8A鋼在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛，將此淬火工藝應(yīng)用到實(shí)際中，必將改善零件性能，提高生產(chǎn)效率。