淬火介质的基础概念

热处理过程

热处理过程是把金属材料加热到预定的温度800-1200℃,并在此温度下保持一定的时间,然后以预定的速度冷却下来的一种综合性工艺过程,包括钢的奥氏体化、淬火和回火三大主要步骤。
金属的热处理不仅可改善金属的加工工艺性能,更重要的是通过热处理可以改善其使用性能,特别是能显著提高钢的机械性能,从而增加材料的强度并能延长其使用寿命。
通过控制冷却速度可以在保证获得足够硬度的情况下尽量避免金属变形。因此冷却介质(淬火油等)的特性在热处理过程中就非常重要。

淬火的三个阶段

第一阶段 蒸气膜阶段
第二阶段 沸腾阶段
第三阶段 对流传热阶段
以上步骤完成了钢材从奥氏体到马氏体的转化。

淬火的三个阶段

淬火的三个阶段

第一阶段 蒸气膜阶段

当高温零件进入淬火介质的最初瞬间,由于零件与淬火介质的温差很大,部分介质被气化,在零件表面立即形成很薄的一层蒸气膜,此时称为冷却的第一阶段,即蒸气膜阶段。这个阶段的冷却速度很低。热传递是以传导及辐射穿过蒸气屏障。随着冷却时间的延长,零件温度不断下降,蒸气膜稳定性也逐渐降低,最后因蒸气膜破裂而进入第二阶段。

蒸汽膜阶段

蒸汽膜阶段

第二阶段 沸腾阶段

第二阶段为沸腾阶段。当蒸气膜破裂并 消失以后,使淬火介质直接与零件表面接触,淬火介质就从零件上吸取大量的热量。随着淬火介质的流动,吸收了热量的介质不断逸出大量的气泡,而新的介质继续在零件周围激烈沸腾,形成沸腾阶段。这时冷却速度最大。随着零件温度不断下降,沸腾现象逐渐消失。当零件温度低于淬火介质的沸点时,沸腾现象立即消失,便转入第三阶段。

沸腾阶段

沸腾阶段

第三阶段 对流传热阶段

第三阶段为对流传热阶段。零件经过沸腾阶段,周围淬火介质的温度与零件温度接近,而远离零件处的淬火介质温度较低。由于零件周围的淬火介质与其它地方的介质温度不同,使淬火介质产生对流现象。对流传热阶段的冷却速度较慢。

对流传热阶段

对流传热阶段

淬火曲线——冷却特性曲线

淬火曲线——冷却特性曲线

淬火曲线——冷却特性曲线

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