淬火鋼是指金屬經過淬火後，組織為馬氏體，硬度大於HRC50的鋼。
基本介紹
- 中文名：淬火鋼
- 外文名：Chilled steel
- 名詞解釋：鋼材的工藝過程
- 工藝套用：鋼件
定義,特點,
定義
通常把鋼加熱到某一適當溫度，如亞共析鋼加熱至AC3（表示鋼在加熱時鐵素體全部溶入奧氏體的臨界點）以上30——60℃，保持一定時間後，使其急速冷卻的工藝過程稱為淬火。淬火可採用水或油作為冷卻介質。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用於各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，並可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不鏽鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用於鋼件。
鋼材淬火後，可使其硬度和強度有很大提高，並能改善某些物理化學性能。但由於快速冷卻，會出現內應力，塑性和韌性也有所降低。為提高鋼的綜合性能，通常在淬火後再經高溫回火處理的工藝稱調質處理。
淬火鋼是指金屬經過淬火後，組織為馬氏體，硬度大於HRC50的鋼。
特點
1、硬度高、強度高，幾乎沒有塑性：這是淬火鋼的主要切削特點。當淬火鋼的硬度達到HRC50～60時，其強度可達σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分級規定，淬火鋼的硬度和強度均為9a級，屬於最難切削的材料。
2、切削力大、切削溫度高：要從高硬度和高強度的工件上切下切屑，其單位切削力可達4500MPa。為了改善切削條件，增大散熱面積，刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時會引起振動，要求要有較好的工藝系統剛性。
3、不易產生積屑瘤：淬火鋼的硬度高、脆性大，切削時不易產生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。
4、刀刃易崩碎、磨損：由於淬火鋼的脆性大，切削時切屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。
5、導熱係數低：一般淬火鋼的導熱係數為7.12W/(m?K)，約為45號鋼的1/7。材料的切削加工性等級是9a級，屬於很難切削的材料。由於淬火鋼的導熱係數低，切削熱很難通過切屑帶走，切削溫度很高，加快了刀具磨損。
易淬火鋼焊接熱影響區的特點
易淬火鋼包括中碳鋼(35、40、45、50鋼)、低碳調質高強度鋼(wc≤0.25%)、中碳調質高強鋼(wc0.25%~0.45%)、耐熱鋼和低溫鋼，其熱影響區在焊後空冷條件下也能得到馬氏體組織，處於淬火狀態。如果母材金屬焊前處於退火狀態，則焊後熱影響區的組織可分為完全淬火區和不完全淬火區兩個區段；如果母材金屬焊前處於淬火狀態，則還會形成一個回火區。
1、完全淬火區指加熱溫度超過Ac3以上的區段，焊後奧氏體全部轉為馬氏體，包括了相當於不易淬火鋼焊接熱影響區中的過熱區和重結晶區。該區由於存在淬火組織，所以強度和硬度增高塑性和衝擊韌度下降，並且容易產生冷裂紋。
2、不完全淬火區指加熱溫度在Ac1—Ac3之間的區段，焊後奧氏體轉變為馬氏體，原鐵素體保持不變，僅有不同程度的長大，最後形成馬氏體-鐵素體組織。該區段的組織和性能很不均勻，塑性和衝擊韌度下降。
3、回火區如果母材金屬焊前處於淬火狀態，則在溫度低於Ac1的區段，會發生程度不同的回火過程，稱為回火區。回火區的硬度下降、塑性增高。
焊接中不易淬火鋼的熱影響區特點
焊接中不易淬火鋼包括低碳和合金元素較少的低合金結構鋼(Q345、Q390、Q420鋼)，在固態下除了有同素異構轉變外，還有成分變化和第二相析出，即共析轉變和析出Fe3CO其焊接熱影響區可分為過熱區、重結晶區、不完全重結晶區和再結晶區四個區段。
1、過熱區(又稱粗晶區)該區緊鄰焊縫，溫度範圍是從晶粒急劇長大的溫度開始，一直到固相線的溫度區間為止，對低碳鋼為1100～1490℃。該區母材金屬中的鐵素體和珠光體全部轉變為奧氏體，奧氏體晶粒長得非常粗大，冷卻後使金屬的衝擊韌度大大降低，一般要比基本金屬低25%~30%，是熱影響區中的薄弱環節。
2、重結晶區(又稱正火區或細晶區)指過熱區以下，加熱溫度在Ac3以上的區域，對低碳鋼為900-1100℃。空冷後得到均勻而細小的鐵素體和珠光體，相當於熱處理中的正火組織。因此具有較高的強度、又有較好的塑性和韌度，是熱影響區中綜合力學性能最好的區域。但由於整個焊接接頭的性能取決於接頭中的最薄弱區域，所以該區性能雖好，但卻發揮不了作用。
3、不完全重結晶區(又稱不完全正火區或部分相變區)
指加熱溫度在Ac1～Ac3之間的區域，對低碳鋼為750~900℃。該區母材金屬中的全部珠光體和部分鐵素體轉變為晶粒比較細小的奧氏體，但仍保留部分鐵素體。冷卻時，奧氏體又轉變為細小的鐵素體和珠光體，而未溶入奧氏體的鐵素體不發生轉變，晶粒比較粗大，故這一區段冷卻後的組織晶粒大小極不均勻，所以力學性能也不均勻，強度有所下降。
4、再結晶區指加熱溫度在450~Ac1之間的區域，對低碳鋼為450-750℃。對於經過壓力加工，即經過塑性變形的母材金屬，晶粒發生破碎現象，在此溫度區域內，再次變成完整的晶粒，稱為再結晶。本區域沒有發生同素異構轉變，組織沒有變化，因此金屬的力學性能變化不大，僅塑性稍有改善。對於焊前未經塑性變形的母材金屬，本區不出現。
