真空高壓氣體淬火是為了克服高速鋼製的大尺寸工具、模具的真空淬火過程中，由於工具的冷卻速度非常慢，所以並不能防止淬火過程中沿奧氏體晶界的碳化物的析出，從而貧化了奧氏體的合金化的程度，這使得降低了工具的紅硬性及工具使用壽命。所以，所有的大型高速鋼製工、模具，過去僅僅可以在鹽浴爐中加熱及淬火的這一項缺點。
基本介紹
- 中文名：真空高壓氣體淬火
- 外文名：Vacuum high pressure gas quenching
- 作用：提高金屬硬度
- 學科：物理、化學
簡介,目的,分類,單介質淬火,雙介質淬火,分級淬火,等溫淬火,表面淬火,感應淬火,寒粹,局部淬火,氣冷淬火,表面淬火,風冷淬火,鹽水淬火,有機溶液淬火,噴液淬火,噴霧冷卻,熱浴冷卻,雙液淬火,加壓淬火,透淬,等溫淬火,分級淬火,亞溫淬火,直接淬火,兩次淬火,自冷淬火,
簡介
資料提供了在總量為100kg的高速鋼製φ25mm、φ32mm、φ54mm端面銑刀，從1190℃淬火冷卻到650℃時，鹽浴爐與真空高壓(5X10Pa)氣體淬火(VTC)爐的冷卻速度數據，如下圖1所示。表中數據說明，大直徑刀具的真空高壓氣體淬火的冷卻速度比鹽浴淬火快。
圖1冷卻速度數據
目的
淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體或貝氏體組織，然後配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的剛性、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等，從而滿足各種機械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學性能。
將金屬工件加熱到某一適當溫度並保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水、水、礦物油、空氣等。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、韌性下降及疲勞強度，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。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉變為奧氏體。隨後將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉變為馬氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。淬火時的快速冷卻會使工件內部產生內應力，當其大到一定程度時工件便會發生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4類。
分類
單介質淬火
工件在一種介質中冷卻，如水淬、油淬。優點是操作簡單，易於實現機械化，套用廣泛。缺點是在水中淬火應力大，工件容易變形開裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透直徑小，大型工件不易淬透。
雙介質淬火
工件先在較強冷卻能力介質中冷卻到300℃左右，再在一種冷卻能力較弱的介質中冷卻，如：先水淬後油淬，可有效減少馬氏體轉變的內應力，減小工件變形開裂的傾向，可用於形狀複雜、截面不均勻的工件淬火。雙液淬火的缺點是難以掌握雙液轉換的時刻，轉換過早容易淬不硬，轉換過遲又容易淬裂。為了克服這一缺點，發展了分級淬火法。
分級淬火
工件在低溫鹽浴或鹼浴爐中淬火，鹽浴或鹼浴的溫度在Ms點附近，工件在這一溫度停留2min～5min，然後取出空冷，這種冷卻方式叫分級淬火。分級冷卻的目的，是為了使工件內外溫度較為均勻，同時進行馬氏體轉變，可以大大減小淬火應力，防止變形開裂。分級溫度以前都定在略高於Ms點，工件內外溫度均勻以後進入馬氏體區。改進為在略低於Ms點的溫度分級。實踐表明，在Ms點以下分級的效果更好。例如，高碳鋼模具在160℃的鹼浴中分級淬火，既能淬硬，變形又小，所以套用很廣泛。
等溫淬火
工件在等溫鹽浴中淬火，鹽浴溫度在貝氏體區的下部（稍高於Ms），工件等溫停留較長時間，直到貝氏體轉變結束，取出空冷。等溫淬火用於中碳以上的鋼，目的是為了獲得下貝氏體，以提高強度、硬度、韌性和耐磨性。低碳鋼一般不採用等溫淬火。
表面淬火
表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火狀態的一種局部淬火的方法。表面淬火時通過快速加熱，使剛件表面很快到淬火的溫度，在熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實現局部淬火。
感應淬火
寒粹
以浸入冷卻能力強的寒冰水溶液，作為冷卻介質的淬火冷卻。
局部淬火
僅對工件需要硬化的局部進行的淬火。
氣冷淬火
專指在真空中加熱和在高速循環的負壓、常壓或高壓的中性和惰性氣體中進行的淬火冷卻。
表面淬火
僅對工件表層進行的淬火，其中包括感應淬火、接觸電阻加熱淬火、火焰淬火、雷射淬火、電子束淬火等。
風冷淬火
以強迫流動的空氣或壓縮空氣作為冷卻介質的淬火冷卻。
鹽水淬火
以鹽類的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
有機溶液淬火
以有機高分子聚合物的水溶液作為冷卻介質的淬火冷卻。
噴液淬火
用噴射液流作為冷卻介質的淬火冷卻。
噴霧冷卻
工件在水和空氣混合噴射的霧中進行的淬火冷卻。
熱浴冷卻
工件在熔鹽、熔鹼、熔融金屬或高溫油等熱浴中進行的淬火冷卻，如鹽浴淬火、鉛浴淬火、鹼浴淬火等。
雙液淬火
工件加熱奧氏體化後先浸入冷卻能力強的介質，在組織即將發生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻。
加壓淬火
工件加熱奧氏體化後再特定夾具夾持下進行的淬火冷卻，其目的在於減少淬火冷卻畸變。
透淬
工件從表面至心部全部硬化的淬火。
等溫淬火
工件加熱奧氏體化後快冷卻到貝氏體轉變溫度區間等溫保持，使奧氏體變成貝氏體的淬火。
分級淬火
工件加熱奧氏體化後浸入溫度稍高或稍低於M1點的鹼浴或鹽浴中保持適當時間、在工件整體達到介質溫度後取出空冷以獲得馬氏體的淬火。
亞溫淬火
亞共析鋼製工件在Ac1-Ac3溫度區間奧氏體化後淬火冷卻，獲得馬氏體及鐵素體組織的淬火。
直接淬火
工件滲入碳後直接淬火冷卻的工藝。
兩次淬火
工件滲碳冷卻後，先高於Ac3的溫度奧氏體化並淬冷以細化心部組織，隨即在略高於Ac3的溫度奧氏體化以細化滲層組織的淬火。
自冷淬火
工件局部或表層快速加熱奧氏體化後，加熱區的熱量自行向未加熱區傳到，從而使奧氏體化區迅速冷卻的淬火。
