馬氏體分級淬火

馬氏體分級淬火也稱低於馬氏體點的分級淬火。將經奧氏體化的鋼置於溫度稍低於馬氏體開始轉變溫度的淬火介質中保溫一定時間，使其發生部分的馬氏體轉變，然後取出在空氣中冷卻的一種淬火工藝。淬火介質的溫度較低，冷卻速度較大，不易發生珠光體型轉變。先形成的部分馬氏體組織在隨後的保溫過程中轉變為回火馬氏體，使產生的組織應力減小，在保溫過程中可使工件各部分的溫度基本趨於一致，且在隨後空冷時冷速較小，繼續形成的馬氏體量又不多，所引起的組織應力不大，故變形和開裂的傾向較小。

基本介紹

• 中文名：馬氏體分級淬火
• 外文名：Martempering
• 領域：材料工程
• 目的：延遲冷卻以便延長時間
• 優點：降低殘餘應力
• 有關術語：馬氏體

簡介

純金屬或 合金從某一固相轉變成另一固相時的 產物。在轉變過程中，原子不擴散， 化學成分不改變，但晶格結構發生變 化。馬氏體最先在淬火鋼中發現，是 由奧氏體轉變成的，是碳在α鐵中的 過飽和固溶體。馬氏體型相變的產物統稱為 “馬氏體”。

馬氏體分級淬火是指鋼材奧氏體化，隨之浸入溫度稍高或稍低於鋼的上馬氏點的液態介質(鹽浴或鹼浴)中，保持適當時間，待鋼件的內、外層都達到介質溫度後取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝。或指一種在比馬氏體相變溫度稍高一點的溫度下在熔融鹽浴中對鋼材進行分級淬火的熱處理工藝。該處理旨在延遲冷卻以便延長時間，均衡整個材料的溫度。由於熱應力較小，因此，可減少裂紋的產生。無論零部件淬火部分的橫截面是何種幾何形狀，大小或重量如何，均可降低殘餘應力。

工藝與套用

經過馬氏體分級淬火處理部件要以與傳統淬火部件相同的方式回火。鋼材的馬氏體分級淬火與回火處理如下：

1. 通常把零件從奧氏體化溫度淬火至高於馬氏體相變溫度的熱流體介質中；
   
2. 在淬火介質中保持一段時間，直至整個鋼材的溫度都大致均衡；
   
3. 以適當的速率予以冷卻，以防外界與橫截面中心的溫差過大；
   
4. 以傳統方式回火。
   

由於馬氏體分級淬火降低了殘餘熱應力，因此，可用於幾何形狀複雜、重量不一、橫截面多變的零部件。馬氏體分級淬火主要用於將形變控制在最低水平，並消除開裂。通常而言，合金鋼更適用於馬氏體分級淬火。一般來說，適用於油淬的任何鋼部件或任何等級的鋼材均可採用馬氏體分級淬火，以提供類似的物理機械屬性。

熱處理工藝

簡單的熱處理工藝，可描述為加熱升溫、保溫、冷卻三個步驟。其中冷卻是熱處理最為關鍵的步驟，採用不同的冷卻方式獲得的組織形態有較大的區別。由於冷卻速度、冷卻方式的不同，分級淬火和等溫淬火處理後的工件，最終得到的組織也不同。分級淬火是將淬火工件淬入溫度略高於鋼件 Ms 點的介質中，保持一段時間，之後拿出空冷的工藝。分級淬火使用的介質溫度較高，且在冷卻前期擁有較快的冷卻能力，過冷奧氏體在冷卻介質中迅速通過 C

不同冷卻方式

曲線“鼻尖”，儘早到達 Ms 點附近，隨後的馬氏體組織轉變在空冷中緩慢進行，產生的組織應力會比較小，並且由於介質與淬火工件溫差較小，降低了熱應力，能夠有效降低產品變形開裂的風險。分級淬火中，過冷奧氏體在發生組織轉變前，已經到達了馬氏體組織的轉變溫度區域附近，因此過冷奧氏體能夠最大化地轉變為馬氏體。

等溫淬火，是將淬火工件放入溫度恆定的冷卻介質中進行淬火的工藝。一般情況下，淬火介質的溫度高於鋼件 Ms 點，在此情況下，得到的組織是非馬氏體結構，例如在軸承鋼的等溫淬火中，得到的組織結構為等溫下貝氏體結構。

分級淬火，急冷介質溫度略高於 Ms 點，目的是為了獲得馬氏體組織。劉世峰等提出，除了稍高於 Ms 點的分級淬火外，還有一種低於 Ms 點的分級淬火，稱之為馬氏體等溫淬火。馬氏體等溫淬火的特點是過冷奧氏體在 Ms 點以下分級，先形成部分馬氏體，由於溫度較高，形成的馬氏體在此溫度下會立刻回火分解，從而減少了變形開裂傾向，因此也可將馬氏體等溫分級淬火理解為，過冷奧氏體是在等溫過程中完成馬氏體組織的轉變，在此過程中使用到的淬火油就稱之為等溫分級淬火油。因為要完成馬氏體的組織轉變，所以等溫分級淬火油的使用溫度低於鋼件 Ms 點，等溫分級淬火油被廣泛的運用於軸承套圈、齒輪等部件的淬火。