分析工件热处理常见的冷却方法

    为了使工件得到要求的硬度和性能，满足实际需要，工件加热后要选择合适的淬火方法，即实现工件的淬火硬化而又不开裂，将工件以大于其临界冷却速度在临界区急冷，同时又在危险区（低温区域）应慢冷，这种先慢后快的冷却方法可确保工件的技术要求和零件变形小、无开裂现象,因此工件的材料、形状和要求等不同，冷却方式存在较大的差异，应具体对待，但目的是保证热处理后的工件质量合格。

二、常见的冷却方法

    1．预冷淬火法（或延续淬火法）

    用于形状复杂、截面变化大的工件的淬火，该类工件如采用单一的冷却方式，会造成变形和开裂。而预冷后使尖角、棱处的温度降低，减小了温差。预冷的时间计算为：

    r=12+RS

式中  r预冷时间，s；

    S-预冷截面处最薄的厚度，mm;

    R-与工件有关的系数，一般为3～4s/mm。

    该方法多用于碳素钢的淬火.

    2．双液淬火法

    将加热后的工件在两种介质中进行冷却处理，以获得需要的组织和性能，如水一油，

油一盐浴等，下图为双液冷却示意图。

 

在生产实际中我们常采用简单易行、操作方便、介质稳定的水淬油冷的冷却方式，用

于碳工钢、大截面的低合金工具钢的淬火。在高温区用盐水快速冷却，抑制过冷奥氏体的分解，在低于400℃以下转入盐浴或油中缓慢冷却，以减少工件的内应力和开裂倾向亡。

    3．分级淬火法

    工件快速冷却到Ms点左右，保温停留数分钟，使工件表面和心部的温差减小，然后取出空冷，工件在缓慢的冷却速度下进行马氏体的转变。200℃左右工件产生的热应力比双液淬火的小，恒温几分钟可使一部分奥氏体空冷形成马氏体。产生的组织应力小，防止了工件的开裂。工厂中常采用此方法处理碳素钢和合金钢的淬火问题。

    4．等温淬火

    此淬火分为贝氏体淬火和马氏体淬火两种。工件以大子临界冷却速度冷到Ms点稍上温度，停留较长时间使过冷奥氏体转变为贝氏体，明显减小热应力和组织应力，无开裂倾向。马氏体等温温度时间长，等温淬火产生的淬火应力远远小于直接淬火应力，可有效防止工件的变形和开裂,采用在130 ~160℃热油中淬火，奥氏体在较高的温度下向马氏体转变。

    5．间断淬火法（或断续淬火法）

    指将加热透的工件淬入冷却介质中，数秒后提出空冷一段时间，然后再次淬入介质中，如此反复多次，实现对工件的冷却。其目的是使工件的心部和表面得到不同的硬度，当工件从介质中取出后，工件的表面转变为马氏体被心部的热量回火，减少了内应力的作用，但此时内部的奥氏体不能发生分解，以利于再次淬入介质中继续转变为马氏体，得到需要的金相组织和硬度。该方法多用子大型碳素钢的模具，其形状复杂、壁厚薄不均、多孔和槽形变化大的整体淬火。

    6．局部淬火法

    将工件需要高硬度的部分进行加热和冷却。通常采用整体加热后，对需要淬硬部位冷却。另外也有局部加热和局部冷却的。其目的是防止整体冷却后工件的变形和开裂，局部的冷却则有利于减少工件的应力，该方法多数采用水冷或喷淋，实现工件的表面淬火，如冲模、卡规、气门样板、锤头、凿子和斧子等，回火既可以人工回火，也可以自行回火。

    7．空冷淬火法

    在保证所需硬度的前提条件下，尽可能减慢淬火冷却速度，该方法有利于减少工件的变形和开裂，而在空气中冷却不失为一种减少变形的好方法。多用于高合金钢如Cr12、Cr12MoV、3Cr2W8V、W18Cr4V、4Cr9Si2、4CrlOSi2Mo等钢的冷却，它们的淬透性强，在空中冷却即可获得需要的组织和性能[2]。

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部