高頻感應加熱淬火方法及其應用
目前在生產上所應用的成熟方法及其一般應用范圍如下。
(1)單液淬火法
它是簡單的淬火方法，常用于形狀簡單的碳鋼和合金鋼工件。
把已加熱到淬火溫度的工件淬入一種淬火介質， 使其完全冷卻。 對碳
鋼而言，直徑大于 3-5 mm 的工件應于水中淬火，更小的工件可在
油中淬火。對各種牌號的合金鋼，則以油為常用淬火介質。
由過冷奧氏體轉變 （等溫或連續(xù)冷卻）動力學曲線看出，過冷奧
氏體在 點附近的溫度區(qū)是比較穩(wěn)定的。 為了減少工件與淬火介質之
間的溫差，減小內應力，可以 把欲淬火工件，在淬入淬火介質之前，
先空冷一段時間，這種方法稱為“預冷淬火法” 。
(2)中斷淬火法（雙淬火介質淬火法）
該種方法是把加熱到淬火溫度的工件， 先在冷卻能力強的淬火介
質中冷卻至接近 M 點，然后轉入慢冷的淬火介質中冷卻至室溫，以
達到在不同淬火冷卻溫度區(qū)間， 有比較理想的淬火冷卻速度。 這樣既
保證了獲得較高的硬度層和淬硬層深度又可減少內應力及防止發(fā)生
淬火開裂。一般用水作快冷淬火介質，用油或空氣作慢冷淬火介質，
但較少采用空氣。在水中停留時間為每 5-6 mm 有效厚度約 1 s。
這種方法的缺點是 :對于各種工件很難確定其應在快冷介質中停
留的時間，而對于同種工件，這時間也難控制。在水中冷卻時間過長，
將使工件某些部分冷到馬氏體點以下， 發(fā)生馬氏體轉變， 結果可能導
致變形和開裂。反之，如果在水中停留的時間不夠，工件尚未冷卻到
低于奧氏體不穩(wěn)定的溫度， 發(fā)生珠光體型轉變， 導致淬火硬度不足。
此外，還應考慮：當工件自水中取出后，由于心部溫度總是高于
表面溫度，若取出過早，心部存的熱量過多，將會阻止表面冷卻，使
表面溫度回升， 致使已粹成的馬氏體回火， 未轉變的奧氏體發(fā)生珠光
體或貝氏體轉變。
由于迄今仍未找到兼有水、 油優(yōu)點的淬火介質， 所以盡管這種方
法在水中保持的時間較難確定和控制， 但對只能在水中淬硬的碳素工
具鋼仍多采用此法。 當然，這就要求淬火操作者有足夠熟練的技術。
中斷淬火法也可以另種方式進行， 即把工件從奧氏體化溫度直接淬入
水中，保持一定時間后，取出在空氣中停留。由于心部熱量的外傳使
表面又被加熱回火， 同時沿工件截面溫差減小， 然后再將工件淬入水
中保持很短時間，再取出在空氣中停留，如此往復數次， 在油中
或空氣中冷卻。 顯然這種方法不能得到很高的硬度， 主要用于碳鋼的
大型工件，以減少在水中淬火時的內應力。
(3)噴射淬火法
這種方法就是向工件噴射水流的淬火方法， 水流可大可小， 視所
要求的淬火深度而定。 用這種方法淬火，不會在工件表面形成蒸氣膜，
這樣就能夠保證得到比普通水中淬火更深的淬硬層。 為了因水流
之間冷卻能力不同所造成的冷卻不均勻現象， 水流應細密， 同時
工件上下運動或旋轉。 這種方法主要用于局部淬火。 用于局部淬火時，
因未經水冷的部分冷卻較慢， 為了避免已淬火部分受未淬火部分殘留
熱量的影響，工件一旦全黑，立即將整個工件淬人水中或油中。
(4)分級淬火法
把工件由奧氏體化溫度萍人高于該種鋼馬氏體開始轉變溫度的
淬火介質中，在其中冷卻直至工件各部分溫度達到淬火介質的溫度，
然后緩冷至室溫，發(fā)生馬氏體轉變。這種方法不僅減少了熱應力，而
且由于馬氏體轉變前， 工件各部分溫度已趨于均勻， 因而馬氏體轉變
的不同時現象也減少。
分級淬火只適用于尺寸較小的工件， 對于較大的工件， 由于冷卻
介質的溫度較高，工件冷卻較緩慢，因而很難達到其臨界淬火速度。
某些臨界淬火速度較小的合金鋼沒有不要采用此方法， 因為在油
中淬火也不至于造成很大內應力。 反之，若采用分級淬火來代替油淬，
其生產效率并不能顯著提高。
淬火介質的溫度（“分級”溫度）可高于或略低于馬氏體點，當
低于馬氏體點時，由于溫度比較低，冷卻較劇烈，故可用于較大改進
的淬火。
各種碳素工具鋼和合金鋼（ M s=200~250℃）淬火時，分級溫度
選擇在 250℃附近，但更經常選用 120~150℃，甚至 100℃。
分級溫度選在低于 M s點，是否還謂之分級淬火，尚有待商榷。
因為一般分級淬火的概念是在分級溫度等溫后， 取出緩冷時才發(fā)生馬
氏體轉變，但在低于 M s點以下的溫度等溫后已發(fā)生了大量馬氏體轉
變。
分級保持時間應短于在該分級溫度下奧氏體等溫分解孕育期，應盡量使工件內外溫度均勻。 分級后處于奧氏體狀態(tài)的工件， 具有較
大的塑性（相變超塑性），因而創(chuàng)造了進行工件的矯直和矯正的條件。
這對工具具有特別重要的意義。因而高于 M s點分級溫度的分級淬火，
廣泛地應用于工具制造業(yè)。對碳鋼來說，這種分級淬火適用于直徑
8~10mm 工具。
若分級淬火溫度低于 M s點，因工件自淬火劑中取出時，已有一
部分奧體氏轉變成馬氏體， 上述奧體氏狀態(tài)下的矯直就不能利用， 但
這種方法用于尺寸較大的工件（碳鋼工具可達 10~15mm 直徑）時，
不引起應力及淬火裂縫，故仍被廣泛利用。
（5）等溫淬火法
工件淬火加熱后，若長期保持在下貝氏體轉變區(qū)的溫度，使之
完成奧體氏的等溫轉變， 獲得下貝氏體組織， 這種淬火稱為等溫淬火
等溫淬火于分級淬火的區(qū)別在于前者獲得下貝氏體組織。
進行等溫淬火的目的是為了降低變形少， 硬度較高并兼有良好韌
性的工件。 因為下貝氏體的硬度較高而韌性又好， 在等溫淬火時冷卻
又較慢，貝氏體的比體積也較小，熱應力、組織應力均很小，故形狀
變形和體積變形也較小。
等溫淬火用的淬火介質于分級淬火相同。

什么是深冷處理？其作用和適用范圍是什么？
深冷處理就是鋼件淬火冷卻到室溫后， 繼續(xù)在 O℃以下的介質中冷卻
的熱處理工藝，也稱為冷處理，是淬火過程的繼續(xù)。
(1)深冷處理作用
限度減少殘余奧氏體 （常溫下的不穩(wěn)定組織，容易引起尺寸變化等）
以進一步提高工件淬火后的硬度和防止在使
用過程中殘余奧氏體的分解而引起的變形， 同時強度、硬度和耐磨性
都可得到不同程度的提高。
(2)深冷處理注意事項
高合金鋼或高合金滲碳鋼，因 Mf 點很低，冷處理需在 -120℃以下進
行，保溫 1～2h，冷處理后必須進行回火或時效處理，以獲得更穩(wěn)定
的回火馬氏體組織， 并使殘余奧氏體進一步轉變和穩(wěn)定化， 同時使淬
火應力及深冷應力充分。
(3)深冷處理適用范圍
較適用于 精度 要求很高，必須保證其尺寸穩(wěn)定性的工件，如量具等。
模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程， 對模具的以下性能有直
接的影響。
① 具的制造精度 組織轉變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應
力過大，造成模具在熱處理后的加工、 裝配和模具使用過程中的變形，
從而降低模具的精度，甚至報廢。
③ 具的強度 熱處理工藝制定不當、 操作不規(guī)范或設備狀態(tài)不完好，
造成熱處理模具強度（硬度）達不到設計要求。
④ 模具的工作壽命 熱處理造成的組織結構不合理、 晶粒度超標等，
導致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降，影
響模具的工作壽命
① 模具的制造成本 作為模具制造過程的中間環(huán)節(jié)或終工序，熱
處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數情況下會使模具
報廢，即使通過修補仍可繼續(xù)使用，也會增加工時，延長交貨期，
提高模具的制造成本。