高頻感應(yīng)加熱淬火方法及其應(yīng)用
目前在生產(chǎn)上所應(yīng)用的成熟方法及其一般應(yīng)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(zhì)， 使其完全冷卻。 對碳
鋼而言，直徑大于 3-5 mm 的工件應(yīng)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(zhì)。
由過冷奧氏體轉(zhuǎn)變 （等溫或連續(xù)冷卻）動(dòng)力學(xué)曲線看出，過冷奧
氏體在 點(diǎn)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(zhì)之
間的溫差，減小內(nèi)應(yīng)力，可以 把欲淬火工件，在淬入淬火介質(zhì)之前，
先空冷一段時(shí)間，這種方法稱為“預(yù)冷淬火法” 。
(2)中斷淬火法（雙淬火介質(zhì)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(qiáng)的淬火介
質(zhì)中冷卻至接近 M 點(diǎn)，然后轉(zhuǎn)入慢冷的淬火介質(zhì)中冷卻至室溫，以
達(dá)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(nèi)應(yīng)力及防止發(fā)生
淬火開裂。一般用水作快冷淬火介質(zhì)，用油或空氣作慢冷淬火介質(zhì)，
但較少采用空氣。在水中停留時(shí)間為每 5-6 mm 有效厚度約 1 s。
這種方法的缺點(diǎn)是 :對于各種工件很難確定其應(yīng)在快冷介質(zhì)中停
留的時(shí)間，而對于同種工件，這時(shí)間也難控制。在水中冷卻時(shí)間過長，
將使工件某些部分冷到馬氏體點(diǎn)以下， 發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變， 結(jié)果可能導(dǎo)
致變形和開裂。反之，如果在水中停留的時(shí)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(zhuǎn)變， 導(dǎo)致淬火硬度不足。
此外，還應(yīng)考慮：當(dāng)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(huì)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(zhuǎn)變的奧氏體發(fā)生珠光
體或貝氏體轉(zhuǎn)變。
由于迄今仍未找到兼有水、 油優(yōu)點(diǎn)的淬火介質(zhì)， 所以盡管這種方
法在水中保持的時(shí)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(dāng)然，這就要求淬火操作者有足夠熟練的技術(shù)。
中斷淬火法也可以另種方式進(jìn)行， 即把工件從奧氏體化溫度直接淬入
水中，保持一定時(shí)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(shí)沿工件截面溫差減小， 然后再將工件淬入水
中保持很短時(shí)間，再取出在空氣中停留，如此往復(fù)數(shù)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(shí)的內(nèi)應(yīng)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(huì)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(xiàn)象， 水流應(yīng)細(xì)密， 同時(shí)
工件上下運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。 這種方法主要用于局部淬火。 用于局部淬火時(shí)，
因未經(jīng)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(gè)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(zhuǎn)變溫度的
淬火介質(zhì)中，在其中冷卻直至工件各部分溫度達(dá)到淬火介質(zhì)的溫度，
然后緩冷至室溫，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。這種方法不僅減少了熱應(yīng)力，而
且由于馬氏體轉(zhuǎn)變前， 工件各部分溫度已趨于均勻， 因而馬氏體轉(zhuǎn)變
的不同時(shí)現(xiàn)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(zhì)的溫度較高，工件冷卻較緩慢，因而很難達(dá)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?yàn)樵谟?br /> 中淬火也不至于造成很大內(nèi)應(yīng)力。 反之，若采用分級淬火來代替油淬，
其生產(chǎn)效率并不能顯著提高。
淬火介質(zhì)的溫度（“分級”溫度）可高于或略低于馬氏體點(diǎn)，當(dāng)
低于馬氏體點(diǎn)時(shí)，由于溫度比較低，冷卻較劇烈，故可用于較大改進(jìn)
的淬火。
各種碳素工具鋼和合金鋼（ M s=200~250℃）淬火時(shí)，分級溫度
選擇在 250℃附近，但更經(jīng)常選用 120~150℃，甚至 100℃。
分級溫度選在低于 M s點(diǎn)，是否還謂之分級淬火，尚有待商榷。
因?yàn)橐话惴旨壌慊鸬母拍钍窃诜旨墱囟鹊葴睾螅?取出緩冷時(shí)才發(fā)生馬
氏體轉(zhuǎn)變，但在低于 M s點(diǎn)以下的溫度等溫后已發(fā)生了大量馬氏體轉(zhuǎn)
變。
分級保持時(shí)間應(yīng)短于在該分級溫度下奧氏體等溫分解孕育期，應(yīng)盡量使工件內(nèi)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(jìn)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(diǎn)分級溫度的分級淬火，
廣泛地應(yīng)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(diǎn)，因工件自淬火劑中取出時(shí)，已有一
部分奧體氏轉(zhuǎn)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(dá) 10~15mm 直徑）時(shí)，
不引起應(yīng)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(zhuǎn)變區(qū)的溫度，使之
完成奧體氏的等溫轉(zhuǎn)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(jìn)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?yàn)橄仑愂象w的硬度較高而韌性又好， 在等溫淬火時(shí)冷卻
又較慢，貝氏體的比體積也較小，熱應(yīng)力、組織應(yīng)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(zhì)于分級淬火相同。