淬火工藝是將鋼加熱到AC3或AC1點以上某一溫度，保持一定時間（jiān），然後以（yǐ）適當速度冷卻獲得馬氏體和（或）貝氏體（tǐ）組織的熱處理工藝。

淬火的目的是提高硬度、強度、耐磨性以滿足零件的使用性能。淬火工（gōng）藝應用最為廣泛，如工具、量具、模具、軸承（chéng）、彈簧和汽車（chē）、拖拉機、柴油機、切削加工機床、氣動工具、鑽探機械、農機具、石油機械、化工機械、紡織機械、飛機等零件都在使用淬火工藝。

（1）加熱溫（wēn）度

淬火加熱（rè）溫度根據鋼的成分、組織和（hé）不同（tóng）的性能要求（qiú）來確定。亞共析鋼（gāng）是AC3+（30～50℃）；共析鋼和過共析（xī）鋼是AC1+（30～50℃）。

亞共析鋼淬火加熱溫度（dù）若選用低於AC3的溫（wēn）度，則此時鋼尚未完全奧氏體化，存在有（yǒu）部分未轉變的鐵素體，淬火（huǒ）後鐵素體仍保留在淬火組織中。鐵素（sù）體的硬度較低（dī），從而使淬火後的硬度達不到要求，同時也會（huì）影（yǐng）響其他力學性能。若將亞共析鋼加熱到遠高於AC3溫度淬火，則奧氏體晶粒回顯著粗大，而（ér）破（pò）壞淬（cuì）火（huǒ）後的性能。所以亞共析鋼淬火加（jiā）熱溫度選用AC3+（30～50℃），這樣（yàng）既（jì）保證充分（fèn）奧氏體化，又保持奧氏體晶粒（lì）的細（xì）小。

過共析鋼的淬火加熱溫度一般推薦為AC1+（30～50℃）。在實際生產（chǎn）中還根（gēn）據情況適當提高20℃左右。在此溫（wēn）度範圍內加熱，其組織（zhī）為細（xì）小晶粒的奧氏體和部分細小均勻分布的未溶碳化物。淬（cuì）火後除極少數殘餘（yú）奧氏體外，其組織為片狀馬氏體基體上均勻分（fèn）布的細小的碳化物質點。這樣（yàng）的組織硬度高、耐磨性（xìng）號，並且脆性相對較少。

過共析（xī）鋼的淬火加熱溫度不能低於AC1，因（yīn）為此時鋼材（cái）尚未奧氏體（tǐ）化。若加熱（rè）到略高（gāo）於AC1溫度時，珠光體完（wán）全轉變承奧（ào）氏體，並又少量的滲碳體溶入奧（ào）氏（shì）體。此時奧氏體晶粒細小，且其碳的質量分數已稍（shāo）高與共析成分。如果繼續升高溫度，則二次滲碳體不斷溶（róng）入奧氏體，致使奧氏體晶粒（lì）不斷長大，其碳濃度（dù）不斷升高，會導致淬火變形傾向增大、淬火組織顯微裂紋增多及脆性增大。同（tóng）時由於奧氏體含碳（tàn）量過高，使淬火後殘餘奧氏體數量增多，降低工件的硬度和耐磨（mó）性。因此過共（gòng）析鋼的淬火加熱溫度高於AC1太多是不合適的，加（jiā）熱到完全奧氏體化的ACm或以上溫度就更（gèng）不合適。

在生（shēng）產實（shí）踐中選擇工件的淬火加熱溫度時，除了遵守上述一般原則外，還要考慮工件的化（huà）學成分、技術要求、尺寸形狀、原始組織以及加熱設備、冷卻介質等諸多因素的影響，對加熱（rè）溫度予（yǔ）以適當調整。如合金鋼零件（jiàn），通常取（qǔ）上限，對（duì）於形狀複雜零（líng）件取下限。

強韌化新工藝選用（yòng）的淬火加熱溫度與常用淬（cuì）火（huǒ）溫度有所區別（bié）。如（rú）亞（yà）溫淬（cuì）火是亞共析鋼在略低於AC3的（de）溫（wēn）度奧氏（shì）體化後淬火，這樣可提高韌性，降低脆性轉折溫度，並可消除回火脆性。如（rú）45、40Cr、60Si2等材料製成的工件亞溫淬火加熱溫度為AC3－（5～10℃）。

采用高溫淬火可獲得（dé）較多的板條狀馬氏體或使全部板條馬（mǎ）氏體提高強度和韌（rèn）性。如16Mn鋼在（zài）940℃淬火（huǒ），5CrMnMo鋼在890℃淬火，20CrMnMo鋼在920℃淬火，效果較好（hǎo）。

高碳（tàn）鋼低溫、快速、短（duǎn）時加熱淬火（huǒ），適當降低高碳鋼的淬火加熱溫度，或（huò）采用快速加熱及縮短保（bǎo）溫時間的（de）辦法，可減少奧氏體的碳含（hán）量，提高鋼的（de）韌性。

（2）保溫時間（jiān）

為了使工件內外各部分均完成組織（zhī）轉變、碳化（huà）物溶解（jiě）及奧氏體的成分均（jun1）勻化，就必須在淬火（huǒ）加熱溫度保（bǎo）溫一定時間（jiān），既保溫時間。

（3）淬火介（jiè）質

工（gōng）件（jiàn）進行淬（cuì）火（huǒ）冷卻所（suǒ）使用（yòng）的（de）介質稱為淬火冷卻介質（或淬火介（jiè）質）。理想的淬火介質應具（jù）備的條件（jiàn）是使工件既能（néng）淬成馬（mǎ）氏體，又不致引起太大的（de）淬火應力（lì）。這就要（yào）求在C曲線的“鼻子”以上溫度緩冷，以減小（xiǎo）急冷所（suǒ）產生的熱應力；在“鼻子”處冷卻速度要大於臨界冷（lěng）卻速度，以保證（zhèng）過冷奧（ào）氏體不發生非馬氏體轉變；在“鼻子”下方，特別使Ms點一下溫度時，冷卻速（sù）度應盡量小，以減小組織轉（zhuǎn）變的應力。

常用的淬火介質有水（shuǐ）、水溶液、礦物（wù）油、熔鹽、熔（róng）堿等。

● 水（shuǐ）

水是冷（lěng）卻（què）能力較強的淬火介質。來源（yuán）廣、價格低、成分穩定不易變質。缺點是在C曲線的“鼻子（zǐ）”區（500～600℃左右），水處於蒸汽膜階段，冷卻不夠快（kuài），會形（xíng）成“軟點”；而在馬氏體轉變溫度區（300～100℃），水處於沸騰階段，冷卻太快，易使馬氏體轉變速度過快而產生很大的內應力，致使（shǐ）工件變形甚至開裂。當水溫升高，水中含有較多氣（qì）體或水中混入不溶雜質（如（rú）油、肥皂、泥漿等（děng）），均會顯著降低其冷卻能（néng）力。因此水適（shì）用於截麵尺寸（cùn）不大、形狀簡單的碳素鋼工件的淬火冷卻。

● 鹽水和堿水

在水中加入適量（liàng）的食鹽和堿，使高（gāo）溫工件浸入該冷卻介（jiè）質後，在蒸汽膜階段析出鹽和堿的晶體並立即爆裂，將蒸汽（qì）膜破壞，工件表麵的氧化（huà）皮也被炸碎，這樣可以提高介（jiè）質（zhì）在高溫區的（de）冷卻能力。其缺點（diǎn）是介質的腐（fǔ）蝕性大。

一般情況下，鹽水的濃度為10％，苛性鈉水溶液的濃度為10％～15％。可用作碳鋼及低合金結構鋼工件的淬火介質，使用溫度不應超過（guò）60℃，淬火後應及時清（qīng）洗並進行防鏽處理。

● 油

冷卻介（jiè）質一般采用礦物質油（礦物油）。如機油、變壓器（qì）油和柴油等。機油（yóu）一般（bān）采（cǎi）用10號、20號、30號機油，油（yóu）的號（hào）越大，黏度越大，閃點越高，冷卻能力越（yuè）低，使用溫度相應提高。

目前使用（yòng）的新型淬火油（yóu）主要有高速淬火油、光亮淬火（huǒ）油和真空淬火油三種。

高速淬火油是在高溫區（qū）冷卻速度得到提高的（de）淬火油（yóu）。獲得高速淬火油的基本途徑（jìng）有兩（liǎng）種，一（yī）種是選取（qǔ）不同類型和不同黏度的礦物油，以適當的（de）配（pèi）比相互混合，通過提高特性溫度來提高高溫區冷卻能力；另一種是在普通淬火油（yóu）中加入添加（jiā）劑，在油中形成粉灰狀浮遊物。添加劑遊磺酸的鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽以及（jí）磷酸（suān）鹽、硬脂酸鹽等。生產實踐表明，高速淬（cuì）火（huǒ）油（yóu）在過冷奧氏體不穩定區冷卻速（sù）度明顯高於普通淬火油，而在低溫馬氏（shì）體轉變（biàn）區冷速與普（pǔ）通（tōng）淬火油相接近。這樣既可得（dé）到較高的淬透性和淬硬性，又大大減少了變形，適用於形狀複雜的合金鋼工件的淬火。

光亮淬火油能使工件在淬（cuì）火後保持光亮表麵。在礦物油中加入不同（tóng）性質的高分子添加物，可獲得（dé）不同冷卻速度的（de）光亮淬火油。這些添加物的主要成分是光亮劑，其作用是將不（bú）溶解於油的老（lǎo）化產物懸（xuán）浮起來（lái），防止在工件上積聚（jù）和沉澱。另外，光亮淬（cuì）火油添加劑中還含有抗氧化劑、表麵活性劑和催冷劑等。

真空淬火油是用於真空熱處理淬火的冷卻介質。真空淬火油必須（xū）具備（bèi）低的飽（bǎo）和蒸汽壓，較高而穩定的（de）冷卻能力（lì）以及良好的光亮性和熱穩（wěn）定性，否則會影響真空熱處理的效果。

鹽浴和堿（jiǎn）浴（yù）淬火介質一般用在分級淬火（huǒ）和等溫（wēn）淬火中。

● 新（xīn）型淬火劑

有聚乙烯（xī）醇（chún）水溶液和三硝水溶液等。

聚乙烯醇（chún）常用質量分數為0.1％～0.3％之間（jiān）的水溶液，共冷卻能力介於水和油之間。當工件淬入該溶液（yè）時，工件表麵（miàn）形成一（yī）層蒸汽膜和一層凝膠薄膜，兩層膜使加熱工件冷（lěng）卻（què）。進入沸騰階段後，薄膜破裂，工件冷卻加快，當達到低溫時（shí），聚乙烯醇凝膠膜複又形成，工（gōng）件冷卻速度又下降，所以（yǐ）這種（zhǒng）溶液在高、低溫區冷卻能力低，在中溫區冷（lěng）卻能力高，有良好的冷（lěng）卻特性。

三硝水溶液由25％硝酸鈉+20％亞硝（xiāo）酸鈉+20％硝酸（suān）鉀+35％水組成。在（zài）高溫（650～500℃）時由於鹽晶體析出，破還蒸汽膜形成（chéng），冷卻能力接近於水。在低溫（300～200℃）時由於濃度極（jí）高，流動性（xìng）差，冷卻能力接（jiē）近於（yú）油，故其可代替水－油雙介質淬火。

（4）冷卻方法

生產實踐中應用最（zuì）廣泛的淬火分類是以冷卻方式的不同劃分的。主要有單液淬火、雙液（yè）淬火、分級淬火和等溫淬火等。

● 單液淬火

是將奧氏體化（huà）工件浸入某一（yī）種淬火介質種，一直冷卻到室溫的淬火操作方法。單液淬火介質有（yǒu）水、鹽水（shuǐ）、堿水、油及專門配製的淬火劑等。一般情況下碳素鋼淬火，合金鋼淬油。

單液淬（cuì）火（huǒ）操作（zuò）簡單，有利於實現（xiàn）機械化和自動化。其（qí）缺點是冷速受介質冷卻特性的限製而影響淬火質量。單液淬火對碳素（sù）鋼而言隻適用於形狀較（jiào）簡單的工件。

● 雙液淬火

是將奧氏體化工件先浸入一種冷（lěng）卻能力強的介質，在（zài）鋼（gāng）件還未達到該（gāi）淬火介質溫度之間即取出（chū），馬上浸入另一（yī）種冷卻能力弱的介質中冷卻，如先水後（hòu）油、先水後空氣等。雙液淬火減（jiǎn）少變形和開裂傾（qīng）向，操作不好（hǎo）掌握，在應用方麵有一定的局（jú）限性。

● 馬氏（shì）體分級淬火

是將奧氏（shì）體化工件先浸入溫度稍高或稍（shāo）低於鋼的馬氏體點的液態介質（鹽浴或堿浴）中，保持適當的時間，待鋼件的內、外層都達到介質溫度（dù）後取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝，也稱分（fèn）級淬火。

分級淬火由於在分級溫度停留到工件內外溫度一（yī）致後空冷，所以（yǐ）能有效（xiào）地減少相變應力和熱應力，減少淬火（huǒ）變形和開裂傾向。分級（jí）淬火適用於（yú）對於變（biàn）形要求高的（de）合金鋼和高合金鋼工件，也可用於截麵尺寸不大、形狀複雜地碳素鋼工件。

● 貝氏體等（děng）溫淬火

是將鋼件奧氏體化，使之快（kuài）冷到貝氏體轉變溫度區間（260～400℃）等溫保持，使奧（ào）氏體轉變（biàn）為貝氏體的淬火工藝，有時也叫等溫淬火。一般（bān）保溫時間（jiān）為30～60min。

● 複合淬火

將工件急冷至Ms以下（xià）獲得10％～20％馬氏體，然後在下貝氏（shì）體溫度區等溫。這種冷卻方法（fǎ）可（kě）使較大截麵地工件獲得組織M+B組（zǔ）織（zhī）。預淬時形成的馬（mǎ）氏（shì）體（tǐ）可促進貝氏體轉變，在等溫時（shí）又使（shǐ）馬氏體回火（huǒ）。複合淬火用於合金工具鋼工件（jiàn），可避免第一類回火脆性，減少殘（cán）餘奧氏體量即變形開裂傾向。

特殊工（gōng）件也采用壓縮空氣淬火、噴霧淬火、噴流淬火。