淬火工（gōng）藝是將鋼加熱到AC3或AC1點以上某一溫度，保（bǎo）持一定時間，然後以適（shì）當速度冷卻獲得馬氏體和（或）貝氏體組織的熱（rè）處理工藝。

淬火的目的是提高硬度（dù）、強度、耐磨性以（yǐ）滿足零件的使用（yòng）性能。淬火工（gōng）藝應用最為廣泛，如工具、量（liàng）具、模具、軸承、彈簧（huáng）和汽車、拖拉機（jī）、柴油機、切削加（jiā）工機床、氣（qì）動工具、鑽探機械、農機具、石油機械、化工（gōng）機械、紡織機械、飛機等零件都在使（shǐ）用淬火工藝。

（1）加熱溫度

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

亞共（gòng）析鋼淬火加熱溫度若選用低於AC3的溫度，則此時鋼尚未（wèi）完全奧氏體化，存在有部分未（wèi）轉變的鐵素體，淬火後鐵素體仍保留在淬火組織中。鐵素體（tǐ）的硬度較低，從而使淬火後的硬度達不到要（yào）求（qiú），同時也會（huì）影響其他力學性能。若將亞共析鋼加熱到遠（yuǎn）高於AC3溫（wēn）度淬火，則奧氏體晶粒回顯（xiǎn）著粗大，而破壞淬火後的性能。所以亞共（gòng）析鋼淬火加熱溫度選用AC3+（30～50℃），這樣既保證充分奧氏體化，又保持奧氏體晶粒的細小（xiǎo）。

過共析鋼的淬（cuì）火加熱溫度一般推薦為AC1+（30～50℃）。在實際（jì）生產中還根據情況適當提高20℃左右。在此溫度範圍（wéi）內加熱，其組織為細小晶粒的奧氏體和部分細小均勻分布的未溶碳化物。淬火（huǒ）後除極少數殘餘奧氏體外，其組織為（wéi）片狀馬（mǎ）氏體基體上均勻分（fèn）布的（de）細（xì）小的碳化物質點。這樣的組織硬度高、耐（nài）磨性號，並且脆性相對較少。

過共析鋼的（de）淬火加熱溫度（dù）不能低於AC1，因為此時鋼材尚未奧氏（shì）體化。若加熱到略高於AC1溫（wēn）度時，珠光體完全轉變承（chéng）奧（ào）氏體，並又少（shǎo）量的滲碳體溶入奧氏體。此時奧（ào）氏體（tǐ）晶粒細小，且其（qí）碳的質量分數已稍高與共析成分。如果繼（jì）續（xù）升高溫度，則（zé）二（èr）次滲碳體（tǐ）不斷溶入奧（ào）氏體（tǐ），致使奧氏體晶粒不斷長大，其碳濃度不斷升高，會導致淬火（huǒ）變形傾向增大、淬火組織（zhī）顯微裂紋增多及脆性增大。同時由於奧氏體含碳（tàn）量過高，使淬火後殘餘（yú）奧氏體（tǐ）數量增多，降（jiàng）低（dī）工件的硬度和耐磨性。因此過共析鋼的淬火加熱溫度高於AC1太多是不合適的，加熱到完全奧氏體化的ACm或以上溫度就更（gèng）不合適。

在生產實踐（jiàn）中選擇工件的（de）淬火加熱溫度時，除了遵守上述一般（bān）原則外，還要考慮工件的化學成分、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，對加熱溫度予以適當調整。如合金鋼零件，通常取上限，對於形狀複雜零（líng）件取下限。

強韌化新工藝選用的淬火加熱溫度與常用淬火溫度有所區（qū）別。如亞溫淬火是亞共析（xī）鋼在略低於AC3的溫度奧氏體化後淬（cuì）火，這樣可提（tí）高（gāo）韌性（xìng），降低脆性轉折（shé）溫度，並可消除回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料製（zhì）成（chéng）的工件（jiàn）亞溫淬火（huǒ）加熱溫度為AC3－（5～10℃）。

采用（yòng）高溫淬火可獲得較多的板條狀（zhuàng）馬氏體或使全部板條馬氏體提高強度（dù）和韌性。如16Mn鋼在（zài）940℃淬火，5CrMnMo鋼（gāng）在890℃淬火，20CrMnMo鋼在920℃淬（cuì）火，效果較好。

高碳鋼低溫、快速、短時（shí）加熱淬火，適當降低高碳鋼的淬火加熱溫度，或采用快速加熱（rè）及縮短保（bǎo）溫（wēn）時間的辦法，可減少奧（ào）氏體（tǐ）的碳含量，提高鋼的韌性。

（2）保溫時間

為了使工件內外各部分均完成組織轉變、碳化物（wù）溶（róng）解（jiě）及奧氏體的成分均勻化（huà），就必須在淬火加（jiā）熱溫度保（bǎo）溫一定時間，既保溫時間。

（3）淬火介質

工件進行淬火冷（lěng）卻所使用的介質稱為淬火（huǒ）冷卻介質（或淬火介質）。理想的淬火介質（zhì）應具備的（de）條件是使工件既能淬成馬氏體，又不致引起太大的淬火應力（lì）。這（zhè）就要求在C曲線的“鼻子”以上（shàng）溫度緩冷，以減小急冷所產生的熱應力（lì）；在“鼻子”處冷卻速度要大於臨界冷卻速度，以保證過冷奧氏體不發生非馬氏體轉變；在“鼻子（zǐ）”下方，特別（bié）使Ms點一下溫度時，冷卻速度應盡量小，以減小組織轉變的應力。

常用的淬火介質（zhì）有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。

● 水

水是冷卻能力（lì）較強的淬（cuì）火介質。來源廣、價格低、成分穩定不易變質。缺（quē）點是在（zài）C曲（qǔ）線的“鼻（bí）子”區（500～600℃左右），水處於蒸汽膜階段（duàn），冷卻不夠（gòu）快，會形成“軟（ruǎn）點”；而在馬氏體轉變溫（wēn）度區（300～100℃），水處於沸騰階段，冷卻太快，易使馬氏體轉變速度（dù）過快而產生很大的內應力，致使工件（jiàn）變形甚至開裂。當水（shuǐ）溫升高，水中含（hán）有較多氣體或水中混入不溶（róng）雜（zá）質（如（rú）油、肥皂、泥漿等），均會顯著降低其冷卻能力。因此水適用於（yú）截麵尺寸不大、形狀（zhuàng）簡單的碳素鋼工件的淬火冷（lěng）卻。

● 鹽水和堿水

在水（shuǐ）中加入適量的食鹽和堿（jiǎn），使高溫工件浸入該冷卻介質後，在蒸汽膜階段析（xī）出鹽和堿（jiǎn）的晶體並（bìng）立即爆裂，將蒸（zhēng）汽膜破壞，工件（jiàn）表麵的氧化皮也被炸碎，這樣可（kě）以提高介質在高（gāo）溫區的（de）冷卻能力。其缺（quē）點是介質的腐蝕性大。

一般情況下，鹽（yán）水的濃（nóng）度為10％，苛性鈉水溶液（yè）的濃度為（wéi）10％～15％。可用作碳鋼及低合金（jīn）結構鋼工件的淬火介質，使（shǐ）用溫（wēn）度不（bú）應超過60℃，淬火後應及時清洗並進行防鏽處理（lǐ）。

● 油

冷卻介質一般采用礦物（wù）質油（礦物油）。如機油（yóu）、變壓（yā）器油和柴油等。機（jī）油一般采用（yòng）10號、20號、30號機（jī）油，油的號越大，黏度越大，閃點（diǎn）越高，冷卻能力越低，使（shǐ）用溫（wēn）度相應提高。

目前使用的新型淬火（huǒ）油主要有高速淬（cuì）火油、光亮淬（cuì）火油（yóu）和真空（kōng）淬火油三種。

高速淬火油是在高溫區冷卻速度（dù）得到提高的淬火油（yóu）。獲得高速淬火油的基本途徑有兩種，一種是選（xuǎn）取（qǔ）不同（tóng）類型和不同黏度的礦物油，以適當的配比相互混合，通過提（tí）高特性溫度來提高（gāo）高溫區冷卻能力（lì）；另一種是在普通淬火（huǒ）油中加入添加（jiā）劑，在油中形（xíng）成粉灰狀浮遊物。添加劑遊磺酸的鋇鹽、鈉鹽（yán）、鈣鹽（yán）以及磷酸鹽、硬（yìng）脂酸鹽等。生產（chǎn）實踐表明，高速淬火油在過冷奧氏體不穩定區冷卻速度（dù）明顯高於普通淬（cuì）火油，而在低溫馬氏體轉（zhuǎn）變區冷速與普通淬火油（yóu）相接近。這樣既可得（dé）到較高（gāo）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（hé）金鋼工件的（de）淬火。

光亮淬（cuì）火油能使工件在淬火後保持光亮表麵。在礦物油中加（jiā）入不同性（xìng）質的高分子添加物，可獲得不同冷（lěng）卻速度的光亮淬火油。這些添加物的主要成分是光（guāng）亮劑，其作用是將不溶（róng）解（jiě）於油的老化產物懸浮起來，防止在工件上積聚和沉澱。另外，光亮淬火油添加（jiā）劑（jì）中還含有抗氧（yǎng）化（huà）劑、表麵活性劑和催冷（lěng）劑等。

真空淬火油是用於（yú）真空熱（rè）處理淬火的冷卻介（jiè）質。真空淬火油必須具備低的飽和蒸汽壓，較高而穩定的冷卻能力以及良（liáng）好的光亮性和熱穩（wěn）定性，否則會影響真空（kōng）熱處理的效果。

鹽浴和堿浴淬火介（jiè）質一（yī）般用在（zài）分級淬火和等溫淬火中。

● 新型（xíng）淬火劑

有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等（děng）。

聚乙烯醇常用質量分數為0.1％～0.3％之間的水溶液，共（gòng）冷卻能力介於（yú）水和油之間。當工件淬入該溶液時，工件表（biǎo）麵形（xíng）成一層蒸汽膜和一層凝（níng）膠薄膜，兩層膜使加熱工件冷卻。進入沸騰階段後，薄膜破裂（liè），工件冷卻加快，當達到低溫時，聚乙（yǐ）烯醇凝膠膜複又形成，工（gōng）件（jiàn）冷卻速度（dù）又下降，所以這種溶液在高、低溫區冷卻能力低，在中溫區冷卻能（néng）力高，有良好的（de）冷卻特性。

三硝水溶液由25％硝酸鈉+20％亞硝酸鈉（nà）+20％硝（xiāo）酸鉀+35％水組成。在高溫（650～500℃）時由於鹽晶體析出，破還蒸（zhēng）汽膜形成，冷卻能力接近於水。在低溫（300～200℃）時由（yóu）於濃度極高，流動性差，冷卻能力接（jiē）近於油（yóu），故其可（kě）代替水－油雙介質（zhì）淬火。

（4）冷卻（què）方法

生產實踐中應用最廣泛的（de）淬火分（fèn）類是以冷卻方式的不同劃分（fèn）的。主要有單液淬火、雙液淬火、分級淬（cuì）火和等溫淬火等。

● 單（dān）液淬火

是（shì）將奧（ào）氏體化工（gōng）件（jiàn）浸入（rù）某一種淬火介質種，一直冷卻到室溫的淬火操作方法。單液淬火介質有水、鹽水、堿水、油及專門配製的淬火劑（jì）等。一般情況下碳素鋼淬火，合金鋼淬油。

單液淬火操作（zuò）簡單，有利於實現機械（xiè）化和自動化。其缺點是冷速受介（jiè）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簡單的工件。

● 雙液淬火

是將（jiāng）奧氏體化工件（jiàn）先浸入（rù）一種冷卻能力強（qiáng）的介質，在（zài）鋼件還未達到（dào）該淬火介質溫度之間即取出，馬上浸入另一種冷卻能力弱（ruò）的介質中冷卻，如先水（shuǐ）後油、先水後空氣等。雙液淬火減少變形和開裂傾向（xiàng），操作不好（hǎo）掌握，在應用方麵有（yǒu）一定的局限性。

● 馬氏體分級淬（cuì）火

是將奧氏體化工件（jiàn）先浸（jìn）入溫度稍高或稍低於鋼的馬氏體（tǐ）點的液態（tài）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後取（qǔ）出空冷，以獲得馬（mǎ）氏體組織的淬（cuì）火工藝（yì），也稱分級淬火。

分級淬火由於在分級溫度停留到工件（jiàn）內外溫度一致後空冷，所以能有效地（dì）減少相變應力和熱應力，減（jiǎn）少淬火變形和（hé）開裂傾向。分級（jí）淬火適用（yòng）於對於變形要求高的合金鋼和高合金鋼工件，也可用於截麵（miàn）尺寸不大、形狀複雜地碳素鋼工件（jiàn）。

● 貝氏體等溫淬（cuì）火

是將鋼件奧氏體化，使之快冷到貝氏（shì）體轉變溫度區間（260～400℃）等溫保持（chí），使奧（ào）氏體（tǐ）轉變為貝氏體的淬火（huǒ）工藝，有時也叫等（děng）溫淬火（huǒ）。一般保溫時間為30～60min。

● 複合淬（cuì）火

將工件急冷至Ms以下獲得10％～20％馬氏體，然（rán）後在下貝（bèi）氏體溫度區（qū）等溫。這種冷卻方法可使較大截麵地工件獲得組織M+B組織。預淬時（shí）形成的馬氏體可促進貝氏體轉變，在等溫時又使馬氏體回火。複合（hé）淬火用於合金工具鋼工件，可避免第（dì）一類回火脆性，減少（shǎo）殘餘奧氏體（tǐ）量即變形開裂傾向。

特殊（shū）工件也采用壓縮空氣淬火、噴霧淬火、噴流淬火。