預(yù)處理

淬火前通過(guò)對(duì)工件進(jìn)行消除應(yīng)力、改善組織的預(yù)備熱處理，對(duì)減少淬火變形是非常有利的。預(yù)處理一般包括球化退火、消除應(yīng)力退火，有些還采用調(diào)質(zhì)或正火處理。

①消除應(yīng)力退火：在機(jī)械加工過(guò)程中，工件表層在加工方法、背吃刀量、切削速度等的影響下，會(huì)產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力，由于其分布的不均衡，導(dǎo)致了工件在淬火時(shí)產(chǎn)生了變形。為了消除這些應(yīng)力的影響，淬火前將工件進(jìn)行一次消除應(yīng)力的退火是必要的。消除應(yīng)力退火的溫度一般為500~700℃，在空氣介質(zhì)中加熱時(shí)，為防止工件產(chǎn)生氧化脫碳可采用500~550℃進(jìn)行退火，保溫時(shí)間一般為2~3h。工件裝爐時(shí)要注意可能因自重引起的變形，其他操作同一般退火操作。

②以改善組織為目的的預(yù)熱處理：這種預(yù)處理包括球化退火、調(diào)質(zhì)及正火等。

球化退火：球化退火是碳素工具鋼及合金工具鋼在熱處理過(guò)程中必不可少的工序，球化退火后所獲得的組織對(duì)淬火變形趨勢(shì)影響很大。所以可以通過(guò)調(diào)整退火后的組織來(lái)減少某些工件有規(guī)律的淬火變形。

其他預(yù)處理：為減少淬火變形所采用的預(yù)處理方法有很多種，如調(diào)質(zhì)處理、正火處理等。針對(duì)工件產(chǎn)生淬火變形的原因及工件所用材料，合理地選用正火、調(diào)質(zhì)等預(yù)處理對(duì)減少淬火變形是有效的。但應(yīng)對(duì)正火后引起的殘余應(yīng)力及硬度提高對(duì)機(jī)加工的不利影響應(yīng)給予注意，同時(shí)調(diào)質(zhì)處理對(duì)含W、Mn等鋼可減少淬火時(shí)脹大，而對(duì)GCr15等鋼種的減少變形作用不大。

在實(shí)際生產(chǎn)中要注意分清淬火變形產(chǎn)生的原因，即要分清淬火變形是由殘余應(yīng)力引起的還是由組織不佳引起的，只有這樣才能對(duì)癥處理。若是由殘余應(yīng)力引起的淬火變形則應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力退火而不用類似調(diào)質(zhì)等改變組織的預(yù)處理，反之亦然。只有這樣，才能達(dá)到減少淬火變形的目的，才能降低成本，保證質(zhì)量。

以上各種預(yù)處理的具體操作同其他相應(yīng)操作，此處不贅述。

淬火加熱操作

①淬火溫度：淬火溫度對(duì)工件的淬火變形影響很大。我們可通過(guò)調(diào)整淬火溫度來(lái)達(dá)到減少變形的目的，或?qū)㈩A(yù)留機(jī)械加工余量同淬火溫度來(lái)達(dá)到減少變形的目的，或?qū)㈩A(yù)留機(jī)械加工余量同淬火溫度經(jīng)熱處理試驗(yàn)后合理地選擇、使用，從而達(dá)到減少后序加工余量。淬火溫度對(duì)淬火變形的影響除與工件所用材料有關(guān)外，還與工件的尺寸、形狀等有關(guān)。當(dāng)工件形狀和尺寸差異很大時(shí)，雖然工件使用材料一樣，但淬火變形趨勢(shì)卻大不相同，作者在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意這種情況。

②淬火保溫時(shí)間：保溫時(shí)間的選擇除了要保證工件透燒、淬火后達(dá)到要求的硬度或其他力學(xué)性能外，還要考慮它對(duì)淬火變形的影響。延升淬火保溫時(shí)間，實(shí)際上就相應(yīng)地提高了淬火溫度。特別是對(duì)高碳高鉻鋼，這一影響尤顯突出。

③裝爐方法：工件在加熱時(shí)擺放形式不合理，則會(huì)產(chǎn)生因工件自重而引起的變形或因工件之間相互擠壓產(chǎn)生變形或因工件堆放過(guò)密造成加熱及冷卻不均而產(chǎn)生變形。

如某彈簧件，淬火時(shí)曾用垂直吊掛的方式在860±10℃的保護(hù)氣氛加熱爐中加熱保溫30min，保溫后從爐中取出并將工件垂直淬入冷卻油中，淬火后彈簧總長(zhǎng)縮短了27mm，并且上下螺距因淬入淬火介質(zhì)的時(shí)間差異而變形量也不一樣。后改用彈簧套在心軸上，并水平吊掛裝爐，其他操作過(guò)程同前，淬火后，其變形情況大為改觀，螺距均勻，總長(zhǎng)度收縮較小。

特別是細(xì)長(zhǎng)的工件除不能以密堆橫放的方式裝爐外，在鹽浴爐加熱時(shí)，還應(yīng)考慮到因加熱介質(zhì)翻滾使工件產(chǎn)生變形的可能。細(xì)長(zhǎng)且重量較小的桿類工件裝爐時(shí)，一般是將鹽浴爐先升至稍高于淬火溫度，斷電后再將工件裝入鹽浴爐中，裝爐時(shí)要穩(wěn)，并且采用不通電的方式加熱工件，從而達(dá)到減少工件的淬火變形的目的。

④加熱方式：工件的形狀復(fù)雜、厚薄懸殊較大時(shí)，特別是當(dāng)其材料的含碳及合金元素較高時(shí)，其加熱過(guò)程一定要緩慢均勻，應(yīng)充分利用預(yù)熱過(guò)程，一次預(yù)熱不行的，采用二次、三次預(yù)熱。對(duì)用預(yù)熱方式仍不能解決變形的較大工件，還可采用裝箱保護(hù)在箱式電阻爐中加熱，加熱時(shí)除限速升溫外，還可增加等溫過(guò)程，以便減少由于加熱速度過(guò)快而產(chǎn)生的淬火變形。

冷卻操作

淬火變形主要是來(lái)自冷卻過(guò)程。合理的淬火介質(zhì)、熟練的操作技能，冷卻過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都直接地影響著工件的淬火變形。

1、合理選擇淬火介質(zhì)：在保證工件經(jīng)淬火后硬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的情況下，工件淬火時(shí)應(yīng)盡可能地選用較緩和的淬火介質(zhì)。如利用加熱浴介質(zhì)冷卻（利用熱浴介質(zhì)冷卻時(shí)可趁熱對(duì)工件進(jìn)行矯直）。盡可能用空冷淬火，以及用介于水、油冷速之間的淬火介質(zhì)代替水油雙介質(zhì)淬火等。

空冷淬火：空冷淬火對(duì)減少高速鋼、鉻型模具鋼及空冷微變形鋼的淬火變形是有效的。對(duì)�┗鸷笥捕纫�求不高的3Cr2W8V鋼，通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整淬火溫度也可用空淬火來(lái)達(dá)到減少變形的目的。

油冷淬火：油是一種比水的冷卻速度小得多的淬火介質(zhì)，但對(duì)那些具有較高淬透性且尺寸小、形狀復(fù)雜的變形傾向大的工件來(lái)說(shuō)，無(wú)疑人們?nèi)詴?huì)認(rèn)為油的冷卻速度偏高，而對(duì)尺不大但淬透性較差的工件，油的冷卻速度卻又顯不足了。為了解決上述矛盾，充分利用油淬減少工件的淬火變形，人們采取了調(diào)節(jié)油溫及提高淬火溫度的方未能來(lái)擴(kuò)大對(duì)油的利用。

改變淬火用油的溫度：利用淬火用同的油溫來(lái)減少淬火變形尚存在以下問(wèn)題，即油溫偏低時(shí)，淬火變形仍很大，而油溫偏高時(shí)又難以保證工件淬火后的硬度。某些工件在形狀和材料的綜合作用下，提高淬火用油的溫度還可能會(huì)增加其變形。所以，根據(jù)工件材料、截面尺寸及形狀等實(shí)際情況通過(guò)試驗(yàn)后再確定淬火用油的油溫，這是非常必要的。

利用熱油淬火時(shí)，為避免因淬火冷卻引起油溫過(guò)高而發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)在油槽附近配備必要的消防器材。此外還應(yīng)定期檢測(cè)淬火用油的質(zhì)量指標(biāo)，并及時(shí)補(bǔ)充或更換新油。

提高淬火溫度：此法適用于在正常淬火溫度下加熱保溫后經(jīng)油淬后達(dá)不到硬度要求的較小截面的碳素鋼制工件及尺寸稍大的合金鋼工件。通過(guò)適當(dāng)?shù)靥岣叽慊饻囟群笥痛�，則達(dá)到即能淬硬又能減少變形的效果。利用這種方法淬火時(shí)要注意防止因提高淬火溫度而可能引起晶粒粗化、降低工件的力學(xué)性能和使用壽命等問(wèn)題。

分級(jí)、等溫淬火：在淬硬度能滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，應(yīng)充分利用熱浴介質(zhì)的分級(jí)、等溫淬火，來(lái)達(dá)到減少淬火變形的目的。這一方法對(duì)淬透性較低的、小截面碳素結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼同樣有效，特別是淬透性較高的含鉻模具鋼、高速鋼制工件，熱浴介質(zhì)分級(jí)、等溫淬火冷卻方法是這類鋼的基本淬火方法。同樣，對(duì)那些淬火硬度要求不高的碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼也是行之有效的。

在利用熱浴淬火時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

、用油浴分級(jí)、等溫淬火時(shí)，應(yīng)對(duì)油溫進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止火災(zāi)的發(fā)生。

第二、用硝鹽分級(jí)淬火時(shí)，硝鹽槽應(yīng)配備必要的儀表及水冷裝置，其他注意事項(xiàng)詳見(jiàn)相關(guān)資料，此處不再贅述。

第三、等溫淬火時(shí)要嚴(yán)格控制等溫溫度，溫度偏高或偏低都不利于減少淬火變形。另外等溫淬火時(shí)工件的吊掛方式要選擇合量，防止因工件自重而引起的變形。

第四、利用等溫或分級(jí)淬火趁熱矯正工件形狀時(shí)，工裝夾具應(yīng)配備齊全，操作時(shí)動(dòng)作要迅速。防止對(duì)工件淬火質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

2、冷卻操作：冷卻過(guò)程中操作的熟練程度對(duì)淬火變形的影響很大，特別是利用水、油等淬火介質(zhì)時(shí)，操作熟練與否更為重要了。

正確的淬入介質(zhì)方向：一般來(lái)說(shuō)，截面對(duì)稱和細(xì)長(zhǎng)桿類工件，垂直淬入淬火介質(zhì)，截面不對(duì)稱的工件可采用斜向淬入淬火介質(zhì)。實(shí)際上正確的淬入淬火介質(zhì)方向就是使工件各部分能均勻冷卻的方向。將冷卻慢的部分先淬入淬火介質(zhì)，冷卻快的部分后淬入淬火介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中要特別注意工件的形狀對(duì)冷卻速度的影響，工件表面積大的部分，并不意味著其冷卻速度就大，特別是在該部分形狀比較復(fù)雜時(shí)，由于冷卻不均勻，很可能會(huì)導(dǎo)致冷卻速度比表面積小的部分的冷卻速度慢。所以如何選擇進(jìn)入淬火介質(zhì)方向，應(yīng)根據(jù)工件的形狀具體掌握。

工件在淬火介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)：冷卻速度慢的部人應(yīng)迎水運(yùn)動(dòng)。形狀相對(duì)稱的工件在水中運(yùn)動(dòng)路線要對(duì)稱均勻，運(yùn)動(dòng)幅度要小且速度要快。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)薄片類工件淬入淬火介質(zhì)時(shí)要穩(wěn)，工件不應(yīng)在淬火介質(zhì)中擺動(dòng)，這類工件Z好不用鐵絲捆綁淬火而用鉗子夾持淬火。

工件淬入淬火介質(zhì)的速度：工件淬入淬火介質(zhì)時(shí)的速度要快。特別是細(xì)長(zhǎng)、筒類工件，如淬入淬火介質(zhì)的速度慢，則會(huì)導(dǎo)致其彎曲變形增大以及會(huì)使筒類件先淬入淬火介質(zhì)部分和后淬入淬火介質(zhì)部分的變形量差異增大。

采用加保護(hù)的冷卻：截面尺寸差別較大的工件應(yīng)將冷卻速度快的部分用石棉繩、鐵皮等物進(jìn)行捆綁保護(hù)，借以降低該部分的冷卻速度，從而使工件各部分冷卻均勻。

工件在水中的冷卻時(shí)間：對(duì)于由組織應(yīng)力為主引起變形的工件可縮短其在水中的冷卻時(shí)間；而對(duì)于由熱應(yīng)力為主引起變形的工件則可適當(dāng)延長(zhǎng)其在水中的冷卻時(shí)間，從而達(dá)到減少工件淬火變形的目的。

（來(lái)源：熱加工論壇）