热处理特辑-淬火

热处理特辑-淬火 
一、 定义 
 
淬火，金属和玻璃的一种热处理工艺。钢的淬火是将钢加热到临界温度
Ac3（亚共析钢）或 Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部
分奥氏体 1 化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到 Ms 以下（或 Ms 附近等
温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、
钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬
火。 
词音：淬火（cuìhuǒ），(英文名称：quenching) 
在金属材料加工、金属热处理等学术领域和行业内均读音：zhàn。淬火应
该读（zhànhuǒ）“蘸火”是淬火工艺的行业术语，起源于工艺处理的方法，因
为淬火就是把加热到一定程度的热工件蘸一下介质，以达到要求，过去工匠们
形象的称谓淬火为蘸火，淬火工艺应用很广，读法也随之流传开来。 
 
二、工艺 
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快
速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬
火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求
表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火
配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间
的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性
能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高
其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原
有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷
却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度zui高。淬火时
的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲
变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。 

三、分类 
根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和
贝氏体等温淬火 4 类。 
 
 
常用淬火方法示意图 
1、单液（单介质）淬火 
将奥氏体华的钢件放入一种淬火介质中连续冷却的淬火方法。如碳钢水
冷，合金钢油冷，大型碳钢件盐水冷等。这种方法缺点是在水中淬火应力大，
工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬
透。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广泛。 
2、双介质淬火 
双介质淬火：把加热到淬火温度的工件，先在冷却能力强的淬火介质中冷
却至接近 Ms 点，然后转入慢冷的淬火介质中冷却至室温，以达到不同淬火冷却
温度区间，并有比较理想的淬火冷却速度。用于形状复杂件或高碳钢、合金钢
制作的大型工件，碳素工具钢也多采用此法。常用冷却介质有水-油、水-硝

 
盐、水-空气、油-空气，一般用水作快冷淬火介质，用油或空气作慢冷淬火介
质，较少采用空气。 
3、（马氏体）分级淬火 
马氏体分级淬火：钢材奥氏体化，随之浸入温度稍高或稍低于钢的上马氏
点的液态介质(盐浴或碱浴)中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质
温度后取出空冷，过冷奥氏体缓慢转变成马氏体的淬火工艺。一般用于形状复
杂和变形要求严的小型工件，高速钢和高合金钢工模具也常用此法淬火。 
低于 Ms 点的马氏体分级淬火法：浴槽温度低于工件用钢的 Ms 而高于 Mf
时，工件在该浴槽中冷却较快，尺寸较大时仍可获得和分级淬火相同的结果。
常用于尺寸较大的低淬透性钢工件。 
4、（贝氏体）等温淬火 
贝氏体等温淬火法：将工件淬入该钢下贝氏体温度的浴槽中等温，使其发
生下贝氏体转变，一般在浴槽中保温 30~60min。贝氏体等温淬火工艺主要三个
步骤：①奥氏体化处理；②奥氏体化后冷却处理；③贝氏体等温处理；常用于
合金钢、高碳钢小尺寸零件及球墨铸铁件。 
 
四、过程 
 
淬火包括加热、保温、冷却 3 个阶段。下面以钢的淬火为例，介绍上述三
个阶段工艺参数选择的原则。 
 
淬火加热温度 以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后

获得细小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围。 
淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加热
温度为 Ac3 温度以上 30～50℃。从图上看，高温下钢的状态处在单相奥氏体
(A)区内，故称为*淬火。如亚共析钢加热温度高于 Ac1、低于 Ac3 温度，则
高温下部分先共析铁素体未*转变成奥氏体，即为不*(或亚临界)淬火。
过共析钢淬火温度为 Ac1 温度以上 30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体
(A+C)双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不*淬火，淬火后得到马氏体
基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析
钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至*溶解，则奥氏体晶粒
将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微
区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度
高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢
种淬火的温度。 
常用钢种淬火的加热温度 
实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳
含量为下限，当装炉量较多，欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限；若
工件形状复杂，变形要求严格等要采用温度下限。 
淬火保温 
淬火保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率
等多种因素确定。对整体淬火而言，保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一
致。对各类淬火，其保温时间zui终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加
热组织。 
加热与保温是影响淬火质量的重要环节，奥氏体化获得的组织状态直接影
响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在 5～8 级。 
淬火冷却 
要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体，
冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷却过程中，表面与心部的冷却
速度有-定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变

成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个
截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部
有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内
应力，可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素，合理选择淬火
介质和冷却方式。 
 
冷却阶段不仅零件获得合理的组织，达到所需要的性能，而且要保持零件
的尺寸和形状精度，是淬火工艺过程的关键环节。 
五、目的 
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏
体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、
疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以
通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。

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