淬火工藝是將鋼加熱到AC3或AC1點以上某一溫（wēn）度，保持一定時間，然（rán）後以適當（dāng）速度冷卻獲得馬氏體（tǐ）和（或）貝（bèi）氏體組織的熱處理工藝。

淬火的目的是提高硬度、強度、耐（nài）磨性以滿足零件的（de）使用性（xìng）能。淬火工藝應用（yòng）最（zuì）為廣泛，如工具、量具、模具、軸（zhóu）承、彈簧和汽車、拖（tuō）拉機、柴油機、切削加工機床、氣動工具、鑽（zuàn）探機械、農機（jī）具、石油機械、化工機械（xiè）、紡織機械、飛機等零件都在（zài）使（shǐ）用淬火工藝。

（1）加熱溫（wēn）度

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

亞共析鋼淬火加（jiā）熱溫度若選用低於（yú）AC3的溫度，則此時鋼（gāng）尚未完全奧氏體化，存在有部分未轉變的鐵素體，淬火後鐵（tiě）素體（tǐ）仍保留在淬火組織中。鐵素體的硬度較低（dī），從而使淬火後的硬度（dù）達不到要求，同時也會影響其他力學性能。若將亞共析（xī）鋼加熱到遠高於AC3溫（wēn）度（dù）淬火（huǒ），則奧氏體晶粒回顯著粗大，而（ér）破壞淬火後的性能。所以亞（yà）共析鋼淬火加熱溫度（dù）選用AC3+（30～50℃），這（zhè）樣既保證充分奧（ào）氏體化，又保（bǎo）持奧氏體晶粒的細小。

過共（gòng）析（xī）鋼的（de）淬火（huǒ）加熱溫（wēn）度一般推薦為（wéi）AC1+（30～50℃）。在實際生產中（zhōng）還（hái）根據情況適當提高20℃左右。在此溫度範圍內加熱，其組織為細（xì）小（xiǎo）晶粒的奧氏體和部分細小均勻分布的未溶碳化物。淬火後除極（jí）少數殘（cán）餘奧（ào）氏體外，其組織為片狀馬氏體基體上均勻分布（bù）的細小（xiǎo）的碳化物質點。這樣的（de）組織（zhī）硬度高、耐磨性號，並且脆性相對較少。

過共析鋼的淬火加熱溫度不能低於AC1，因為此時鋼材尚未奧氏體化。若加熱到略高（gāo）於AC1溫度時，珠（zhū）光體完全轉變承奧氏（shì）體，並又（yòu）少（shǎo）量的滲碳體溶入奧氏體。此（cǐ）時奧氏體晶粒細小，且其（qí）碳的質量分數已稍高與共析（xī）成分。如果繼續（xù）升高溫度，則二次滲碳體不斷溶入奧氏體，致使奧氏體晶粒不斷長大（dà），其（qí）碳濃度不斷升高，會導致（zhì）淬火變形傾向增大、淬火組（zǔ）織顯微（wēi）裂紋增多（duō）及脆性增大。同時由於奧氏體含碳量過高，使淬火後殘餘奧（ào）氏體（tǐ）數量增多（duō），降低工（gōng）件的硬（yìng）度和耐磨性。因（yīn）此過共析鋼的淬火（huǒ）加熱溫度高於（yú）AC1太多是不合適的，加熱到完全奧（ào）氏體化的ACm或以上溫度就更不合適。

在生產實踐中選擇工件的淬火加熱溫度時，除了（le）遵守上述（shù）一般原則外，還要考慮工件的（de）化學成分、技（jì）術（shù）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（yǐng）響，對加熱溫度予以適當（dāng）調整。如合金鋼零件，通（tōng）常取上限，對於形狀複雜零件取下（xià）限。

強韌（rèn）化新工藝選用的淬火加熱溫度（dù）與常用淬火溫度有所區別。如亞溫淬（cuì）火是亞共析鋼在略低於AC3的溫度奧氏體化後淬（cuì）火，這樣可提高韌性，降低脆性轉折溫度，並可（kě）消除回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料製成的工件亞（yà）溫淬火加熱溫度為（wéi）AC3－（5～10℃）。

采用高溫淬（cuì）火可獲得較多的板條狀馬氏體或使全部板條馬（mǎ）氏體（tǐ）提（tí）高強度和（hé）韌性。如16Mn鋼在940℃淬火（huǒ），5CrMnMo鋼在890℃淬火，20CrMnMo鋼在920℃淬火（huǒ），效果較好。

高碳鋼低溫、快速、短時加熱淬火（huǒ），適當降低高碳鋼的淬火加熱溫度，或采用快速加熱及縮短保溫時間的辦法，可減少奧氏（shì）體的（de）碳含量（liàng），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、碳化物溶（róng）解及奧氏體的成分均勻化，就必須在淬火加（jiā）熱溫度保溫一定時（shí）間，既保溫時間。

（3）淬火（huǒ）介質

工件進行淬火冷卻所使用的（de）介（jiè）質稱為淬火冷（lěng）卻介質（或淬火介質）。理想的淬火介質應（yīng）具備的條件是使工件既能淬成馬氏體（tǐ），又不致引起太大的淬火應力。這就要求在C曲線的“鼻子”以上溫（wēn）度緩冷，以減小急冷所產生的熱應力（lì）；在“鼻子”處冷（lěng）卻速度要大於（yú）臨（lín）界冷卻速度，以保證過冷奧氏體不發生（shēng）非馬氏體轉變；在（zài）“鼻子”下方，特別使Ms點（diǎn）一（yī）下溫度時，冷卻速度應盡量小，以減小組織轉（zhuǎn）變的應力。

常用的淬火介質有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。

● 水

水是冷卻能力較（jiào）強的淬（cuì）火介質。來源廣、價（jià）格（gé）低、成分穩（wěn）定（dìng）不（bú）易（yì）變質。缺點是在C曲線的“鼻子”區（500～600℃左（zuǒ）右），水處（chù）於蒸汽膜（mó）階段，冷卻（què）不夠快，會形成“軟（ruǎn）點”；而在馬氏體轉變溫度區（300～100℃），水處於沸騰階（jiē）段，冷卻太快，易使馬氏體轉變速度（dù）過快而產生（shēng）很大的（de）內應力，致使工件變形甚至開裂。當水溫升（shēng）高，水中含有較多氣（qì）體或水中（zhōng）混入不溶雜質（如油、肥皂（zào）、泥漿等），均會顯著降低其冷卻能力。因（yīn）此水適用於截麵尺寸（cùn）不大、形狀簡單的碳素（sù）鋼工件的淬火冷卻。

● 鹽水和（hé）堿水

在水中加入適量的食鹽和（hé）堿，使高溫工件浸入（rù）該冷卻介質後，在蒸汽膜階段（duàn）析出鹽和堿的晶（jīng）體並立即（jí）爆裂，將蒸汽（qì）膜破壞，工件表麵的氧化皮也被炸碎，這樣可以提高介質在高溫區的冷卻能力。其缺點是介（jiè）質的腐蝕性大（dà）。

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（dī）合（hé）金結構鋼工件的淬火介（jiè）質，使（shǐ）用溫度不應超過60℃，淬（cuì）火後應及（jí）時清洗並進行防鏽處理。

● 油

冷卻介質一般采用礦物質油（礦（kuàng）物（wù）油）。如機油、變壓器油和柴油等。機油一（yī）般采用10號、20號（hào）、30號機油，油的號越大，黏度（dù）越大，閃點越（yuè）高，冷卻能力越低，使用溫度相（xiàng）應提高。

目前使用的新型淬火油主要有（yǒu）高速（sù）淬火油、光（guāng）亮淬火油和真空淬（cuì）火油三種。

高速（sù）淬火油是在高溫區冷卻速度得到提高的淬火油。獲（huò）得高速淬火油的（de）基本途（tú）徑（jìng）有兩種，一種是選取不同類型和不同黏度的（de）礦物油，以適當的配比相互混合，通過提高特性溫度來提高高溫（wēn）區冷卻能力（lì）；另一種是在普通淬（cuì）火油中加入添加劑，在油中形成粉灰狀浮遊（yóu）物。添加（jiā）劑遊磺酸的鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽以及磷酸鹽、硬脂酸（suān）鹽等（děng）。生產（chǎn）實踐（jiàn）表明，高速淬火油在過冷奧氏體不穩定區（qū）冷卻速度明顯（xiǎn）高於普通淬火油（yóu），而在低溫馬氏體轉變（biàn）區冷速與普通淬火油相接近。這（zhè）樣既可得到較高的淬透性和淬硬性（xìng），又（yòu）大（dà）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火後保持光亮表麵。在礦物油中加入不（bú）同性質的高分子添加（jiā）物，可獲得不同冷卻速度的光亮（liàng）淬火油（yóu）。這些添加物的主要成分是光亮劑，其（qí）作用是將不溶解於油的老化產物懸浮起來，防止在工件（jiàn）上積聚和沉澱。另外，光亮淬火（huǒ）油添加劑中還含有抗氧化劑、表麵活性劑和催（cuī）冷劑等。

真空（kōng）淬火油是用（yòng）於真空熱處理淬火的冷卻介質。真空（kōng）淬火油必須具備低的飽和蒸汽壓（yā），較高而穩定的冷卻能力以及良好的光亮性和熱穩定性（xìng），否則會（huì）影響真空熱處理的效果。

鹽浴（yù）和（hé）堿浴淬火介質一般用在分級淬火（huǒ）和等溫淬火中。

● 新（xīn）型淬火劑（jì）

有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。

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

三硝水溶液由（yóu）25％硝酸（suān）鈉+20％亞硝酸鈉+20％硝酸鉀+35％水組成。在高溫（650～500℃）時由於鹽晶體析出，破還（hái）蒸汽膜形成，冷卻能力接（jiē）近於（yú）水。在低溫（300～200℃）時由於濃度極高，流動性差，冷卻能力（lì）接近於油，故其可代替水－油雙（shuāng）介質淬火。

（4）冷卻方法

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

● 單液淬火

是將奧氏體化工件浸入某一種淬火介（jiè）質種，一（yī）直冷卻到室溫的淬火操作方法。單液淬火介（jiè）質有水、鹽水、堿水、油及專門配製的（de）淬火劑等。一般情況下碳素鋼（gāng）淬火，合金鋼淬油。

單（dān）液淬火操作簡單，有利於實現機械化和自動化。其缺點是冷速受（shòu）介質冷卻特性的限製而影響淬（cuì）火質量（liàng）。單液淬火對碳素鋼而言隻適用於形狀較簡單的工件。

● 雙液淬（cuì）火

是將奧氏體化工件先浸入一種冷卻能力強的介質，在鋼件還未達到該淬火介質溫（wēn）度之間即取出，馬上浸入另一（yī）種（zhǒng）冷卻能力弱的介（jiè）質（zhì）中冷卻，如先水後油、先水後空氣等。雙液淬火減少變形和開（kāi）裂傾向，操作不好掌握，在應用方麵有一定的局限性。

● 馬氏體分級淬（cuì）火

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

分級淬火由於在分級（jí）溫度停留到工件內外溫度一致後空冷，所以能（néng）有（yǒu）效地減少相變應力和熱（rè）應力，減少（shǎo）淬火變形和開裂傾向。分級淬火適用於對於（yú）變形要求高的合金鋼和高合金鋼工件，也可用於截麵尺寸（cùn）不大、形狀複雜地碳素鋼工件。

● 貝氏體等溫淬火

是將鋼件奧氏體化，使之（zhī）快冷到貝氏體轉變溫度區間（260～400℃）等溫保持，使奧氏體轉變為貝氏體的淬火工（gōng）藝，有時也叫（jiào）等溫淬火。一般保溫時間為30～60min。

● 複合（hé）淬火

將工件急冷至Ms以下獲得10％～20％馬氏體，然後在下貝氏體溫度區等溫。這種（zhǒng）冷卻方法可使較大截麵地（dì）工（gōng）件獲得組織M+B組織。預淬時形成的馬氏體（tǐ）可促進貝氏體轉變，在等溫時又使馬氏體（tǐ）回火。複合淬火用於合金工具鋼工件，可（kě）避免第一類回火脆性，減少殘餘奧氏體量即變形（xíng）開裂（liè）傾向。

特殊工件也采用壓（yā）縮（suō）空氣淬火、噴霧淬火（huǒ）、噴（pēn）流淬火（huǒ）。