淬（cuì）火工藝是將鋼加熱到（dào）AC3或AC1點以上某一溫度，保持一定時間，然後以（yǐ）適當速度冷卻獲得馬（mǎ）氏體和（hé）（或）貝氏體（tǐ）組（zǔ）織的熱處理工（gōng）藝。

淬火的目的是提（tí）高硬度、強度、耐磨性以（yǐ）滿足（zú）零（líng）件的使用性能。淬火工藝應用最為廣泛（fàn），如（rú）工具、量具、模具、軸承、彈簧和汽車、拖拉機、柴油機、切（qiē）削加工機床、氣動工具、鑽探（tàn）機（jī）械、農機具（jù）、石油機械、化（huà）工機械、紡織（zhī）機械、飛機等零件（jiàn）都（dōu）在使用淬火工藝（yì）。

（1）加熱溫度（dù）

淬火加（jiā）熱溫度根據鋼的成分、組織和不同的性能要求來確（què）定。亞共析鋼（gāng）是（shì）AC3+（30～50℃）；共析鋼和過共析鋼是（shì）AC1+（30～50℃）。

亞共（gòng）析鋼淬火加熱溫度若（ruò）選用低於AC3的溫度，則此時鋼尚（shàng）未完全奧氏體化，存在有部分未轉變的鐵素體，淬火後鐵（tiě）素體仍保留在淬火組織中。鐵素體的（de）硬度較低，從而使（shǐ）淬火後的硬度達不到要求，同時也會影響其他力學（xué）性能。若將（jiāng）亞共析鋼加熱到遠高（gāo）於AC3溫度淬火，則奧氏體晶粒回顯著粗大，而破壞淬火後的性能。所以亞共析鋼淬火加熱溫度選用AC3+（30～50℃），這樣既保證充分奧（ào）氏體化，又保持奧氏（shì）體晶（jīng）粒的（de）細小。

過共析鋼的淬（cuì）火加熱溫（wēn）度（dù）一般推薦（jiàn）為（wéi）AC1+（30～50℃）。在實際生產中還根據情況適當提高20℃左右。在此溫度範圍內加熱，其組（zǔ）織為細小晶粒的奧氏體和（hé）部分細（xì）小均勻分布（bù）的未溶碳化（huà）物。淬火後（hòu）除極少數殘（cán）餘奧（ào）氏體外，其（qí）組織為片狀馬氏體基體上均勻分布的細小的碳化物（wù）質點。這樣的（de）組織硬度高、耐磨性號，並且（qiě）脆性相對較少。

過共（gòng）析鋼的淬火加熱溫（wēn）度不能（néng）低於AC1，因為此時鋼材尚（shàng）未奧氏體化。若加熱到略高於AC1溫度時，珠光體完全轉變承奧氏體，並又少量的滲碳（tàn）體溶入奧氏體。此時奧（ào）氏體（tǐ）晶粒細（xì）小，且（qiě）其碳的質量（liàng）分數已稍高與共析成分。如果繼續升（shēng）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，其碳（tàn）濃（nóng）度不斷升高，會導致淬（cuì）火變形傾向增（zēng）大、淬火組（zǔ）織顯微裂紋增多及脆性增大。同時由於奧氏體含碳量過高，使淬火後殘餘奧氏體數（shù）量增多，降低工件的硬度和耐磨性。因此過共析鋼的淬（cuì）火加熱（rè）溫度高於AC1太多是不合（hé）適的，加（jiā）熱到完全奧氏體化的ACm或以上溫度就更不合適。

在生產實踐中選（xuǎn）擇工件的淬火加熱溫度時，除（chú）了（le）遵守上（shàng）述一般（bān）原則外，還要考慮（lǜ）工（gōng）件的化學成分、技術要求、尺寸形狀、原始組織以及加（jiā）熱設備、冷卻介質等諸多因素（sù）的影響，對加熱溫度予以適當調整。如合金鋼零件，通（tōng）常取上限（xiàn），對於形狀複雜零件（jiàn）取下限。

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

采用高溫（wēn）淬火可獲得較多的板條狀馬（mǎ）氏體（tǐ）或使全部板條馬氏體提高強度和韌性。如16Mn鋼在（zài）940℃淬火，5CrMnMo鋼在890℃淬火，20CrMnMo鋼在920℃淬火，效果（guǒ）較（jiào）好。

高碳鋼低溫、快速（sù）、短時加熱淬火，適當降低高碳鋼的淬火加熱溫度，或采用快速加熱及縮短保溫時間的辦法，可減少奧氏體的碳含量，提（tí）高（gāo）鋼的韌性。

（2）保溫（wēn）時間

為了使工件內外各（gè）部分均（jun1）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（zài）淬（cuì）火加熱溫度保溫一定時間，既保溫時間。

（3）淬火介（jiè）質

工（gōng）件進行淬火冷卻所使用的介質稱為淬火冷卻介質（或（huò）淬火介質）。理想的淬火介質應具備的條件是使（shǐ）工件既能淬（cuì）成（chéng）馬（mǎ）氏體，又不致引起太大的淬火應力。這就要求在（zài）C曲線（xiàn）的“鼻子”以上溫度緩冷，以減小急冷所產生的熱應力；在“鼻子”處冷卻速度要大於臨界冷卻速（sù）度，以保證過冷奧氏體不發生非馬氏體轉（zhuǎn）變；在（zài）“鼻子”下方，特別使Ms點一下溫度時，冷卻速度應盡量（liàng）小，以減小組織轉變的應力。

常（cháng）用的淬（cuì）火介質有水、水溶液、礦物油、熔鹽、熔堿等。

● 水

水是冷卻能力較強的淬火介質（zhì）。來（lái）源廣、價格低、成分穩定不易變質。缺點是在C曲線的“鼻子”區（500～600℃左右），水處於蒸汽膜階段，冷卻不夠快，會形成“軟點”；而（ér）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（biàn）速度過快而產生很大的內應力，致（zhì）使工件變形甚至開裂。當水溫升高，水中含有較多氣體或水（shuǐ）中混入不溶雜質（如油、肥皂（zào）、泥漿等），均（jun1）會顯著降（jiàng）低其冷卻能力。因此水（shuǐ）適用於截麵尺寸不大（dà）、形狀簡單的碳素（sù）鋼工件的淬火冷卻。

● 鹽水和堿水

在水中加入適（shì）量的食鹽和堿，使高溫（wēn）工件浸入該冷卻介質後，在蒸汽膜階段（duàn）析出鹽和堿的晶體並立即爆裂，將蒸汽膜破壞，工件表麵的氧化皮也被炸碎（suì），這樣可以提高介質在高溫區的冷卻能力。其（qí）缺（quē）點是（shì）介質的腐蝕性大。

一般情況（kuàng）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（jiè）質（zhì），使用溫度不應超（chāo）過60℃，淬火後應及時清洗（xǐ）並進行防鏽處理。

● 油（yóu）

冷卻介質一般（bān）采用礦物質（zhì）油（礦物油）。如（rú）機油、變壓器油和柴油等。機油一般采用10號、20號、30號機（jī）油，油的號越大，黏度越大，閃（shǎn）點越高，冷卻能（néng）力越低，使（shǐ）用溫（wēn）度相應提高。

目（mù）前使用（yòng）的新型淬火油主要有高速淬火油、光亮淬火油和（hé）真空淬火油三種。

高速淬火油（yóu）是在高（gāo）溫區（qū）冷卻（què）速度得到提高的淬火油（yóu）。獲得高（gāo）速淬火油的基本途徑（jìng）有兩種，一（yī）種是選取不同類型和不同黏度的礦物油（yóu），以適當的配比相互混合（hé），通過提（tí）高特（tè）性溫度來（lái）提高高溫區（qū）冷（lěng）卻能力；另一種是在普通淬（cuì）火油中（zhōng）加入添加劑，在油中（zhōng）形成（chéng）粉（fěn）灰狀浮遊物。添加劑遊（yóu）磺酸的鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽以及磷酸鹽（yán）、硬脂（zhī）酸鹽等。生產實踐（jiàn）表明，高速淬火油在過冷奧氏體不穩定區冷（lěng）卻（què）速度明顯高於普通淬火油，而在低溫馬氏體轉變區冷速與普通淬（cuì）火油相接近。這樣既可得到較高的淬透性和淬（cuì）硬性，又大大減少了變（biàn）形，適用於形（xíng）狀複雜的合金鋼工件的淬火。

光亮（liàng）淬火油（yóu）能使工件在淬火後保持光亮（liàng）表麵。在礦（kuàng）物油中加入不同性質的高分子添加物，可獲（huò）得不同冷卻速度的光亮（liàng）淬火油。這些添加物的主要成分（fèn）是光亮劑，其作用是將不溶解於油的老化產物懸浮起來，防止在工件上積聚和沉澱（diàn）。另外，光亮淬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（huǒ）的冷卻介質。真（zhēn）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）好的光亮性和熱穩定性，否則會影響真空熱處（chù）理的效（xiào）果。

鹽浴和（hé）堿（jiǎn）浴淬火介質一（yī）般用在（zài）分級淬火和（hé）等溫淬火中。

● 新型淬火劑（jì）

有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。

聚乙烯醇常用質量分數（shù）為0.1％～0.3％之（zhī）間的水溶液，共冷卻能力介於水和（hé）油之間。當工件淬入該溶液時，工件表麵形成一層蒸汽膜和一層凝膠薄（báo）膜，兩層膜使加熱工件冷（lěng）卻。進入沸騰階段後，薄膜破裂（liè），工件冷卻加快，當（dāng）達到低溫（wēn）時，聚（jù）乙烯醇凝（níng）膠膜複（fù）又形成，工件冷卻速（sù）度又下降，所以（yǐ）這種溶液在高（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25％硝酸（suān）鈉（nà）+20％亞硝酸鈉（nà）+20％硝酸（suān）鉀+35％水組成。在高溫（650～500℃）時由於鹽晶體析出（chū），破還蒸（zhēng）汽膜形成，冷卻能力接近於水。在低溫（300～200℃）時由於濃度極高，流動性差，冷卻能力接（jiē）近於油，故其可代替水－油雙介質淬火。

（4）冷卻方法

生產實踐中應用最廣泛（fàn）的淬（cuì）火分類是（shì）以冷卻（què）方式的（de）不同劃分的。主要（yào）有單（dān）液淬火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火等。

● 單液淬火

是將奧氏體化工件浸入某一種淬火介質種（zhǒng），一直冷卻到室溫的（de）淬火操作（zuò）方法。單液淬火介質有水、鹽水、堿水、油及專（zhuān）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）操作簡（jiǎn）單，有（yǒu）利於實現機械化和自動化。其缺點是（shì）冷速受介質冷（lěng）卻特性的限製而（ér）影響淬火質量。單液淬火對碳素鋼而言隻適用於形狀（zhuàng）較（jiào）簡單的工件。

● 雙液淬火

是將奧氏體化工（gōng）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度之間即取出，馬上浸入另一（yī）種冷卻能力弱的介質中冷（lěng）卻，如先水後油、先水後（hòu）空氣等。雙液淬火減少變形和開裂傾向，操作（zuò）不好掌握，在應用方麵有一定（dìng）的局限性。

● 馬氏體分級淬火

是將奧氏體化工件先浸入溫度（dù）稍高（gāo）或稍（shāo）低於鋼的馬氏體（tǐ）點的液態介質（鹽浴或堿（jiǎn）浴（yù））中，保持適當的時間，待（dài）鋼件的內、外層都達到介質（zhì）溫度後取出空冷，以獲得（dé）馬氏體組織的淬火（huǒ）工藝，也稱分級淬火。

分級淬火由於在分（fèn）級溫度停留到工件內外溫度一致後空冷（lěng），所以能有效地減少相變應力和熱應力，減少（shǎo）淬火變形和開裂傾向。分級淬火適用於對於（yú）變（biàn）形要求高的合金鋼和高合金（jīn）鋼工件，也（yě）可用於截麵尺寸不大、形狀複雜地碳素鋼工件。

● 貝氏體等溫淬火

是將鋼件奧（ào）氏體化，使之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藝，有時也（yě）叫（jiào）等溫淬火。一般（bān）保溫時間為30～60min。

● 複合（hé）淬火（huǒ）

將工件（jiàn）急冷至Ms以下獲得10％～20％馬（mǎ）氏體，然後在下（xià）貝氏體溫度區等溫。這種冷卻方（fāng）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（shì）體可促進貝（bèi）氏體轉變，在等溫時又使馬氏體回火。複合淬火用於合金工具鋼工件，可避（bì）免第一類回火脆性，減少殘餘奧氏體（tǐ）量即變形開（kāi）裂傾向。

特殊工件也采用壓縮空氣淬（cuì）火、噴霧淬火、噴（pēn）流淬火。