等温淬火

加工工艺

等温淬火是指工件淬火加热后，若长期保持在下贝氏体转变区的温度，使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝氏体组织的淬火方式。

简介

等温淬火是将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某温度的盐浴中等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，尔后于空气中冷却，这种淬火方法称为等温淬火，如图1曲线e所示。

由于等温温度比分级淬火高，减小了工件与淬火介质的温差，从而减小了淬火热应力，又因贝氏体的比体积比马氏体小，而且工件内外温度较为一致，故淬火组织应力也较小。因此，等温淬火可以显著减小工件变形和开裂倾向，适宜处理形状复杂、尺寸要求精密的工具和重要的机器零件，如模具、刀具、齿轮等。

同分级淬火一样，等温淬火也只能适用于尺寸较小的工件。等温温度和时间应视工件组织和性能要求，由该钢的TTT图确定。等温温度越低，获得淬火硬度越高。一般认为采用肘。+30℃等温可获得良好的强度和韧性。等温时间可根据工件心部冷却到等温温度所需要的时间再加上TTTT图上该温度下完成组织转变所需要的时间来确定。除了上述几种典型的淬火方法外，近年来还发展了许多提高钢的强韧性的新的淬火工艺，如高温淬火，循环快速加热淬火，高碳钢低温、快速、短时加热淬火和亚共析钢的亚温淬火。

基本性质

把钢件加热使其奥氏体化并均匀化后，使之快冷到贝氏体转变温度区间（260～400℃），放入温度稍高于Ms点的硝盐浴或碱浴中，等温保持一定时间（一般在浴槽中保温时间为30~60min），使奥氏体转变为贝氏体，然后取出置于空气中冷却的淬火工艺。

工艺目的

①获得下贝氏体以增强钢材的强度、硬度、韧性、耐磨性和塑性。

②等温淬火变形量少，硬度较高并兼有良好的韧性。

③等温淬火后一般情况下无需再进行回火。

工艺步骤

第一步：奥氏体化处理；

第二步：奥氏体化后冷却处理；

第三步：贝氏体等温处理；

主要应用

①一般用于中碳以上的钢，低碳钢一般不采用等温淬火；

②适用于尺寸较小的工件；

③适合于处理形状复杂、尺寸精度要求较高的工具和重要的机器零件，如模具、刀具、齿轮等。

④适合于形状复杂，要求变形小，处理后具有高硬度和强韧性的塑性和韧性的工件。

⑤常用于合金钢、高碳钢小尺寸零件及球墨铸铁件。

⑥用于支腿齿轮。

等温淬火组织

马氏体贝氏体复相（BT/M）热处理是提高材料强韧性的重要途径。钢的中温转变曲线以270℃为界分为上下两部分，在330℃和240℃分别出现两个鼻尖，在270℃以上等温，形成上贝氏体；在270℃以下等温，形成下贝氏体。

试验指出：在胞点以上于270℃等温28min形成体积分数为20%左右的下贝氏体时，强韧性较好。在240℃等温时，沿晶界形成下贝氏体针，强韧性下降。Ms点以下在180℃等温60min，强韧性最好。此时，先形成少量马氏体，促发下贝氏体的形成。图2是65Nb钢经1150℃加热奥氏体化后，于270℃等温280min后的下贝氏体一马氏体复合组织。

图2中黑色长针是下贝氏体．分布极不均匀，图2中间有一条碳化物偏析带，带中碳化物呈点状分布，带的中心有一条共晶碳化物的链。原材料中碳化物呈点状，易溶于奥氏体，因此带内基体合金元素含量较高（与GCr15钢不同，GCr15钢中碳化物偏析带内的粒状碳化物颗粒较粗。不易溶于奥氏体中，因此带内基体合金元素含量较低），下贝氏体孕育期较长。所以偏析带内下贝氏体数量较少。灰色基体是马氏体+残留奥氏体+碳化物。

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