淬火工（gōng）藝是將鋼加熱到AC3或AC1點以上某一溫度，保持一定時間，然後以適當速度冷卻獲得（dé）馬氏體和（或）貝氏體組織的熱處理工藝。

淬火的目的是（shì）提高硬度、強度（dù）、耐磨性以滿足零（líng）件的使用性能。淬（cuì）火工藝應用最為廣泛，如工具、量具、模（mó）具、軸承、彈簧和汽車、拖拉機、柴油機、切削加工機床、氣動工具、鑽探機（jī）械、農機具、石油機械、化工機械、紡織機械、飛機等（děng）零件都（dōu）在（zài）使用淬火工藝。

（1）加熱溫度

淬火（huǒ）加熱（rè）溫度根據鋼的成（chéng）分、組（zǔ）織和不同的（de）性能要求來確定。亞共析鋼是（shì）AC3+（30～50℃）；共析鋼和過共析鋼是AC1+（30～50℃）。

亞共析鋼淬火加熱溫度若選（xuǎn）用低於AC3的溫度，則此時鋼尚未完全奧氏體化，存在有部分未轉變的鐵素體，淬火後鐵素體仍保留在淬火組織中。鐵素體（tǐ）的硬度較低，從而使淬火後的硬（yìng）度達不到要求，同時也會影響其他（tā）力學性能。若將亞共析鋼加熱到遠高於（yú）AC3溫度淬火，則奧氏（shì）體晶粒回顯著粗大，而破壞淬火後的性能。所以亞（yà）共析（xī）鋼淬火加熱溫度選用AC3+（30～50℃），這（zhè）樣既保證（zhèng）充分（fèn）奧氏體化，又保持奧氏體晶（jīng）粒的細小。

過共析鋼的淬火加熱溫度一般推薦（jiàn）為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，其組織為細小晶粒的奧氏體和部分細小均勻分布的未溶碳化物。淬火後除極少（shǎo）數殘餘奧氏體外（wài），其組織為片狀馬氏體基體上（shàng）均（jun1）勻分布的細小的碳化物質點。這樣的組織硬度高、耐磨性號，並且脆性相對較（jiào）少。

過共（gòng）析鋼的淬（cuì）火加熱溫度不能低於AC1，因為此時鋼材尚未奧（ào）氏體化。若加熱到略高於（yú）AC1溫度時，珠光體完全轉變承（chéng）奧氏體，並（bìng）又少量的滲碳體溶入奧氏體。此時奧氏體晶粒細小，且其碳的質（zhì）量（liàng）分數已稍高與共析成分。如果繼續升高溫度，則（zé）二次滲碳體不斷溶入奧（ào）氏體，致使奧氏體晶（jīng）粒不斷（duàn）長大（dà），其碳濃度不斷（duàn）升高，會導致淬火變形傾向增大、淬火組織顯微裂紋增多及脆性增大。同時由於奧氏（shì）體含（hán）碳量過高，使淬（cuì）火後殘餘奧氏體數（shù）量增多，降低工件的硬度和耐磨性。因此過共析鋼的淬火加熱溫度高於（yú）AC1太多是不合（hé）適的，加熱到完全（quán）奧氏體化（huà）的ACm或以上溫度就更不合適（shì）。

在生產實踐中選擇工（gōng）件的淬火加熱溫度時，除了遵（zūn）守上述一般原則外，還要考慮（lǜ）工件的化學（xué）成分、技（jì）術要求、尺寸形狀、原始組織以及加熱設備、冷（lěng）卻介質等諸多因素的影響，對加熱溫度予以適當調整。如合金（jīn）鋼零件，通常取上限，對於形狀複雜（zá）零件取下限。

強韌化新工藝選用的淬火加（jiā）熱（rè）溫度（dù）與常用淬（cuì）火溫度有所區別。如亞溫（wēn）淬火是亞（yà）共析鋼在略低於AC3的溫度奧氏體化後淬火，這樣可提高韌性，降（jiàng）低脆（cuì）性轉折溫度，並（bìng）可消除（chú）回火脆性。如45、40Cr、60Si2等材料（liào）製成的工件（jiàn）亞溫淬火加熱溫度為AC3－（5～10℃）。

采用高溫淬火可（kě）獲得較多的板條狀馬氏（shì）體（tǐ）或（huò）使全（quán）部板條馬氏體提高強度和韌性。如16Mn鋼在940℃淬（cuì）火，5CrMnMo鋼在890℃淬（cuì）火，20CrMnMo鋼在920℃淬火，效果較好。

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

（2）保溫時間（jiān）

為了使工件（jiàn）內外（wài）各部分均完成組織轉變（biàn）、碳化物溶（róng）解及奧氏體的成（chéng）分均勻化，就必（bì）須在淬火加熱溫度保溫一定（dìng）時間，既保溫時間。

（3）淬火介質

工件進行淬火冷卻所使（shǐ）用的（de）介質稱為淬火（huǒ）冷卻介（jiè）質（或淬火介質（zhì））。理想（xiǎng）的淬（cuì）火介質應具備的條件是使工件既能淬成馬氏體，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（shàng）溫度緩冷，以減小急冷所產生的熱應（yīng）力；在“鼻子（zǐ）”處冷卻速度要大（dà）於臨界冷（lěng）卻速度，以保證過（guò）冷奧氏（shì）體不發生非馬氏體轉（zhuǎn）變；在“鼻子”下方，特別使Ms點一下溫度時，冷卻速度應（yīng）盡量小，以減小組織轉變的應力。

常用的淬火介（jiè）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。來源廣、價格低、成分（fèn）穩定不易（yì）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（xíng）成“軟點”；而在（zài）馬氏體（tǐ）轉變溫度區（300～100℃），水處於沸騰階段，冷卻太快，易使馬氏體轉變速度過快而產生很（hěn）大的內應力，致使工件變（biàn）形（xíng）甚至開裂。當水溫（wēn）升高，水中含（hán）有較多氣體或水中混（hún）入不溶雜質（如油、肥皂、泥漿等），均會顯著降低其冷卻能力。因此水適用（yòng）於截麵尺（chǐ）寸不大、形狀（zhuàng）簡單的（de）碳素鋼工件的淬（cuì）火冷卻。

● 鹽水和堿水

在水中（zhōng）加入適量（liàng）的食鹽和堿，使高溫工件浸入該冷卻介質後，在蒸汽膜階段析出鹽和堿的晶體並立（lì）即爆（bào）裂（liè），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（zhì）在高溫區的冷卻能力。其缺點是介質的腐蝕性大。

一般情況下，鹽（yán）水的（de）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（cuì）火介質，使用溫度不應超過60℃，淬火後應及時清洗並（bìng）進行防鏽處理。

● 油

冷卻介質一（yī）般采用礦物質油（礦物油）。如機油、變壓（yā）器油（yóu）和柴油等。機油一般采用10號、20號、30號機油，油的（de）號越大，黏度越大（dà），閃點越高，冷卻能力越低，使用（yòng）溫度相應提高。

目前使用的新型淬（cuì）火油主要有高速淬火（huǒ）油、光亮（liàng）淬火油和真空淬火油三種（zhǒng）。

高速淬火油是在高（gāo）溫區冷卻速度得到提（tí）高的淬火油。獲得高（gāo）速淬（cuì）火油的基本途徑有兩種，一種是選取不同類型和不同黏度的（de）礦物油，以適當的（de）配比相互混合，通過提高特性溫度來提高高溫區冷卻能力；另一種（zhǒng）是在普通淬火油中加（jiā）入添加劑（jì），在油中形成粉灰狀浮遊物。添加劑遊磺酸的鋇鹽、鈉鹽、鈣鹽（yán）以及磷酸鹽、硬脂酸鹽等。生產實踐表明，高速淬火油在過冷奧氏體不穩定區冷卻速度明顯高於普通淬火油，而在低溫馬氏體轉變區冷速（sù）與普通淬火油相接近。這樣既可得到較高的淬透性和淬硬性，又大大減少了變形，適用於形（xíng）狀複雜的合金鋼工件的淬火（huǒ）。

光亮（liàng）淬火油（yóu）能（néng）使工件在淬火後保持光亮表（biǎo）麵。在礦（kuàng）物油中加入不同性質的高分子添（tiān）加物，可獲得不同冷卻速（sù）度的光亮淬火油。這些添加物的主要成分是光亮劑，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。另外，光亮（liàng）淬火油添加劑中還（hái）含有抗氧化劑、表麵活性（xìng）劑和催（cuī）冷劑等。

真（zhēn）空淬火油是用於真空（kōng）熱處理淬火的冷卻介質。真空淬火油必須具備低的（de）飽和蒸（zhēng）汽壓，較高而穩定的冷卻能（néng）力（lì）以及良好的光亮性和熱穩定性，否則會影響真空（kōng）熱（rè）處理的效（xiào）果。

鹽浴和堿浴淬火介質一般用在分級淬火和等溫淬火中。

● 新型淬火劑

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為0.1％～0.3％之間的水溶液，共冷卻能力介於水（shuǐ）和油之間。當工（gōng）件淬入該溶液時，工件表麵形成一（yī）層蒸汽（qì）膜和一層凝膠薄膜，兩（liǎng）層（céng）膜使加（jiā）熱工件冷卻。進（jìn）入沸騰階段後，薄膜破裂（liè），工（gōng）件冷卻加快，當達到低溫時，聚乙烯醇凝膠膜複又形成，工件冷卻速度又下降，所以這種溶液（yè）在高、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（xiāo）酸鈉（nà）+20％亞硝酸鈉+20％硝酸鉀+35％水組成（chéng）。在（zài）高溫（650～500℃）時由於鹽晶體析出，破還蒸汽膜形成，冷卻能力接近於水。在低溫（300～200℃）時由於（yú）濃度極（jí）高，流動性差，冷卻（què）能力接近於油，故其可代替水－油雙介質（zhì）淬火。

（4）冷卻方法

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

● 單液淬火

是（shì）將奧氏體化工件浸入某一種淬火介質種，一直冷卻到室溫的淬火操作方法。單液淬火介質有水、鹽水、堿水、油及專門（mén）配製的淬火劑等。一般情（qíng）況下碳素鋼淬（cuì）火，合（hé）金鋼淬油。

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

● 雙液淬火

是將奧氏體化工件先（xiān）浸入一（yī）種（zhǒng）冷卻（què）能力強的介質，在鋼（gāng）件還未達到該淬火介質溫度之間即取出，馬上浸入（rù）另一種冷卻能力弱的介質中冷卻，如（rú）先水後油、先水（shuǐ）後空氣等（děng）。雙液淬火減少變形和開裂傾向，操作不好（hǎo）掌握，在應用方（fāng）麵有一（yī）定的（de）局（jú）限性。

● 馬氏體分級淬火

是將奧氏體化工件先浸（jìn）入溫度稍高或稍低（dī）於鋼的（de）馬氏體點的（de）液態介質（鹽浴或堿浴）中，保持（chí）適（shì）當（dāng）的（de）時間，待鋼件的內、外層都達到介質溫度後取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝，也稱分級淬火。

分級淬火由於在分級溫度停留到工件內外溫度一（yī）致後空冷，所（suǒ）以能（néng）有效地減少（shǎo）相變應力和熱應力，減少淬火變形和開裂傾向。分級淬火適用於（yú）對於變形要求高的合金鋼和高（gāo）合金鋼工件，也可用於截（jié）麵尺寸不大、形狀複雜地碳素鋼工（gōng）件。

● 貝氏體等溫淬火

是將鋼件奧（ào）氏（shì）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（shí）也叫等溫淬火。一般保溫時間為（wéi）30～60min。

● 複合淬火

將（jiāng）工件急冷至Ms以下獲得10％～20％馬（mǎ）氏體，然後在下貝氏體溫度（dù）區等（děng）溫。這種冷卻方法可使較大截麵地工件獲得組織M+B組織（zhī）。預淬時形成的馬氏體可促進貝氏體轉（zhuǎn）變，在等溫時又使馬氏體（tǐ）回火。複合淬火用（yòng）於合金工具鋼（gāng）工件，可避免第（dì）一類回火脆性，減少殘餘奧氏體量即變形開裂傾向。

特（tè）殊工件也采（cǎi）用壓縮空氣淬（cuì）火、噴霧淬（cuì）火、噴流淬火。