淬火鋼

通常把鋼加熱到某一 適當溫度，如亞共析鋼加熱至 AC（表示鋼在加熱時鐵素體全部溶入奧氏體的臨界點）以上30——60℃，保持一定時間后，使其急速冷卻的工藝過程稱為 淬火。淬火可採用 水或油作為冷卻介質。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而 廣泛用於各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的 回火配合，可以大幅度提高金屬的 強度、韌性及疲勞強度，並可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。另外 淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的 物理化學性能，如淬火使永磁鋼增強其鐵磁性、不鏽鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用於鋼件。

鋼材淬火后，可使其 硬度和強度有很大提高，並能改善某些 物理化學性能。但由於快速冷卻，會出現內應力，塑性和韌性也有所降低。為提高鋼的綜合性能，通常在淬火后再經高溫回火處理的工藝稱調質處理。

淬火鋼是指 金屬經過淬火后，組織為 馬氏體，硬度大於HRC50的鋼。

1、硬度高、強度高，幾乎沒有塑性：這是淬火鋼的主要切削特點。當淬火鋼的硬度達到HRC50～60時，其強度可達σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分級規定，淬火鋼的硬度和強度均為9a級，屬於最難切削的材料。

2、切削力大、切削溫度高：要從高硬度和高強度的工件上切下切屑，其單位切削力可達4500MPa。為了改善切削條件，增大散熱面積，刀具選擇較小的主偏角和副偏角。這時會引起振動，要求要有較好的工藝系統剛性。

3、不易產生積屑瘤：淬火鋼的硬度高、脆性大，切削時不易產生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。

4 、刀刃易崩碎、磨損：由於淬火鋼的脆性大，切削時切屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。

5、導熱係數低：一般淬火鋼的導熱係數為7.12W/(m?K)，約為45號鋼的1/7。材料的切削加工性等級是9a級，屬於很難切削的材料。由於淬火鋼的導熱係數低，切削熱很難通過切屑帶走，切削溫度很高，加快了刀具磨損。

易淬火鋼焊接熱影響區的特點

易淬火鋼包括中碳鋼(35、40、45、50鋼)、低碳調質高強度鋼(wc≤0.25%)、中碳調質高強鋼(wc0.25%~0.45%)、耐熱鋼和低溫鋼，其熱影響區在焊后空冷條件下也能得到馬氏體組織，處於淬火狀態。如果母材金屬焊前處於退火狀態，則焊后熱影響區的組織可分為完全淬火區和不完全淬火區兩個區段；如果母材金屬焊前處於淬火狀態，則還會形成一個回火區。

1、完全淬火區指加熱溫度超過Ac3以上的區段，焊后奧氏體全部轉為馬氏體，包括了相當於不易淬火鋼焊接熱影響區中的過熱區和重結晶區。該區由於存在淬火組織，所以強度和硬度增高塑性和衝擊韌度下降，並且容易產生冷裂紋。

2、不完全淬火區指加熱溫度在Ac1—Ac3之間的區段，焊后奧氏體轉變為馬氏體，原鐵素體保持不變，僅有不同程度的長大，最後形成馬氏體-鐵素體組織。該區段的組織和性能很不均勻，塑性和衝擊韌度下降。

3、回火區如果母材金屬焊前處於淬火狀態，則在溫度低於Ac1的區段，會發生程度不同的回火過程，稱為回火區。回火區的硬度下降、塑性增高。

焊接中不易淬火鋼的熱影響區特點

焊接中不易淬火鋼包括低碳和合金元素較少的 低合金結構鋼(Q345、Q390、Q420鋼)，在固態下除了有同素異構轉變外，還有成分變化和第二相析出，即 共析轉變和析出Fe3CO其焊接熱影響區可分為過熱區、重結晶區、不完全重結晶區和再結晶區四個區段。

1、過熱區(又稱粗晶區)該區緊鄰焊縫，溫度範圍是從晶粒 急劇長大的溫度開始，一直到固相線的溫度區間為止，對低碳鋼為1100～1490℃。該區母材金屬中的鐵素體和珠光體全部轉變為 奧氏體，奧氏體晶粒長得非常粗大，冷卻后使金屬的衝擊 韌度大大降低，一般要比基本金屬低25%~30%，是熱影響區中的薄弱環節。

2、重結晶區(又稱正火區或細晶區)指過 熱區以下，加熱溫度在Ac3以上的區域，對低碳鋼為900-1100℃。空冷后得到均勻而細小的 鐵素體和 珠光體，相當於熱處理中的正火組織。因此具有較高的 強度、又有較好的 塑性和韌度，是熱影響區中綜合力學性能最好的區域。但由於整個 焊接接頭的性能取決於接頭中的最薄弱區域，所以該區性能雖好，但卻發揮不了作用。

3、不完全重結晶區(又稱不完全正火區或部分相變區)

指加熱溫度在Ac1～Ac3之間的區域，對低碳鋼為750~900℃。該區 母材金屬中的全部珠光體和部分鐵素體轉變為晶粒比較細小的 奧氏體，但仍保留部分 鐵素體。冷卻時，奧氏體又轉變為細小的 鐵素體和 珠光體，而未溶入奧氏體的鐵素體不發生轉變，晶粒比較 粗大，故這一區段冷卻后的組織晶粒大小極 不均勻，所以力學性能也不均勻，強度有所下降。

4、再結晶區指加熱溫度在450~Ac1之間的區域，對低碳鋼為450-750℃。對於經過壓力加工，即經過塑性變形的母材金屬，晶粒發生破碎現象，在此溫度區域內，再次變成完整的晶粒，稱為再結晶。本區域沒有發生同素異構轉變，組織沒有變化，因此金屬的 力學性能變化不大，僅 塑性稍有改善。對於焊前未經 塑性變形的母材金屬，本區不出現。