亚温淬火目的

在正常的完全淬火与回火之间增加一次或多次加热温度在Ac1~Ac3之间的亚温淬火，可以显著提高钢的韧性，降低脆性变温度，减少高温回火脆性。

1、亚温淬火细化了晶粒，得到适量的均匀分布的细小铁素体组织，阻抑裂纹扩展，ak值与回火温度成正比例增加，与常规淬火工艺比，获得相等硬度可用较低回火温度，兼有更高韧性，且可抑制应力集中与阻碍裂纹萌生及扩展；

2、亚温淬火组织中存在未溶铁素体，使奥氏体中碳和合金元素含量增加，淬火后存在少量稳定的残余奥氏体，亦可阻止裂纹的萌生与扩展；

3、亚温淬火可降低有害杂质元素在奥氏体晶界偏聚，起到净化晶界作用；

4、亚温淬火温度低，经形变淬火而细化了的未溶铁素体可阻止晶粒长大，沿淬火前原粗大奥氏体晶界可形成极细的奥氏体晶粒，晶粒细化，晶界增多，故单位界面上有害杂质元素含量降低，有利于增加强韧性，降低缺口敏感性。

5、使引起可逆回火脆性的P、Si、Sb等杂质富集在铁素体中，减少它们在奥氏体晶界上的偏聚机会，降低晶界脆性。

许多热处理新工艺已作为钢的强韧化手段而发展起来，利用韧性相的复合组织即为其中之一。亚温淬火就是利用韧性相铁素体的存在而显示出其工艺的生命力。亚温淬火可称为亚共析钢的不完全淬火、两相（α γ）区淬火或临界区淬火。亚温淬火所获得的组织为马氏体一铁素体双相组织。

按经典热处理的观念，亚共析钢淬火必须进行完全奥氏体化，即完全淬火，而不允许有铁素体存在。因此，（α γ）两相区对亚共析钢淬火而言曾是一个禁区，亦即亚共析钢不允许进行不完全淬火，理由是铁素体的存在使钢的性能变坏。

然而，国内外的研究结果表明，亚温淬火的优点不仅打破“禁区”这一陈旧观念，而且成为强韧化的基础。对结构钢进行亚温淬火，获得在马氏体基底上保留少量弥散分布的铁素体组织，其优点可归纳为以下几方面：第一，提高钢在室温和低温下的冲击韧性，从而扩大材料的使用范围；第二，降低钢的冷脆转变温度，材料可在更低的温度下处于韧性状态；第三，抑制钢的可逆回火脆性，因而可以降低调质件的回火温度而使强度得到恢复，从而在不牺牲强度的前提下获得高韧性。

亚温淬火新工艺对钢的原始组织有一定的要求，原始组织为调质态时，亚温淬火可获得良好的效果。亚温淬火的加热温度以略低于Ac3为最佳，淬火组织中保留少量韧性铁素体。若接近于Ac1的温度加热，则组织中将会存在大量未溶铁素体，将使钢的性能变坏。亚温淬火后的回火温度以500~600℃的效果为最佳。

几种钢的最佳亚温处理与普通调质处理后的性能比较列于下图。

亚共析钢，亚温淬火能实现铁素体 共析点转变的马氏体可以将机械性能达到亚温淬火的最佳状态，尤其是可以得到较高的冲击功，这一点在中碳钢及中碳合金钢中表现的较明显。相对于调质组织状态性能，亚温淬火不可能得到较高的屈服强度，因此屈强比较低，强度较低；疲劳寿命较低。在某些特定情况下，是可以以这种组织状态使用。

影响亚温淬火强韧化效果的因素颇多，诸如钢中含碳量的影响、原始组织的影响等。通过改变材料的成分、采用形变亚温淬火和调整亚温淬火前的热处理规范（包括预处理的加热温度、保温时间和冷却方式）等工艺，以控制α相形态的方法可以获得定向相间分布的两相纤维状复合组织、针状α相，从而获得材料所需性能。 2100433B

淬火温度又叫淬火加热温度，是指对将进行淬火处理的工件进行加热所达到的最高温度，也是其进行冷却处理时的初始温度，其在临界温度以上。通常亚共析钢的淬火温度为Ac3以上30~50度；共析钢或过共析钢的淬火温度为Ac1以上30~50度。

等温淬火是将奥氏体化后的工件淬入M_s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。

原则上可根据相图来确定这类合金的加热温度，如《选择淬火温度示意图》所示：

淬火加热温度的下限为固溶度曲线（ab），而上限为开始熔化温度。一般进行淬火一时效处理的合金。合金元素浓度高。由《选择淬火温度示意图》可知，淬火温度的要求比较严格，容许的波动范围小。例如某些铝合金淬火温度仅容许±（2～3）℃的波动。因此，淬火加热所采用的设备一般为温度能准确控制以及炉内温度均匀的浴炉和气体循环炉，工件以单片或单件的方式悬挂于炉中，这不仅能保证均匀加热，而且能保证淬火时均匀冷却。当然，对于淬火温度范围较宽的合金，淬火加热就易于控制。

淬火时金属内部会发生一系列物理、化学变化，除最主要的相态变化外，还会产生再结晶、晶粒长大以及与周围介质的作用等，这些变化对淬火后合金的性能都会带来影响。在确定淬火温度时，应根据不同合金的特点予以考虑。例如，在不发生过烧的前提下，提高淬火温度有助于时效强化过程，但某些合金（6A02铝合金）在高温下晶粒长大倾向大，则应限制最高的加热温度。

过烧是淬火时易出现的缺陷。轻微过烧时，表面特征不明显，显微组织观察到晶界稍变粗，并有少量球状易熔组成物，晶粒亦较大。反映在性能上，冲击韧性降低，腐蚀速率大为增加。严重过烧时，除了晶界出现易熔物薄层，晶内出现球状易熔物外，粗大的晶界平直、严重氧化。三个晶粒的衔接点呈黑三角，有时出现沿晶界的裂纹。在制品表面，颜色发暗，有时也出现气泡等凸出晶粒。