鋼進行淬火的目的是什麼?


謝邀。淬火的問題我在為什麼淬火會改變金屬性能?里有過回答了。本來這個問題因為重複不想回答了,但是看到剩下的答案實在是慘不忍睹,就稍微寫下吧。

鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過共析鋼)以上溫度,保溫一段時間,使之全部或部分奧氏體1化,然後以大於臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進行馬氏體(或貝氏體)轉變的熱處理工藝。(百度百科)
淬火的目的主要是調高鋼的強度,硬度。
對於有回答提到淬火之後必須進行回火,淬火是為回火做好組織準備,而回火則決定了工件熱處理後的最終組織與性能,這是完完全全的誤導,淬火後進行回火是因為獲得的馬氏體高硬度高強度,帶來的一個問題是脆,而且淬火由於冷卻較快,不可避免的有一定內應力,回火可以稍微降低硬度和強度,使鋼不太脆,因為大多數應用用不了那麼高的強度和硬度,何不稍微降低下強硬度而提高下韌性呢,同時可以消除內應力,但是這並不能說明回火決定了工件熱處理後的最終組織和性能,就好像你做飯吃飯刷碗,你能說刷碗的水平決定你做飯的水平和吃飯的口感嗎?我覺得不能!


To:題主,如果你是學材料的學生,看看專業課本吧,書上說的很明白。如果不是,去查百度百科,也很清楚的。我水平有限,想必不能解決你的所有疑問。
To:被噴的同學,不好意思,我很少糾正別人,這顯得很沒禮貌,但這是科學!


淬火在行話里叫做「zhan火」,工廠里的老師傅們叫做「zan火」。
目錄:1.Fe-C合金相圖
2.常規熱處理「四火」
3.淬火原理及應用
1.先貼出熱處理領域經典的Fe-C合金相圖,自從該相圖提出後,近一百餘年的熱處理領域以此為標準得到了極大的發展

我先解釋一下,相圖是以碳含量為橫坐標,以溫度為縱坐標來反映碳鋼的組織變化,我們認為碳含量小於0.0218%就是純鐵,以E點為分界線,左側是鋼,右側是鑄鐵,所以我們看出來了,鋼的碳含量少,鑄鐵的碳含量高,ok,那麼圖中各部分代表什麼組織呢?

我先解釋一下,相圖是以碳含量為橫坐標,以溫度為縱坐標來反映碳鋼的組織變化,我們認為碳含量小於0.0218%就是純鐵,以E點為分界線,左側是鋼,右側是鑄鐵,所以我們看出來了,鋼的碳含量少,鑄鐵的碳含量高,ok,那麼圖中各部分代表什麼組織呢?
gamma 就是奧氏體,L是液相的組織,Fe_{3} C是滲碳體,alpha 和delta 就是體心立方的Fe,溫度變化會導致鋼和鑄鐵的組織不斷地變化,而題主所問的淬火基本就是從gamma 那個位置快速冷到得到馬氏體的過程。(這個圖可是閉著眼畫了無數回啊)
2.四火(科普內容)
退火、正火、回火、淬火

退火是最廣泛的,鋼從一定的溫度爐冷至室溫,緩慢冷卻是重點,得到組織是珠光體,珠光體是細小的,所以我們是為了降低硬度並且提高塑形,這是有意義的。

正火是把鋼加熱到GS或者SE之上,保溫,然後空冷,和退火相比,這個緩慢點,正火得到的組織是細珠光體,具有更好的力學性能,具體說就是消除內應力,應力大了就會斷,明白了吧?

淬火一會咱們單論

回火是將鋼加熱到PK線以下,這個溫度低多了,目的是提高塑形韌性,當然不可避免的降低強度硬度,回火還可以消除應力,所以我們說淬火後組織變硬變脆,不進行回火就投入使用是很危險的。


3.淬火原理及應用

大家都知道打鐵吧?肯定類似的圖大家一閉眼就能想到,錘鍊完事馬上放到水裡,ci的一聲,別提多爽了。。。。

大家都知道打鐵吧?肯定類似的圖大家一閉眼就能想到,錘鍊完事馬上放到水裡,ci的一聲,別提多爽了。。。。

這就是淬火,將鋼加熱到GS和SE之上,快速冷卻,就像在水裡一樣,這就是淬火過程。

學金屬材料的我們都清楚,純鐵的力學性能是很差的,所以誕生了碳鋼和鑄鐵,碳鋼就是含碳量較少的合金鋼,鑄鐵呢就是含碳比較多的,這裡強調一下,含碳越多,鋼越脆越硬,但是塑形越差,也就是說硬但是容易斷。

那麼怎麼得到這種硬且塑形良好的鋼呢?就是調質,調質就是淬火+高溫回火。淬火就是把鋼加熱到Ac3或者Ac1(就是圖中的以上GS和SE),然後快速冷卻,你別管用什麼冷卻的,用水還是用油,反正目的是快速冷卻,這就是淬火,淬火後得到馬氏體,組織變硬,也就是晶粒變得粗大。
那麼回火呢?我們發現淬火後,鋼變硬但是太脆了,動不動就斷,那麼好,我們在加熱它,這個溫度要溫和的多了,然後再慢慢冷卻下來,目的是組織變得細小,記住,晶粒細小的組織性能好,放在鋼上,就是硬度高、強度大、塑形好。

精良的小刀就是不斷地精細的調質所得,當然鋼材也很重要,現在國內市場的三刃木、navy和陽江貨和美國冷鋼的刀比起來,鋼材的差距還是很明顯,我收藏了一些小刀,不過無緣英吉沙、保安、戶撒三刀,不知怎麼樣。

精良的小刀就是不斷地精細的調質所得,當然鋼材也很重要,現在國內市場的三刃木、navy和陽江貨和美國冷鋼的刀比起來,鋼材的差距還是很明顯,我收藏了一些小刀,不過無緣英吉沙、保安、戶撒三刀,不知怎麼樣。
1』最後再強調一下,鋼是混合物,這裡我們指碳鋼,就是含有碳元素的鋼
2.這門學科是金屬學,我們學的是西安交大的金屬學與熱處理,這本書講得不錯,我們天大在金屬學上的專業課少有的用了外校的書,很經典,題主可以一看
3.徐祖耀先生被稱為馬氏體之父,淬火得到的組織大體上就是馬氏體,他在熱處理上的造詣很深,題主不妨了解一下
4.知乎上不少IT界的精英,但是不太懂得問題,大家可以多了解一下再作答哈,金屬學的東西沒有系統學習是挺難的


淬火目的是為了提高鋼的硬度和強度極限。但淬火時會引起內力使剛變脆,所以淬火後必須要進行回火。


淬火就是要讓鋼變硬(內部組織馬氏體化),與鐵碳相圖無關,但倒是可以參考c曲線圖

不知題主可否看的明白,「轉變開始」指的是從奧氏體(燒紅的鐵,姑且這麼理解吧)轉變為珠光體。淬火就是為了讓鋼快速冷卻以便繞開「轉變開始」那一段曲線,從奧氏體直接轉變為具高強度高硬度的馬氏體鋼。

不知題主可否看的明白,「轉變開始」指的是從奧氏體(燒紅的鐵,姑且這麼理解吧)轉變為珠光體。淬火就是為了讓鋼快速冷卻以便繞開「轉變開始」那一段曲線,從奧氏體直接轉變為具高強度高硬度的馬氏體鋼。


改善強度和硬度


淬火得到馬氏體,硬度大。不過一般淬火之後都需要回火。


老師講過,為了得到高硬度高耐磨的馬氏體。

其實金屬工藝學和工程材料的書上都有講到的……


淬火方式不同,目的也有所差異
金屬工藝學有關於鋼鐵材料的詳細介紹,拿去不謝



對於常溫使用的鋼鐵材料來說,我們總是希望得到強度高,韌性好的性能;但實際情況下,我們很難得到強度非常高且韌性非常好的性能。

我們強化材料有四種方法:固溶強化,細晶強化,形變強化,第二相強化。這四種強化機制中,除了細晶強化能達到材料的強韌性同時提高外,其餘三種機制都是隨強化程度的上升而韌性下降,所以我們在對鋼鐵做強化處理時,一般會作兩者之間的一個平衡。

鋼的淬火是屬於鋼熱處理四把火中的一把。Fe是多晶體材料,低溫下是為體心立方結構,加熱到一定溫度下會發生晶格重組變成面心立方結構。對於鋼來說,基體組織相對應為低溫為鐵素體,加熱到共析溫度以上為奧氏體。淬火便是將鋼完全奧氏體化(亞共析鋼)或部分奧氏體化(過共析鋼),保溫一段時間,在淬冷液(水,油等)中極冷,形成馬氏體,而馬氏體可以認為是過飽和的鐵素體,所以剛淬火後的馬氏體在熱力學上看是屬於不穩定態,也由於快冷組織存在應力。所以回火是必須的,回火最最基本的一個原因就是要消除組織應力,假如淬火後不及時回火,就會出現裂紋,這樣的話,這塊鋼便成為廢鋼了。

根據回火的溫度的高低,可以得到不同的組織。低溫回火可以得到回火馬氏體,中溫回火可以得到回火托氏體,高溫回火得到回火索氏體。回火馬氏體,回火托氏體,回火索氏體其實就是不同形式的滲碳體在鐵素體的不同分布。

剛淬火得到的鋼強度硬度是非常高的,回火後,隨回火溫度的升高,強度下降,塑韌性上升。高溫回火得到的回火索氏體就是綜合性能非常好的鋼,即我們平時所說的調質鋼。

綜上,鋼進行淬火的目的就是為了強化鋼材,得到強度更高的鋼材,以應用於更高的強度要求工況。


簡單來說,鋼淬火的目的是增加鋼的硬度,進而增加耐磨性。不過淬火後的工件由於內應力過大,容易表現出「脆」性。所以一般淬火後都要回火。


把過冷奧氏體轉變為馬氏體


淬火得到馬氏體,配合不同回火溫度分別得到回火馬氏體,屈氏體和索氏體。


硬化


正如我們老師說的 淬火是為了增加grain 數量 減小grain 大小。這樣可以讓晶體之間的滑動方式增加 增加硬度 (?


提高硬度


為了讓鋼更硬更耐磨


狹義的淬火就是指鋼加熱到奧氏體化溫度後冷卻得到馬氏體組織的過程。廣義的指加熱後快速冷卻,一般指水冷。


一般情況淬火的目的是增加硬度,還有一個目的是可大幅提高材料切削和拋光後的光潔度。另外大家把淬火的淬字讀(zhan)還是讀(cui).


知乎上的我們這一大幫材料狗終於有用武之地了,都憋完了。。。


謝邀,不過我是真心不會材料學,被邀請兩次了,是不是有點杯具。。

查找了一下這方面的材料,嘗試簡單來回答一下,首先淬冷介質,這個可以是水,動物體液,合成液體,或者任何可以冷卻鋼體溫度的介質。所以以此來看淬火是為了讓鋼體完成一定程度的轉變,強度,硬度,韌性,疲勞度等,獲得更優質的鋼材。不同的淬火手段決定了產出的鋼體有不一樣的特性。我也沒有專業的圖片來說名這些,希望的幫助沒有誤導題主。


推薦閱讀:

研究太陽能電池的人在研究什麼?

TAG:物理學 | 材料 | 金屬材料 | 材料科學 | 金屬加工 |