2-5 调质的作用

淬火有两种用途，机械结构钢和工具钢不同。机械结构钢的目的是赋予高强度，其定位是作为一种预处理，结合淬火后进行的回火，获得所需的机械性能。工具钢的目的是溶解碳化物以获得足够的硬度，而淬火的质量决定了更终的耐磨性和韧性。

碳含量的影响
淬火产生的马氏体的硬度是由加热溶解在奥氏体中的碳量决定的。也就是说，含碳量低的钢不可能通过淬火获得高硬度，而且含碳量越高，硬度就越高。但硬度超过0.6质量％时，硬度变化变小，钢的更高淬火硬度约为66～67HRC。

加热条件的影响
为了通过淬火获得高硬度，必须将其加热到预定温度以形成奥氏体组织。加热温度根据加工产品的材质和所需特性选择合适的温度。如果温度低于适当温度，则碳化物的固溶不足，导致淬火不完全。另外，如果过高，奥氏体晶粒会粗大化，导致韧性和延展性方面的问题。

冷却条件的影响 冷却
速度越快，越有利于获得较高的淬火硬度。通常，理想的做法是快速冷却到 Ms 点并慢慢低于该点。

气体（空气、N2、Ar等）：冷却能力是冷却材料中更小的。在真空炉中，通过加压冷却或用风扇强制冷却来增加冷却能力。

水：制冷量更大，但随着温度的升高，制冷量变得极小，所以需要保持温度在30℃以下。

1类油：用于50-80°C的一般淬火（冷淬火）。有1号和2号，后者的制冷量更大。

2种油：用于在100°C或更高温度下使用的热浴淬火（热淬火）。有120℃左右使用的1号和160℃左右使用的2号，是降低淬火应变的有效冷却剂。

水溶性冷却剂：高分子化合物的水溶液（数%～30%），冷却能力比水小，比油大。冷却速度受浓度和液体温度的影响，因此需要进行充分的控制。

盐浴：在150-400°C使用的硝酸盐浴。由于没有水或油那样的汽膜阶段，不易出现烘烤不均，冷却能力略高于油。它也经常用作淬火和等温淬火的制冷剂。

如上图所示，淬火冷却剂有气体、水、油、水溶性冷却剂、盐浴等，各有各的特点，所以要根据钢种、形状、尺寸适当使用。

图1 淬火冷却液对SUP6硬度分布的影响

图 1 显示了直径为 25 mm、长度为 50 mm 的弹簧钢 (SUP6) 用各种冷却液淬火时的表面硬度和到中心的硬度分布。水冷时表面硬度和中心硬度都更高，然后按盐浴和油的顺序得到的硬度更低。这种现象反映了冷却液冷却能力的差异，而表面硬度和中心硬度的差异是由于材料淬透性的差异造成的。细节将在下一章中解释。

除了少数例外，对淬硬钢进行回火以调整回火条件以获得所需的性能。回火的目的取决于钢种和加工材料，但与淬火材料相比韧性显着提高是普遍现象。

根据用途的不同，回火温度为100～200℃的低温范围或400～650℃的高温范围。前者称为低温回火，后者称为高温回火。一般在进行淬火和回火时，要指定硬度，设定回火条件，以便获得硬度。原因是，如图 2 所示，一旦确定了硬度，就可以估计抗拉强度。例如，如果你需要1000MPa的抗拉强度，你可以看到它通过淬火和回火应该是320HV左右。但是，如图 3 所示，与硬度的关系因机械性能的种类而异，因此应确定目标硬度，并在充分考虑加工产品所需特性后获得硬度。必须设置条件。机械结构钢调质后硬度和力学性能的变化将在下一章详细说明。

图2 硬度与抗拉强度的近似关系

图3 金属材料硬度与力学性能的关系