钢板淬火过程体积变化的测量与研究(2)
钢板是国民经济各部门中最广泛使用的钢材。钢板的技术要求（如形状、尺寸、表面状态、力学性能、物理化学性能、金属内部组织和化学成分等方面的要求），是为了满足使用上的需要而提出的，它体现为产品的标准。对于不同用途的钢板，产品的技术要求各不相同，但依其相似的外形特点及其使用条件，产品的技术要求可归纳为：尺寸精确板形好，表面光洁性能高。钢板的工艺性能之所以重要是由于用钢板制造各种形状和尺寸构件时必须经过剪切、弯曲、冲压及焊接等加工过程，故除所具备的机械性能外，还要具备良好的工艺性能。随着科学技术和工业的发展，用户对材料提出了更高的要求，也对轧制、精整及热处理等生产工序不断提出更高的技术要求。由于板带钢宽厚比值或其表面积特别大，热轧过程中温度降落快且不均匀，从而引起轧制压力波动，使板带钢厚度和平直度(见平直度控制)变化有差异，也影响到金属组织结构和性能不一致。
1.2淬火工艺
把钢加热到临界点以上某一温度，再在该温度停留一定时间，使钢奥氏体化后，然后以大于临界冷却速度的冷速进行冷却得到马氏体组织的一种工艺过程。通过淬火可以提高工件的强度、硬度、耐磨性，充分发挥钢材的潜在能力，也可以提高各种机器零件的韧性、磁性和弹性等。淬火配合适当温度的回火后，零件的重量减轻了，而寿命却得到提高。淬火的方法有很多种：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法、预冷淬火法。不同类型的钢为获得不同性能和组织采用不同的淬火方法。淬火工艺主要包括淬火加热温度、保温时间和冷却条件等方面的问题。
1.2.1淬火的加热温度
淬火的第一步是加热，通过加热来促使奥氏体的形成。在铁碳平衡相图中，当将钢加热到Ac1 温度以上时，钢铁中的珠光体开始转变为奥氏体，到Ac3 和Accm温度以上时，溶解终止，而各个组织成为完全单一的奥氏体组织。起始时奥氏体的晶粒度非常的细小，随着加热温度的升高或保温时间的延长，由于晶粒之间互相吞并就会使晶粒长大。影响奥氏体晶粒长大的因素主要是温度，温度越高晶粒越大，而性能就越低劣。因此，在淬火的过程中要严格控制淬火的温度和时间，防止晶粒长大对实验结果造成影响。
1.2.2淬火的介质
热处理淬火冷却介质简称淬火介质。对淬火介质的研究深度和应用程度，直接关系到热处理进步和热处理工件质量控制。由于在我国热处理行业中长期存在着“重热轻冷”的倾向，致使淬火冷却技术发展缓慢，成为热处理行业中的
薄弱环节。我们必须重视并大力加强淬火介质的研究和推广应用工作，积极研究开发经济、安全、无污染的新型淬火介质，改变热处理生产技术落后面貌，提高机械产品质量。钢铁淬火冷却用介质的分类及应用，目前在钢铁热处理生产实践中使用的淬火介质种类繁多，但基本上可分为液体(如水、无机物水溶液、有机聚合物水溶液、乳化液、淬火油、熔盐、熔碱、熔融金属等)、气体(如静止空气、压缩空气、液化气等)、固体(如流态床、金属板等)三大类。其中，水、无机物水溶液、有机聚合物水溶液、乳化液及各种淬火油等，属于在淬火时发生物态变化的介质，而气体、熔盐、熔碱、熔融金属、金属板等，属于在淬火时不发生物态变化的介质。在淬火工艺中，为了使工件获得高且均匀的表面硬度和足够的淬硬层，并防止出现淬火裂纹和减小淬火变形，必须要选择合适的冷却介质。
1.2.3 淬火冷却
钢热处理后的组织和性能主要决定于钢的淬火冷却，同时淬火也会导致钢件畸变甚至开裂，因此钢的淬火冷却是热处理的关键工序。淬火冷却的速度与冷却的介质有关，最常用的淬火介质是淬火油和水基淬火剂。淬火介质的选择要考虑很多因素：钢铁成分、工件尺寸、热处理要求、变形控制、炉子类型、淬火方式、淬火机构、环保要求、淬火工件的清洗、废液处理等。对淬火介质的选取原则为：淬透性差的钢件要选择冷却速度快的淬火介质；材料品种繁多，要选择冷却性能适应范围大的介质；变形要求严格的工件尽量采用热油淬火。一般说来，工件淬入淬火介质时应采用下述操作方法：厚薄不均的工件，厚的部分先淬入；纫长工件一般应垂直淬入；薄而平的工件应侧放立着淬入；薄壁环状零件应沿其轴线方向垂直淬入；具有闭腔或盲孔的工件应使腔口或孔向上淬入，截面不对称的工件应以一定角度斜着淬入，以使其冷却比较均匀。下图所示为不同温度的水和不同速度的水流对冷却速度造成的变化。