[科普中国]-马氏体分级淬火

马氏体分级淬火也称低于马氏体点的分级淬火。将经奥氏体化的钢置于温度稍低于马氏体开始转变温度的淬火介质中保温一定时间，使其发生部分的马氏体转变，然后取出在空气中冷却的一种淬火工艺。淬火介质的温度较低，冷却速度较大，不易发生珠光体型转变。先形成的部分马氏体组织在随后的保温过程中转变为回火马氏体，使产生的组织应力减小，在保温过程中可使工件各部分的温度基本趋于一致，且在随后空冷时冷速较小，继续形成的马氏体量又不多，所引起的组织应力不大，故变形和开裂的倾向较小。

简介纯金属或 合金从某一固相转变成另一固相时的 产物。在转变过程中，原子不扩散， 化学成分不改变，但晶格结构发生变 化。马氏体最先在淬火钢中发现，是 由奥氏体转变成的，是碳在α铁中的 过饱和固溶体。马氏体型相变的产物统称为 “马氏体”。

马氏体分级淬火是指钢材奥氏体化，随之浸入温度稍高或稍低于钢的上马氏点的液态介质(盐浴或碱浴)中，保持适当时间，待钢件的内、外层都达到介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的淬火工艺。或指一种在比马氏体相变温度稍高一点的温度下在熔融盐浴中对钢材进行分级淬火的热处理工艺。该处理旨在延迟冷却以便延长时间，均衡整个材料的温度。由于热应力较小，因此，可减少裂纹的产生。无论零部件淬火部分的横截面是何种几何形状，大小或重量如何，均可降低残余应力。

工艺与应用经过马氏体分级淬火处理部件要以与传统淬火部件相同的方式回火。钢材的马氏体分级淬火与回火处理如下：

通常把零件从奥氏体化温度淬火至高于马氏体相变温度的热流体介质中；

在淬火介质中保持一段时间，直至整个钢材的温度都大致均衡；

以适当的速率予以冷却，以防外界与横截面中心的温差过大；

以传统方式回火。

由于马氏体分级淬火降低了残余热应力，因此，可用于几何形状复杂、重量不一、横截面多变的零部件。马氏体分级淬火主要用于将形变控制在最低水平，并消除开裂。通常而言，合金钢更适用于马氏体分级淬火。一般来说，适用于油淬的任何钢部件或任何等级的钢材均可采用马氏体分级淬火，以提供类似的物理机械属性。

热处理工艺简单的热处理工艺，可描述为加热升温、保温、冷却三个步骤。其中冷却是热处理最为关键的步骤，采用不同的冷却方式获得的组织形态有较大的区别。由于冷却速度、冷却方式的不同，分级淬火和等温淬火处理后的工件，最终得到的组织也不同。分级淬火是将淬火工件淬入温度略高于钢件 Ms 点的介质中，保持一段时间，之后拿出空冷的工艺。分级淬火使用的介质温度较高，且在冷却前期拥有较快的冷却能力，过冷奥氏体在冷却介质中迅速通过 C

曲线“鼻尖”，尽早到达 Ms 点附近，随后的马氏体组织转变在空冷中缓慢进行，产生的组织应力会比较小，并且由于介质与淬火工件温差较小，降低了热应力，能够有效降低产品变形开裂的风险。分级淬火中，过冷奥氏体在发生组织转变前，已经到达了马氏体组织的转变温度区域附近，因此过冷奥氏体能够最大化地转变为马氏体。

等温淬火，是将淬火工件放入温度恒定的冷却介质中进行淬火的工艺。一般情况下，淬火介质的温度高于钢件 Ms 点，在此情况下，得到的组织是非马氏体结构，例如在轴承钢的等温淬火中，得到的组织结构为等温下贝氏体结构。

分级淬火，急冷介质温度略高于 Ms 点，目的是为了获得马氏体组织。刘世峰等提出，除了稍高于 Ms 点的分级淬火外，还有一种低于 Ms 点的分级淬火，称之为马氏体等温淬火。马氏体等温淬火的特点是过冷奥氏体在 Ms 点以下分级，先形成部分马氏体，由于温度较高，形成的马氏体在此温度下会立刻回火分解，从而减少了变形开裂倾向，因此也可将马氏体等温分级淬火理解为，过冷奥氏体是在等温过程中完成马氏体组织的转变，在此过程中使用到的淬火油就称之为等温分级淬火油。因为要完成马氏体的组织转变，所以等温分级淬火油的使用温度低于钢件 Ms 点，等温分级淬火油被广泛的运用于轴承套圈、齿轮等部件的淬火1。

本词条内容贡献者为:

张尉 - 副教授 - 西南大学