鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3(亞共析鋼)或Ac1(過(guò)共析鋼)以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等溫)進(jìn)行馬氏體(或貝氏體)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過(guò)程的熱處理工藝稱為淬火。

淬火的目的是淬火后配合不同溫度的回火，大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不使用要求。也可以滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣和水劑聚合物等。淬火工藝過(guò)程包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)階段。鋼淬火的三個(gè)階段的工藝參數(shù)選擇的原則。

第一，加熱階段。加熱溫度以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù)，加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。高溫下鋼處于單相奧氏體(A)區(qū)內(nèi)，故稱為完全淬火。亞共析鋼加熱溫度高于Ac1、低于Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，為不完全(或亞臨界)淬火。過(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區(qū)。因而過(guò)共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織，這種組織具有高硬度和高耐磨性。過(guò)共析鋼，若加熱溫度過(guò)高，先共析滲碳體溶解過(guò)多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將長(zhǎng)大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大的馬氏體使鋼件淬火態(tài)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力增加，微裂紋增多，零件的變形和開(kāi)裂傾向增加;由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點(diǎn)下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。實(shí)際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當(dāng)裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時(shí)可選用溫度上限;若工件形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格等要采用溫度下限。

第二，保溫階段。淬火保溫時(shí)間由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。對(duì)整體淬火而言，保溫的目的是使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致。對(duì)各類淬火，保溫時(shí)間最終取決于要求淬火區(qū)域能獲得良好的淬火加熱組織。加熱與保溫是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，奧氏體化獲得的組織狀態(tài)直接影響淬火后的性能。一般鋼件奧氏體晶?？刂圃?～8級(jí)。

第三，冷卻階段。要使鋼中高溫相(奧氏體)在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相(馬氏體)，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過(guò)程中，表面與心部的冷卻速度有一定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個(gè)截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強(qiáng)的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開(kāi)裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。

冷卻階段不僅要使零件獲得合理的組織，達(dá)到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過(guò)程的關(guān)鍵。