金属热处理缺陷分析及案例精品PPT课件

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金属热处理知识课件

历史与发展
历史
金属热处理起源于古代，人类在长期实践中逐渐摸索出了金属材料的加热、冷却和改变性能的方法。随着工业革命的发展，金属热处理逐渐成为一门独立的学科，并得到了广泛的应用。
发展
现代金属热处理技术不断发展，新的工艺和方法不断涌现，如真空热处理、激光热处理、化学热处理等。同时，计算机技术和自动化技术的应用也推动了金属热处理技术的进步，提高了生产效率和产品质量。
PART 06
金属热处理安全与环保
安全操作规程
操作人员需经过专业培训，熟悉热处理设备及工艺流程，掌握安全操作技能。
设备运行前应检查电源、水源、热源等是否正常，确保设备处于良好状态。
ABCD
操作过程中应穿戴防护服、手套、鞋帽等个人防护用品，防止烫伤、触电等事故发生。
操作过程中应保持注意力集中，随时观察设备运行情况，发现异常及时处理。
节能减排技术
01
采用新型的热处理技术和设备，提高能源利用效率和热处理效果。
02
对现有设备进行技术改造和升级，降低能耗和减少污染物排放。
开发和应用新型的环保材料和工艺，替代传统的高污染材料和工艺。
03
加强科研和创新能力，推动热处理技术的进步和创新，为节能减
排提供技术支持和保障。
04
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
测温仪
用于测量金属件的温度，确保热处理工艺的准确性。
热处理吊具
用于吊装金属件，便于在加热和冷却设备中移动。
热处理辅助材料
如保护气氛、脱氧剂等，用于改善热处理效果和保护金属件。
PART 05
金属热处理应用

钛合金常见缺陷及其控制PPT课件

详细描述
腐蚀通常是由于环境中的化学物质与钛合金发生反应引起的。腐蚀会导致钛合金的表面损伤和结构完整性受损，从而降低其承载能力和耐久性。在海洋环境、化工设备和高温高压等恶劣条件下，钛合金的腐蚀问题尤为突出。为了提高钛合金的耐腐蚀性，通常需
要进行表面处理、涂层保护或选择适当的合金成分。
Part
03
详细描述
孔洞通常是由于铸造或焊接过程中气体残留在材料中形成的。孔洞的存在会降低钛合金的强度和塑性，特别是在受力较大的情况下，可能会引发断裂或疲劳失效。
夹杂物
总结词
钛合金中夹杂物的存在会影响材料的性能和外观。
详细描述
夹杂物通常是由于原材料中的杂质或制造过程中的污染引起的。夹杂物会降低钛合金的纯度和均匀性，导致材料的强度、韧性和耐腐蚀性下降。同时，夹杂物也会影响钛合金的外观和光洁度，使其难以满足高精度和高表面质量的要求。
选用合适的加工设备和工具，如数控机床和刀具，以提高加工精度和效率。
在加工过程中进行质量检测和控制，及时发现和纠正缺陷。
热处理工艺的优化
详细描述
选择合适的热处理设备和工艺参数，如加热温度、冷却速度和保温时间。
在热处理过程中进行控制和监测，确保温度和应力的均匀分布。
总结词：通过优化热处理工艺，可以改善钛合金的组织结构和性能，减少材料内部的残余应力、变形和裂纹等缺陷。
加工工艺的影响
热处理不当
热处理过程中，如果加热或冷却速度过快、温度控制不准确或保温时间不足，会导致热处理不当，形成裂纹、变形等缺陷。
加工硬化
表面粗糙度
加工过程中，如果表面粗糙度过大或加工后处理不当，会影响表面质量，形成缺陷。
加工过程中，如果加工硬化程度过高或加工工艺参数不当，会导致材料变脆，容易产生裂纹。

《金属学与热处理》课件

举例说明
电子器件中的微型线圈需要采用真空热处理来确保其导电性能和稳定性；而医疗器械中常用的钛合金则需要通过特殊的化学热处理来提高其耐腐蚀性和生物相容性。
05
热处理设备与工艺控制
热处理设备的分类与选择
热处理设备的分类
根据加热方式、用途和特点，热处理设备可分为多种类型，如电炉、燃气炉、真空炉、感应炉等。
举例说明
飞机发动机中的涡轮叶片需要采用特殊的热处理工艺来提高其高温强度和抗疲劳性能；而医疗器械中常用的钛合金则需要通过精细的热处理来确保其生物相容性和力学性能。
功能金属材料的热处理
总结词
详细描述
功能金属材料具有特殊的物理和化学性能，其热处理工艺对材料的性能具有重要影响。
功能金属材料的热处理主要包括真空热处理、化学热处理和磁场热处理等工艺。这些工艺能够改变金属的表面组织结构和化学成分，从而赋予材料特殊的物理和化学性能。例如，磁性材料需要进行磁场热处理来提高其磁导率和磁感应强度；而超导材料则需要通过真空热处理和化学热处理来确保其超导性能。
气氛控制
对于某些热处理工艺，如渗碳、渗氮等，需要控制炉内的气氛，包括气体组成、压力和流量等，以确保工件表面的质量。
热处理过程中的环境保护
减少能源消耗
采用先进的热处理技术和设备，提高能源利用率，减少能源浪费。
降低污染物排放
通过改进工艺和设备，降低热处理过程中产生的有害物质排放，如废气、废水和固体废弃物等。
热处理过程中的相变
相变概念
金属在加热和冷却过程中发生的组织结构变化，包括晶体结构的变化和相的分离。
相变机理
固态相变、液态相变和气态相变等。
相变类型
共析转变、包晶转变、固溶体脱溶等。

金属材料与热处理完整ppt课件

晶界：
小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶界。基本上由位错构成。
大角度晶界─相邻晶粒的位向差大于10°的晶界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。
精选课件
55
亚晶界：晶粒内部位向差小于 1° 的亚结构，也称为亚晶
粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。
亚晶界
精选课件
56
相界：不同结构的晶粒之间的界面界面结构类型: 共格界面, 半共格, 非共格
同晶向上的原子排列方式和排列紧密程度是不一样的。下页的两个表给出了体心立方晶格和面心立方晶格中各主要晶面、晶向上的原子排列方式和紧密程度。
精选课件
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精选课件
42
精选课件
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五、晶体的同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现
象称之为同素异构转变。（温度、压力）
α-Fe单晶体，密排方向 [111] 的弹性模量 E=290,000MN/m2，而非密排方向100的 E=135,000MN/m2。
精选课件
45
七、多晶体的伪各向同性如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向
不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。 ——伪各向异性。
如 Fe晶体，室温～912℃，体心立方，α- Fe，
912 ℃～1394 ℃，面心立方，γ-Fe， 1394 ℃ ～熔点1538 ℃ ，体心立方，δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。性能随之变化。
精选课件
44
六、晶体的各向异性
不同晶面和晶向上原子密度不同，原子间距离不同，结合力不同－－晶体在不同方向上的力学、物理和化学性能有所差异－－各向异性。

金属材料与热处理 ppt课件

三、金属结构材料的应用情况(1)
1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势，占世界金属总产量的95％，而且有许多良好的性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲，则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占 5.1％，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％，钛为0.6％。
四、金属材料发展的历史(3)
5.在非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得以实现，开创了电冶金新领域；同时，用熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应用得以实现。同时，其他非铁金属也陆续实现工业化生产。
用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。铸铁不能锻压。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。切削加性能：切削加工（性能）金属材料的难易程度称为切削加工性能。
第三单元
金属的晶体结构与结晶
一、金属材料的晶体结构
晶体与非晶体非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、树脂等。晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质，金属的固态、金刚石、明矾晶体等。性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性，非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）

金属部品常见不良现象课件

学习和借鉴国内外先进的生产技术和设备，不断改进和提升金属部品的生产工艺水平。
05
金属部品不良现象案例分析
ห้องสมุดไป่ตู้
案例一：表面粗糙度不合格
总结词
表面粗糙度是金属部品质量的重要指标，不合格的表面粗糙度会导致部品外观不佳和使用性能下降。
详细描述
表面粗糙度不合格的原因可能包括加工过程中刀具磨损、切削参数不当、冷却液使用不当等。这些因素导致部品表面出现明显的微观不平整，影响其外观和使用性能。
用于检测金属部品的表面粗糙度和凹凸变化。
如X射线机、超声波检测仪、磁粉检测仪等。
测量工具
如卡尺、千分尺等，用于测量金属部品的尺寸
和形位公差。
03
金属部品不良现象的预防与控制
生产过程中的预防措施
严格控制金属部品的原材料质量
01
确保原材料的质量符合标准，从源头上减少不良现象的发生。
优化生产工艺
02
通过改进和优化生产工艺，降低生产过程中可能出现的不良现象。
加强设备维护和保养
03
定期对生产设备进行检查、维护和保养，确保设备的稳定性和
可靠性。
质量控制措施
制定严格的质量检测标准
根据金属部品的特性和要求，制定科学、合理的质量检测标准，确保产品的合格率。
加强过程控制
成品检验与抽检
对成品进行全面的检验和抽检，确保产品的质量和稳定性。
案例二：尺寸超差
总结词
尺寸超差是指金属部品的实际尺寸超过规定的公差范围。
详细描述
尺寸超差可能是由于加工过程中定位不准确、刀具磨损、切削参数不当等原因造成的。尺寸超差可能导致部品的装配精度下降，影响其使用性能和寿命。

金属热处理缺陷分析及案例ppt课件完整版

▪ D、淬火方法合适：
▪ 应选择增加热应力、减少相变应力的淬火方式。
▪ （1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。
▪ （2）、多介质淬火：
▪
①、双介质淬火：先强冷后弱冷，
如水－油、水－空、盐水－油、油－空
气、碱－空气。
▪ ②、三介质淬火：适用于形状复杂、变形要求严格的零件如碳素钢零件。
▪ （3）、分级淬火：快冷至Ms点上保温后空冷。如截面大、易变形开裂的高碳、高速钢等，应采用2次或3次的逐级分级淬火。
▪ A、正确设计产品。 ▪ （1）、技术性和经济性。 ▪ （2）、结构设计：
①、截面尺寸均匀； ▪ ②、圆角过渡； ▪ ③、形状：球形冷却快于板料。 ▪ （3）、热处理条件
B、合理安排工艺路线
▪ （1）、形状复杂精度高的零件，粗精加工之间的淬火前应安排去应力退火。
▪ （2）、大截面零件（直径或厚度＞50）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。
二、过热与过烧：
▪ （一）、区别: ▪ 过热：温度高导致晶粒粗大，性能降低。 ▪ 过烧：温度高导致晶界氧化并部分熔化。 ▪ （二）、过热： ▪ 特点是晶粒粗大、淬火马氏体粗大、有
魏氏组织、网状碳化物、石墨化共晶组织等。预防措施如表5－9所示。
（三）、过烧：
▪ 过烧使零件性能严重恶化，易产生热处理裂纹，因而过烧是不允许的热处理缺陷。
金属热处理缺陷分析及案例
授课内容：
▪ 第一部分： ▪ 常见热处理缺陷的特征、产生原因、
危害性和预防措施。 ▪ 第二部分： ▪ 热处理质量全面控制体系。 ▪ 第三部分： ▪ 典型热处理缺陷案例分析。 ▪ 第四部分： ▪ 总结复习
▪第一部分
▪热处理缺陷特征、原因及防止措施

14金属热处理38页PPT

§1.4 金属晶体缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
点缺陷的特点是在空间三维方向上的尺寸都很小，约为几个
原子间距，又称零维缺陷
⑴空位 ⑵间隙原子 ⑶置换原子，
点缺陷
§1.4 金属晶体缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。其特点是原子发生错排的范围只在一维方向上很大，是一个直径为3～5个原子间距，长数百个原子间距以
gas constant, 1.987cal/mol·K; and T is the
temperature in degrees Kelvin.
Example:
Design a heat treatment that will provide 1000 times more vacancies in copper than are normally present at room temperature. About 20000 cal/mol are required to produce a vacancy in copper. The lattice parameter of FCC copper is 0.36151nm.
34
面缺陷
面缺陷
面缺陷
晶带和晶带轴
平行于或者相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，而该直线叫做晶带轴。
在多相组织中，具有不同晶体结构的两相之间的分界面
称为相界。
Example:
Determine the number of vacancies needed for a BCC iron lattice to have a density of 7.87g/cm3. The lattice parameter of the iron is 2.866x10-8cm. The atomic mass of iron is 55.847g/mol. Avogadro’s number is 6.02x1023/mol.

金属热处理知识 PPT课件

图11 末端淬火法
● 按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线；
● 利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和淬透性
曲线图可找出其淬透性的大小。
● 淬透性的表示方法
●淬透性值可用
J
HRC
d 表示。其中J表示末端淬透
性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度
值。
●钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透
● 双液淬火法
图9 各种淬火方法示意图
将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却，然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件。
● 分级淬火法
将加热的工件在Ms点附近的盐浴或碱浴中淬火，然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件。
● 淬透性对钢力学性能的影响:
钢的淬透性直接影响其热处理后的力学性能。
● 淬透性高的钢，其力学性能沿截图10 面均匀分布
● 淬透性低的钢，其截面心部的力学性能低
● 淬透性的测定及其表示方法
● 测定钢的淬透
性最常用的方法是
末端淬火法。
●将φ25×100mm 的标准试样经奥氏体化后，对末端进行喷水冷却。如图所示。
● 注意：回火屈氏体、回火索氏
体和球状珠光体与过冷奥氏体直
图15
接分解得到的屈氏体、索氏体和珠光体的力学性能有
显著区别。
● 回火的种类 ● 低温回火（150～250℃）组织为回火马氏体，能降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。图16 ● 中温回火（350～500℃）组织为回火索氏体，具有较高弹性和一定韧性，主要

金属热处理第一章金属材料的结构与缺陷

第七十三页，编辑于星期三：十点四十四分。
第七十四页，编辑于星期三：十点四十四分。
第七十五页，编辑于星期三：十点四十四分。
第五十二页，编辑于星期三：十点四十四分。
第五十三页，编辑于星期三：十点四十四分。
第五十四页，编辑于星期三：十点四十四分。
第五十五页，编辑于星期三：十点四十四分。
ห้องสมุดไป่ตู้
第五十六页，编辑于星期三：十点四十四分。
第五十七页，编辑于星期三：十点四十四分。
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第十五页，编辑于星期三：十点四十四分。
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第二十四页，编辑于星期三：十点四十四分。
第二十五页，编辑于星期三：十点四十四分。
第二十六页，编辑于星期三：十点四十四分。
第二十七页，编辑于星期三：十点四十四分。
第二十八页，编辑于星期三：十点四十四分。
第二十九页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十一页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十二页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十三页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十四页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十五页，编辑于星期三：十点四十四分。
第三十六页，编辑于星期三：十点四十四分。

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8
(二)、热处理缺陷分析方法：
• 1、热处理缺陷的影响：直接影响产品质量、使用性能和安全，所以准确分析和判断十分重要。
• 2、分析方法：断口分析(裂源位置、扩展方向、断裂性质和方式)、化学分析(材料成分、沉积物、氧化物)、金相分析(晶粒、组织、晶界)、力学性能试验(硬度、拉伸、冲出、疲劳断裂韧度)、验证试验(原工艺和改进工艺对比)、综合分析(得出缺陷产生的几种主要原因，提出改进措施)。
• （3）、淬火前应消除亚共析钢的魏氏组织。 • （4）、高铬钢、轴承钢和高速钢：避免偏析，
严重时应降低淬火温度。
17
C、加热参数合理：
• （1）、介质：真空、保护气氛、电阻、盐浴、火焰炉淬裂倾向逐渐增大。
• （2）、加热速度：对碳素钢、低合金钢和中合金钢可较快速度加热；对高碳高合金钢要合适；对大、复杂的高锰钢、不锈钢、高速钢和高碳合金钢采用限制加热速度或预热法。
11
（四）、淬火裂纹：
• 1、淬火目的：强化钢件，获得M。 • 2、类别：纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹和
剥离裂纹，最常见的是纵向裂纹（轴向裂纹）且常出现于完全淬透的工件上。 • 3、纵向裂纹的原因： • 碳量增加、材质（夹杂物、碳化物）、尺寸、形状（管件内壁）和淬火加热温度高。
12
4、淬火裂纹原因：
• （1）、第一类热处理缺陷：最危险缺陷如裂纹，其中最主要是淬火裂纹，其次加热裂纹、延迟裂纹、冷处理裂纹、回火裂纹、时效裂纹、磨削裂纹和电镀裂纹等。
6
（2）、第二类热处理缺陷：
• 热处理中最常见的缺陷是变形，其中淬火变形占多数。产生原因是：相变和热应力。
• (3)、第三类热处理缺陷：
• A、正确设计产品。 • （1）、技术性和经济性。 • （2）、结构设计：
①、截面尺寸均匀；
•
②、圆角过渡；
•
③、形状：球形冷却快于板料。
• （3）、热处理条件
16
B、合理安排工艺路线
• （1）、形状复杂精度高的零件，粗精加工之间的淬火前应安排去应力退火。
• （2）、大截面零件（直径或厚度＞50）的高碳钢：淬火前正火。小截面高碳钢件淬火前应球化退火。
14
C、工艺因素：
• （1）、加热：加热温度升高，淬裂倾向大；保温时间长，倾向大；加热炉（选用真空或电炉）。
• （2）、冷却：Ms点以上冷却时不易淬裂，在 Ms点以下时易淬裂（但若缓慢冷却，也不易淬裂）。
• 防止淬裂措施：M等温淬火、分级淬火、水-油淬火、水－空气双液淬火。
15
5、预防淬火裂纹的方法
金属热处理缺陷分析及案例
授课内容：
• 一部分：
•
常见热处理缺陷的特征、产生原因、危害
性和预防措施。
• 第二部分：
•
热处理质量全面控制体系。
• 第三部分：
•
典型热处理缺陷案例分析。
• 第四部分：
•
总结复习
2
• 第一部分 • 热处理缺陷特征、原因
及防止措施
3
第一章、热处理缺陷概述： • （一）、含义：
• 指在热处理生产过程中产生的使零件失去使用价值或不符合技术条件要求的各种不足，以及使热处理以后的后序工序工艺性能变坏或降低使用性能的热处理隐患。
4
（二）、分类：
• 1、按缺陷的性质分类： • 有裂纹、变形、残余应
力、组织不合格、性能不合格、脆性及其他（如表1－1 所示）。
5
2、按照危害程度分类：
• 发生频率和严重性较低，如残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性及其它缺陷。
7
3、热处理缺陷产生原因：
• 概括为：热处理前、热处理中和热处理后。 • 热处理前：设计不良、原材料或毛坯缺陷。 • 热处理中：工艺不当、操作不当、设备和
环境条件不合适。 • 热处理后：磨削裂纹、磨削烧伤、磨削淬
火、电火花加工裂纹、电镀或酸洗脆性；应力集中过大裂纹、温度过高裂纹或变形等。
19
• D、淬火方法合适：
•
应选择增加热应力、减少相变应力的淬火
方式。
• （1）、预冷淬火（降温淬火或延迟淬火）。
• （2）、多介质淬火：
•
①、双介质淬火：先强冷后弱冷，如水
－油、水－空、盐水－油、油－空气、碱－空
气。
•
②、三介质淬火：适用于形状复杂、变形
要求严格的零件如碳素钢零件。
20
• （3）、分级淬火：快冷至Ms点上保温后空冷。如截面大、易变形开裂的高碳、高速钢等，应采用2次或3次的逐级分级淬火。
• A、冶金因素： • （1）材料质量：冶金缺陷扩展成淬火裂纹。 • （2）、化学成分：①、碳量超高，倾向越大。②、
合金元素：双向作用。 • （3）、原始组织：粗大组织或魏氏组织倾向大。球
状组织倾向小。
13
B、零件尺寸和结构：
• （1）、截面尺寸过大或过小不易淬裂。
• （2）、截面突变处：淬裂倾向大。
9
第二章、热处理裂纹：
• (一)、产生原因：内应力作用下发生，最终断裂。条件是内应力＞脆断强度。
• (二)、断裂类别： • 1、裂纹按扩展程度：（失稳）可发
展裂纹、阻断裂纹（不断裂）。 • 2、断裂：脆性断裂和韧性断裂。多
数为脆性断裂（断口灰亮色）
10
（三）、加热不当形成的裂纹：
• 升温速度过快（多出现于灰铸铁、合金铸铁、高锰钢、高合金钢铸件）、表面增碳或脱碳[合金钢、低碳马氏体钢20SiMn2MoV，高锰钢 (Mn13)]、过热或过烧（高速钢、不锈钢）、氢致裂纹（条件：足够氢、对氢敏感的金相组织和三向应力。措施：脱氢、低温回火、自然时效、低氢淬火）
• （4）、马氏体等温淬火：冷却至Ms点下50－100度等温保持。一般用油淬。
• （5）、薄壳淬火：即表层淬火。 • （6）、间断淬火：水－空－水－空－
水冷至室温。此外还有浅冷淬火和局部淬火。
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E、淬火介质合适：
• 水：简单碳钢件或低淬透性零件。 • 盐水：冷速比水快，但开裂倾向小于
水。 • 碱水：与油相似，用于淬透性较差的
18
• （3）、淬火加热温度：一般合金钢为 Ac1或Ac3+(30-50) ℃，亚共析钢为
Ac3+(30-50) ℃，过共析钢为
Ac1+(30-50) ℃。（亚温或高温）
• 加热时间按：t=a*d（加热系数＊有效厚度）计算
• （4）、保温时间：经验公式为
•
t=α＊K＊D（有效厚度）
• 对于高合金钢等加热保温时间要延长。