
【機】 water quenching; water quencining
水淬火(Water Quenching)是金屬熱處理工藝中的一種快速冷卻技術,指将加熱至臨界溫度以上的金屬材料迅速浸入水介質中,通過劇烈降溫改變材料内部晶體結構,從而提升硬度和強度。該工藝廣泛應用于碳鋼、合金鋼等材料的調質處理,其英文術語在ASM International的《金屬手冊》中被定義為"rapid cooling in water to achieve martensitic transformation"。
根據中國機械工程學會發布的《熱處理技術規範》(GB/T 7232-2020),水淬火的關鍵參數包括淬火溫度(通常為750-900℃)、冷卻速率(可達200℃/秒)和水槽攪拌強度。美國材料與試驗協會(ASTM)在A255-20标準中指出,水淬介質需保持20-40℃的恒溫狀态,并定期檢測pH值以防止材料腐蝕。
相較于油淬或空氣冷卻,水淬火能産生更高的殘餘應力,這在清華大學材料學院2023年的《淬火應力場模拟研究》中通過有限元分析得到驗證,但同時可能增加工件變形風險。實際應用中需根據材料含碳量選擇淬火介質,如高碳鋼更適宜采用鹽水溶液提升淬透性。
水淬火是金屬熱處理中常見的工藝,其核心是通過水作為冷卻介質對高溫金屬進行快速冷卻,以改變材料的物理性能。以下是具體解釋:
水淬火指将加熱至臨界溫度(如550℃-650℃)的金屬工件浸入水中急速冷卻的過程。其原理在于利用水的高熱傳導性,使金屬在高溫區快速冷卻,從而形成高硬度的馬氏體組織。
主要用于淬透性較差的碳鋼,如普通低碳鋼。而合金鋼因淬透性較好,通常選擇冷卻更溫油淬。
對比項 | 水淬火 | 油淬火 |
---|---|---|
冷卻速度 | 快(高溫和低溫區均快) | 慢(尤其是低溫區更溫和) |
應力/變形風險 | 高 | 低 |
適用材料 | 碳鋼 | 合金鋼 |
最終硬度 | 更高(因快速冷卻形成緻密組織) | 相對較低 |
(數據綜合自)
除金屬熱處理外,水淬技術也用于其他領域,如冶金行業中對熔融爐渣進行水淬處理,通過驟冷使渣粒化,便于後續加工并提升磷肥的枸溶率。
提示:水淬火操作需嚴格控制冷卻時間和水溫,必要時可采用反複加熱-冷卻的循環工藝(如多次“燒紅→水浸”)來優化材料性能。
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