表面淬火的组织与性能特点分析

1.表面淬火的组织特点

经表面淬火后，工件截面一般可分为淬硬层、过渡层和心部组织三部分（见图1-6）。温度高于Ac₃的部分加热淬火后得到全部马氏体，称为淬硬层（第Ⅰ区）；温度在Ac₃～Ac₁之间，淬火后得到马氏体+铁素体组织，称为过渡层（第Ⅱ区）；加热温度低于Ac₁为原始组织（第Ⅲ区）。表面淬火后的组织及其分布还与钢的化学成分、淬火规范和工件尺寸等因素有关。当加热层较深时，在硬化层中可能出现马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏体+托氏体和少量铁素体的混合组织。

2.表面淬火的性能特点

（1）表面硬度 经高、中频感应加热喷射冷却的工件，其表面硬度比普通淬火高2～5HRC。这种高硬度现象是由于奥氏体成分不均匀、奥氏体晶粒细化以及快速冷却表层产生高压应力共同作用所形成的，如图1-7所示。

（2）耐磨性 表面淬火的淬硬层中马氏体晶粒极为细小，碳化物弥散度较大，硬度较高，并存在压应力状态，从而大幅度提高了材料的耐磨性，如图1-8所示。

图1-6 表面淬火后组织和硬度的分布

1—45钢 2—T8钢

δ—硬化层 Ⅰ—淬硬层 Ⅱ—过渡层 Ⅲ—心部(www.xing528.com)

图1-7 不同加热速度下表面硬度与温度的关系

图1-8 普通淬火与高频感应淬火件的耐磨性对比

a）普通淬火 b）高频感应淬火

（3）疲劳强度 表面淬火显著提高工件的疲劳强度。例如，采用高频感应淬火的40MnVB汽车半轴，其使用寿命比整体调质处理提高20倍。表1-3列出了40Cr钢不同处理状态下的疲劳强度比较。

表1-3 40Cr钢不同处理状态下的疲劳强度比较（光滑试样）