强烈淬火的原理

钢铁材料自奥氏体化温度淬火时，表面和心部的温度差会导致内应力。相变组织的比体积变化和相变塑性还会引起附加组织应力。若热应力和组织应力的叠加，即综合应力超过材料的屈原强度就会发生塑性变形；如果共同作用的应用超过热态钢铁材料的抗拉强度就会形成淬火裂纹。钢铁材料淬火时力求得到大于奥氏体-珠光体转变的临界冷速，以获得100％的马氏体。但在马氏体转变区提高冷速会使开裂的几率趋向*大，然后又逐渐减小到零。在强烈冷却时，工件表面立即冷到槽液温度，心部温度几乎没有变化。快速冷却引起表面层收缩和心部应力平衡的高拉伸应力。温度梯度的增加使初始马氏体转变造成的拉应力增加，而马氏体转变开始温度Ms的升高会引起相变塑性导致的表层膨胀，表面拉应力会明显减小，并转化为压应力，表面压应力数值和生成的表面马氏体量成正比。如果马氏体转变使心部体积膨胀足够大，并且表层马氏体很硬很脆，就会使表层由于应力逆转而破裂。根据以上原理分析，当表层形成*大压应力时，强烈淬火过程停顿。随后在Ms温度保持等温冷却。这样就会延迟心部的冷却，使马氏体转变变慢，在表层形成高的压应力。当表面硬化层达到一个优化厚度，并在表层达到*大应力值时，就完成强烈淬火的全部过程，从而使工作开裂减小到*低程度。