淬火过程中的理想冷却曲线可分为3个阶段。
(1)自奥氏体化温度到A 1温度附近的缓慢冷却阶段:此阶段的目的是减少因快速冷却所产生的热应力,同时降低淬火工件的整体热容量。
(2)在T T T曲线的珠光体转变温度区的快速冷却阶段:此阶段的目的是尽可能的避免过冷奥氏体发生珠光体或上贝氏体转变。
(3)在马氏体转变温度区域时(M s点附近)以较慢的速度冷却:此阶段缓慢冷却的目的是减少由于大量马氏体组织所产生的应力。
水、水溶性介质、油和空气的冷却曲线都与这种理想冷却曲线有较大差异,但若采用合适的双介质则可以通过控制介质转换时间获得与理想冷却曲线近似的曲线,这也就是循环控时淬火冷却技术(C T Q P)的基本控制思路。
工件的表层、次表层及心部在采用水 空气的循环控时淬火冷却过程中的冷却曲线。冷却的第一阶段是预冷,即在奥氏体化温度与A 1温度之间的温度区间,采取空气冷却的方式进行缓慢冷却。
其效果是减少了工件的整体热容量,为增加下一阶段(快速冷却阶段)的冷却速率提供了条件;同时在该区间的缓慢冷却对次表层和心部的珠光体转变孕育期影响不大。对有些表面组织和硬度没有特殊要求的工件,还可以通过这一阶段的预冷在表层获得一定量的珠光体组织,这一过程可以增加工件的淬硬层深度。
淬火冷却的第二阶段是采用快冷(水冷)与缓冷(空冷)循环交替的方式进行。快速冷却(水冷)时,当工件表层冷却到M s点附近或以下的某一温度后,停止快速冷却,转为缓冷处理;在采用缓冷(空冷)时,次表层的热量传向表层,表层的温度升高,表层刚刚转变的马氏体发生自回火,并使表层的塑性、应力状态得到调整,避免了开裂的发生。不断重复这样的快冷与缓冷的交替工艺(时间比例需视实际情况而调整),直到工件某一部位的温度达到冷却工艺要求的温度后停止冷却。