利用快速加熱的方法將鋼件表面加熱到臨界點(diǎn)以上轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后快冷，形成馬氏體組織的硬化層，而心部仍保持其原始組織（珠光體、索氏體），硬化層與基體之間一般都存在有不完全淬火的過(guò)渡層，這種工藝常稱為表面淬火，提高耐磨性和疲勞強(qiáng)度是表面淬火的主要目的。表面淬火方法很多，根據(jù)加熱方法的不同可分為：感應(yīng)淬火、火焰淬火、激光淬火、電子束淬火等。
加熱時(shí)靠近表面一定層深范圍，不同程度地超過(guò)Ac3溫度，達(dá)到奧氏體組織狀態(tài)，在淬火時(shí)有足夠的冷卻速度時(shí)，將轉(zhuǎn)變?yōu)榉瞧胶獾鸟R氏體組織，是完全淬火的硬化層；心部基體部分的加熱溫度低于Ac1，保持原始組織；介于表層和心部之間的次表層被加熱到Ac1與Ac3溫度之間，組織是奧氏體加鐵素體，快速冷卻后是不完全淬火的過(guò)渡層，組織為馬氏體加鐵素體。加熱的強(qiáng)烈程度愈大，工件內(nèi)部溫度分布曲線就愈陡，淬硬層及不完全淬火的過(guò)渡層就愈薄，淬硬層、不完全淬火的過(guò)渡層和基體三者之間沒(méi)有明顯的界線。原始組織對(duì)快速加熱固態(tài)相變影響很大。原始組織細(xì)、均勻時(shí)，可在較低溫度和較短的保溫時(shí)間內(nèi)完成組織轉(zhuǎn)變，淬火后得到細(xì)的或隱晶馬氏體，硬度高，疲勞強(qiáng)度高，耐磨性好。為此，表面淬火前一般需要進(jìn)行預(yù)備熱處理，中碳結(jié)構(gòu)鋼常采用調(diào)質(zhì)或正火處理。
表面淬火的加熱速度快、保溫時(shí)間短，奧氏體的晶粒度極細(xì)，淬火時(shí)冷速很快甚至自冷淬火，其淬硬層中馬氏體很細(xì)，使得工件表面硬度、強(qiáng)度比一般淬火要高，因而具有良好的抗粘著磨損與疲勞磨損的能力。由于表面淬火后表面層形成比體積大的馬氏體，使工件表面層存在有較大的殘余壓應(yīng)力。這種存在殘余壓應(yīng)力的高硬度表面層將使工件的彎曲強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，特別是疲勞強(qiáng)度明顯提高。
表面熱處理的工藝簡(jiǎn)單，強(qiáng)化效果明顯，變形小，生產(chǎn)效率高易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、節(jié)能、少污染，經(jīng)過(guò)表面淬火的鋼件，提高了表面的硬度和耐磨性，與經(jīng)過(guò)適當(dāng)熱處理具有較高韌性的心部組織配合，可以使工件獲得高度疲勞強(qiáng)度和強(qiáng)韌性，是應(yīng)用相當(dāng)廣泛的工藝技術(shù)。
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