淬火钢

淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。

定义

钢材淬火后，可使其硬度和强度有很大提高，并能改善某些物理化学性能。但由于快速冷却，会出现内应力，塑性和韧性也有所降低。为提高钢的综合性能，通常在淬火后再经高温回火处理的工艺称调质处理。

淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。

特点

1、硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50～60时，其强度可达σb=2100～2600MPa，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度均为9a级，属于最难切削的材料。

2、切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MPa。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。

3、不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。

4、刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集中在刀具刃口附近，易使刀刃崩碎和磨损。

5、导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.12W/(m?K)，约为45号钢的1/7。材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具磨损。

易淬火钢焊接热影响区的特点

易淬火钢包括中碳钢(35、40、45、50钢)、低碳调质高强度钢(wc≤0.25%)、中碳调质高强钢(wc0.25%~0.45%)、耐热钢和低温钢，其热影响区在焊后空冷条件下也能得到马氏体组织，处于淬火状态。如果母材金属焊前处于退火状态，则焊后热影响区的组织可分为完全淬火区和不完全淬火区两个区段；如果母材金属焊前处于淬火状态，则还会形成一个回火区。

1、完全淬火区指加热温度超过Ac3以上的区段，焊后奥氏体全部转为马氏体，包括了相当于不易淬火钢焊接热影响区中的过热区和重结晶区。该区由于存在淬火组织，所以强度和硬度增高塑性和冲击韧度下降，并且容易产生冷裂纹。

2、不完全淬火区指加热温度在Ac1—Ac3之间的区段，焊后奥氏体转变为马氏体，原铁素体保持不变，仅有不同程度的长大，最后形成马氏体-铁素体组织。该区段的组织和性能很不均匀，塑性和冲击韧度下降。

3、回火区如果母材金属焊前处于淬火状态，则在温度低于Ac1的区段，会发生程度不同的回火过程，称为回火区。回火区的硬度下降、塑性增高。

焊接中不易淬火钢的热影响区特点

焊接中不易淬火钢包括低碳和合金元素较少的低合金结构钢(Q345、Q390、Q420钢)，在固态下除了有同素异构转变外，还有成分变化和第二相析出，即共析转变和析出Fe3CO其焊接热影响区可分为过热区、重结晶区、不完全重结晶区和再结晶区四个区段。

1、过热区(又称粗晶区)该区紧邻焊缝，温度范围是从晶粒急剧长大的温度开始，一直到固相线的温度区间为止，对低碳钢为1100～1490℃。该区母材金属中的铁素体和珠光体全部转变为奥氏体，奥氏体晶粒长得非常粗大，冷却后使金属的冲击韧度大大降低，一般要比基本金属低25%~30%，是热影响区中的薄弱环节。

2、重结晶区(又称正火区或细晶区)指过热区以下，加热温度在Ac3以上的区域，对低碳钢为900-1100℃。空冷后得到均匀而细小的铁素体和珠光体，相当于热处理中的正火组织。因此具有较高的强度、又有较好的塑性和韧度，是热影响区中综合力学性能最好的区域。但由于整个焊接接头的性能取决于接头中的最薄弱区域，所以该区性能虽好，但却发挥不了作用。

3、不完全重结晶区(又称不完全正火区或部分相变区)

指加热温度在Ac1～Ac3之间的区域，对低碳钢为750~900℃。该区母材金属中的全部珠光体和部分铁素体转变为晶粒比较细小的奥氏体，但仍保留部分铁素体。冷却时，奥氏体又转变为细小的铁素体和珠光体，而未溶入奥氏体的铁素体不发生转变，晶粒比较粗大，故这一区段冷却后的组织晶粒大小极不均匀，所以力学性能也不均匀，强度有所下降。

4、再结晶区指加热温度在450~Ac1之间的区域，对低碳钢为450-750℃。对于经过压力加工，即经过塑性变形的母材金属，晶粒发生破碎现象，在此温度区域内，再次变成完整的晶粒，称为再结晶。本区域没有发生同素异构转变，组织没有变化，因此金属的力学性能变化不大，仅塑性稍有改善。对于焊前未经塑性变形的母材金属，本区不出现。