原标题：钢球淬火时应该知道的那些事儿
高玉和，伊莱特能源装备股份有限公司副总裁兼钢球事业部总经理，从业三十年的钢球专家，精通技术、擅长管理、还懂销售，对钢球的热爱之情发于心底且溢于言表，最常说的一句话是：“钢球是圆的，钢球是有灵性的！”
大家好，本期的《高玉和说钢球》由我来和大家一起分享。我是伊莱特耐磨介质事业部质检科长张天文，毕业于沈阳大学材料科学与工程学科硕士研究生，从事钢球制造及热处理工作已有近7年的时间。有幸加入伊莱特耐磨介质团队，成为高总的徒弟，在他的指导下学习钢球质量控制、进行相关工作。
为了让大家系统地认识钢球，过去几期我们分别讲述了钢球材质、生产方式以及质量控制过程中应该注意的一些问题，发表了一些个人见解。也许有人会觉得，钢球生产及质量控制也就这样了吧？答案是否定的。其实客户对钢球的要求无非就两点：第一是不破碎，第二是耐磨。如果我们要想把客户的这两点要求做好，那仅靠前期所讲的知识是远远不够的。钢球热处理过程中应该注意的细节非常多，这期我们就讲讲钢球淬火过程中应该注意的那些事儿。
钢球淬火过程可以分为淬火前、淬火中以及淬火后，如图1所示。一般情况下，钢球常用的淬火介质为水或水基淬火剂。水的冷却能力强，可获得很高的冷却速度，操作方便，劳动条件较好；缺点是其冷却能力对水温很敏感。为此，一定要重视水温的控制，一般应控制在40 ℃以下。由于水在300～200 ℃温度区间的冷却速度偏大，此时会增大高碳低合金钢球开裂危险，所以钢球常用水淬+淬火液淬火这种双介质淬火方式。这种方法既发挥了水在高温阶段的高冷速，又利用了淬火液在低温阶段较低冷速的特点，钢球既能淬硬，又不致于发生开裂。
图1 钢球的淬火过程
从表面上来看，钢球的淬火过程为从热球变为凉球过程。但是在整个淬火过程中钢球内部温度及组织到底发生着怎样的变化呢？
首先带大家了解一下钢球从入水到出水在整个淬火过程中内部温度的变化，下面我们通过一张曲线图来看一下B2φ90mm钢球在淬火过程中钢球内部（表面、3/4R、1/2R、1/4R和芯部）温度的变化，如图2所示。
图2 B2φ90mm钢球在淬火过程中钢球内部温度
从图2中我们可以看出，由于钢球淬火采用余热淬火，淬火前钢球内外温度基本一致，当进入淬火介质中进行淬火时，钢球内部不同位置的温度及冷却速度并不是一直不变的，钢球表面温度会在极短的时间内快速下降到相对较低的某一温度。但是在随后的淬火过程中，表面温度下降速度趋于平缓，出现这种情况个人认为主要有以下几个个方面的原因：（1）钢球表面形成蒸汽膜；（2）表面温度降低；（3）内部温度不断向表面扩散。越接近钢球内部位置，其温度降低的速度越小。整体来看，在淬火前期钢球内外温度差较大，随着淬火时间的延长，内外温差逐渐减小，最后钢球内外温度趋于一致。
上面我们分析了钢球淬火过程中内部温度的变化规律，那么我们来讲述一下为什么钢球的硬度分布特征为：从表面到芯部硬度呈现递减的趋势呢？这里涉及到淬透性的问题，不同材质的淬透性是由其化学成分决定的，是钢球在淬火过程中获得马氏体的能力。下面我们用JMatPro材料性能模拟软件来模拟一下B2材质在淬火过程中的连续冷却曲线（CCT曲线），如图3所示。
图3 B2材质的CCT曲线
硬度的高低是由组织中马氏体、珠光体和贝氏体相对含量决定的，马氏体含量越高，硬度越高，耐磨性越好；马氏体含量越少，珠光体或贝氏体含量越多，硬度就越低，耐磨性越差。从图3可以看出，只有冷速大于10℃/S的前提下，钢球才能获得耐磨性较好的全部马氏体组织，如果低于这个冷速，组织中将会出现珠光体或贝氏体组织。再者，马氏体开始转变温度约为175℃，也就是说淬火最终温度低于175℃才会转变为马氏体，淬火最终温度越低，奥氏体向马氏体的转变量就越多。最后结合上面所讲的越接近钢球内部位置，其温度降低的速度越小。生产过程中，钢球淬火后需要余留一定的温度进行自回火，所以钢球在淬火结束后的最终温度是内部温度高，而靠近表面的温度逐渐减小。
通过以上分析我们就可以清楚地知道钢球硬度为什么从表面到芯部呈现递减的趋势了。影响钢球性能的另外一个重要的参数就是淬火时间，至于淬火过程中淬火过程中如何选用淬火时间，这需要根据钢球的具体材质和规格甚至天气（冬天和夏天）来定，不同的淬火时间对钢球内部性能的影响，在这里就不再叙述了。
今天就说到这里，感兴趣的朋友，请继续关注下期【高玉和说钢球】。
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