超声波淬火应用效果

三、超声波淬火应用效果

由于超声波淬火是一种使淬火冷却过程得到强化的淬火，因此，它主要应用于必须加强冷却的各种材质零件的淬火，即那些需要提高淬火层深度和淬硬性的零件的淬火。

1．低碳钢超声波剧冷淬火

碳素钢的淬火性能，包括淬硬性及淬透性，都跟其含碳量有关。由于低碳钢含碳量较低，C形曲线又偏左，因而难以得到碳饱和浓度较大的α固溶体，同时，要完成马氏体相变的临界冷却速度v_k也要求很大。所以，在常规的淬火冷却条件下，低碳钢的淬硬性、淬透性都较差。

在淬火槽内引入超声波后，由于“空化”效应的作用，使低碳钢工件的淬火冷却加快，并可超过低碳钢淬火所要求的临界冷却速度，从而完成马氏体相变。以Q235钢、20钢为例，对比它们在一般水淬中及有超声波作用的水淬中得到的机械性能，结果如表3－7所示。

表3－7　Q235钢、20钢在不同介质中淬火后的力学性能

从表3－7可知，超声波水淬低碳钢，比淬火前其抗拉强度R_m提高了27%～48%，屈服极限R_eL提高了44%～75%;与一般水淬效果相比，R_m提高了5%～15%，R_eL提高了7%～17%;超声波淬火试样比淬火前硬度提高了2～4倍。最可贵的是，低碳钢的塑韧性、屈强比R_eL/R_m提高了，这将有利于价格低廉和来源充足的低碳钢得到更广泛的应用。

2．超声波微畸变淬火

很多材料在水淬中易开裂，在油中淬火硬度又不够，采用超声波油淬可以得到解决。由于超声波的作用，油的冷却特性可以在静水和油之间得到调节，以适应不同材料和尺寸的零件淬火。

例如，用45钢10mm×10mm×55mm的棱形试件，在旋涡型流体动力发射器产生的超声波作用下，油中淬火所测得试件畸变量及形成裂纹的概率就比水淬小得多，淬硬硬度则接近于水淬，见表3－8。

表3－8　45钢试件在不同介质中的淬火效果

又如，用W18Cr4V高速钢钻头进行超声波油淬试验(直径2.5mm、长55mm)，淬火后不弯曲的钻头较之一般油淬的钻头增加20%。淬火效果接近等温淬火。