亞温淬火

許多熱處理新工藝已作為鋼的強韌化手段而發展起來，利用韌性相的複合組織即為其中之一。亞温淬火就是利用韌性相鐵素體的存在而顯示出其工藝的生命力。亞温淬火可稱為亞共析鋼的不完全淬火、兩相（α+γ）區淬火或臨界區淬火。亞温淬火所獲得的組織為馬氏體一鐵素體雙相組織。

按經典熱處理的觀念，亞共析鋼淬火必須進行完全奧氏體化，即完全淬火，而不允許有鐵素體存在。因此，（α+γ）兩相區對亞共析鋼淬火而言曾是一個禁區，亦即亞共析鋼不允許進行不完全淬火，理由是鐵素體的存在使鋼的性能變壞。

然而，國內外的研究結果表明，亞温淬火的優點不僅打破“禁區”這一陳舊觀念，而且成為強韌化的基礎。對結構鋼進行亞温淬火，獲得在馬氏體基底上保留少量彌散分佈的鐵素體組織，其優點可歸納為以下幾方面：第一，提高鋼在室温和低温下的衝擊韌性，從而擴大材料的使用範圍；第二，降低鋼的冷脆轉變温度，材料可在更低的温度下處於韌性狀態；第三，抑制鋼的可逆回火脆性，因而可以降低調質件的回火温度而使強度得到恢復，從而在不犧牲強度的前提下獲得高韌性。 ^[1] 

在正常的完全淬火與回火之間增加一次或多次加熱温度在Ac1~Ac3之間的亞温淬火，可以顯著提高鋼的韌性，降低脆性變温度，減少高温回火脆性。

1、亞温淬火細化了晶粒，得到適量的均勻分佈的細小鐵素體組織，阻抑裂紋擴展，ak值與回火温度成正比例增加，與常規淬火工藝比，獲得相等硬度可用較低迴火温度，兼有更高韌性，且可抑制應力集中與阻礙裂紋萌生及擴展；

2、亞温淬火組織中存在未溶鐵素體，使奧氏體中碳和合金元素含量增加，淬火後存在少量穩定的殘餘奧氏體，亦可阻止裂紋的萌生與擴展；

3、亞温淬火可降低有害雜質元素在奧氏體晶界偏聚，起到淨化晶界作用；

4、亞温淬火温度低，經形變淬火而細化了的未溶鐵素體可阻止晶粒長大，沿淬火前原粗大奧氏體晶界可形成極細的奧氏體晶粒，晶粒細化，晶界增多，故單位界面上有害雜質元素含量降低，有利於增加強韌性，降低缺口敏感性。

5、使引起可逆回火脆性的P、Si、Sb等雜質富集在鐵素體中，減少它們在奧氏體晶界上的偏聚機會，降低晶界脆性。 ^[2] 

亞温淬火新工藝對鋼的原始組織有一定的要求，原始組織為調質態時，亞温淬火可獲得良好的效果。亞温淬火的加熱温度以略低於Ac3為最佳，淬火組織中保留少量韌性鐵素體。若接近於Ac1的温度加熱，則組織中將會存在大量未溶鐵素體，將使鋼的性能變壞。亞温淬火後的回火温度以500~600℃的效果為最佳。

幾種鋼的最佳亞温處理與普通調質處理後的性能比較列於下圖。 ^[3] 

亞共析鋼，亞温淬火能實現鐵素體+共析點轉變的馬氏體可以將機械性能達到亞温淬火的最佳狀態，尤其是可以得到較高的衝擊功，這一點在中碳鋼及中碳合金鋼中表現的較明顯。相對於調質組織狀態性能，亞温淬火不可能得到較高的屈服強度，因此屈強比較低，強度較低；疲勞壽命較低。在某些特定情況下，是可以以這種組織狀態使用。

影響亞温淬火強韌化效果的因素頗多，諸如鋼中含碳量的影響、原始組織的影響等。通過改變材料的成分、採用形變亞温淬火和調整亞温淬火前的熱處理規範（包括預處理的加熱温度、保温時間和冷卻方式）等工藝，以控制α相形態的方法可以獲得定向相間分佈的兩相纖維狀複合組織、針狀α相，從而獲得材料所需性能。 ^[1]