热处理淬火需根据工件材料及尺寸选择合适的淬火工艺。淬火质量的好坏,关键是淬火介质的冷却特性及其工艺的合理控制。淬火介质的选择一般要求在高温区(650℃左右)冷却速度快些,避免先析相的产生及过冷奥氏体的分解,在低温区(400℃以下)冷却速度慢些,以降低组织应力。但是大型锻件由于尺寸大,冷却过程的不均匀性会造成极大的热应力,该热应力同复杂的组织应力相互叠加极可能产生变形开裂。因此,大型锻件的关键工艺控制要点是如何在保证足够淬硬层的情况下减少热应力和组织应力,这就要求结合实际工况条件制定出相互匹配的热处理工艺。
大型锻件在加热过程中,由于尺寸较大,表面与心部之间存在较大的温度梯度,从而导致大的热应力。为避免过大的热应力,应该控制装炉温度和升温速率,特别是尺寸大、合金元素含量高的锻件,多采用阶梯式加热,即规格较大的工件采取低温装炉并以较低的速率加热,在升温过程中进行一次或多次中间保温.由于大型锻件多选用合金结构钢,加热温度一般选择Ac1+(30～50)℃。锻件在加热过程中,低温阶段升温速率应控制在较慢的范围内,建议控制在(30～70)℃/h。经中间保温后,整个工件内外表面塑性都比较好,升温速率可以快些,一般取(50～100)℃/h。
为保证足够的淬硬层深度,必须选择合适的水溶性淬火介质及浓度。众所周知水溶性淬火介质的冷却速度会随浓度的提高而降低,建议介质选择的基本原则是:
(1)工件尺寸小尽量选择较高的介质浓度,工件尺寸大则可适当降低浓度;
(2)多台阶或形状不规则的工件尽量选择较高的介质浓度;
(3)若工件材料的淬透性较差,可选择冷速较快的介质及较低的介质浓度;若工件材料的淬透性较好,则应选择冷速较慢的介质及较高的介质浓度。
自来水的冷却特性具有两大缺陷,一是低温冷速太快,二是冷却特性对水温异常敏感,水溶性淬火介质同样遗传了自来水的这样一些特性。淬火液在使用过程中液温难免会升高,温度升高使蒸气膜的稳定性提高,导致高温阶段的冷却速度和特性温度明显下降,甚至出现了油类淬火介质典型的蒸气膜阶段。液温升高同时会使工件表面包附更厚的PAG膜,提高了对流冷却阶段的开始温度,导致低温冷速降低。(来源：大型铸锻件）
