在现代热处理的背景下，淬火根据所使用的冷却介质大致分为两种主要类型：气体淬火和液体淬火。气体淬火使用氮气或氩气等惰性气体在受控环境中冷却工件，而液体淬火则将工件浸入液体中（通常是油或水），以实现更快速的冷却。
虽然“两种类型”的问题通常指向气体或液体介质的选择，但对于任何专业人士来说，更关键的概念是理解淬火过程中发生的三种物理热传递阶段，因为这才是真正决定材料最终性能和完整性的因素。
核心区别：淬火介质
淬火介质的选择是该过程中最基本的决定。它直接控制着热量提取的最大速率，进而决定了钢材的最终显微组织和机械性能。
液体淬火：最大冷却速率
液体淬火是传统且最剧烈的冷却方法。它涉及将热部件浸入液体浴中，最常见的是水、盐水或专用油。
该过程由三个不同的物理阶段定义：
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蒸汽阶段：浸入后，接触热表面的液体立即汽化，在零件周围形成一层绝缘的蒸汽毯。在此阶段，冷却相对较慢，因为热量必须通过这层气体辐射出去。
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沸腾阶段：随着零件表面冷却，蒸汽毯变得不稳定并破裂。这引发了剧烈的沸腾，热量以最快的速度从部件中散失。这是实现硬度最关键的阶段。
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对流阶段：一旦表面温度降至液体沸点以下，沸腾停止。冷却通过简单的液体对流以慢得多的速度继续进行，类似于热勺子在咖啡杯中冷却。
气体淬火：最大控制
气体淬火是一种更现代的技术，通常在真空炉中进行。加热后，炉腔内会充入高压、高纯度的惰性气体，如氮气、氩气或氦气，以冷却零件。
这种方法比液体淬火提供了显著更多的控制。通过调整气体类型、压力和流速，可以精确管理冷却速率。这使其成为对变形或开裂高度敏感、复杂或薄壁零件的理想选择。
超越两种类型：一系列技术
“气体”和“液体”的类别是高层次的起点。在实践中，冶金学家使用许多专门技术来修改这些基本工艺，以实现特定的结果。
为什么有这么多方法？
这些专业方法并非全新的类型，而是淬火过程的精确应用或中断。它们旨在操纵冷却曲线，以控制应力、减少变形，并在单个部件中实现独特的性能组合。
示例：中断淬火
在中断淬火中，零件在侵蚀性液体（如盐水或油）中淬火，时间刚好足以通过冷却曲线的临界“鼻部”，但在完全冷却之前将其取出。然后让其缓慢空冷。这可以防止在较低温度下形成的脆性结构，从而显著降低内应力和开裂风险。
示例：选择性淬火
选择性淬火用于仅硬化部件的特定区域。这可以通过仅浸入零件的一部分（例如齿轮的齿）或使用有针对性的喷雾淬火来完成。这使得零件的核心或其他部分更软、更坚韧，从而制造出具有卓越整体性能的部件。
了解权衡
选择淬火工艺是一种平衡行为。理想的选择取决于钢合金、零件的几何形状和所需的最终性能。
冷却速率与零件完整性
核心权衡在于冷却速度和机械完整性之间。剧烈的淬火（例如在水中）提供了低合金钢实现最大硬度所需的快速冷却，但存在变形和开裂的高风险。较慢的淬火（例如高压气体）对零件更温和，但可能不足以完全硬化响应性较差的合金。
成本、复杂性和表面处理
液体淬火系统通常实施成本较低，但通常会导致零件需要进行后处理清洁以去除残留物。气体淬火，特别是高压气体淬火（HPGQ），需要复杂且昂贵的真空炉设备，但能生产出完全清洁、光亮的零件，无需二次清洁操作。
如何选择正确的淬火方法
您的最终选择应由部件的工程目标决定。
- 如果您的主要重点是在简单碳钢中实现最大硬度：使用水或盐水的侵蚀性液体淬火通常是最有效和经济的方法。
- 如果您的主要重点是在复杂或高价值合金零件中最大限度地减少变形：受控气体淬火提供卓越的均匀性，并显著降低报废零件的风险。
- 如果您的主要重点是创建双性能部件（例如，具有坚韧核心的硬表面）：需要采用选择性或中断淬火等先进技术来操纵材料的最终结构。
理解这些原理使您从简单地选择一种方法转变为有意识地设计材料的最终性能。
总结表：
| 淬火类型 | 主要介质 | 主要特点 | 最适合 |
|---|---|---|---|
| 气体淬火 | 惰性气体（N₂、Ar） | 受控、均匀冷却；变形最小；清洁表面 | 复杂、薄壁或高合金零件；真空炉应用 |
| 液体淬火 | 油、水、盐水 | 快速冷却；最大硬度；传统方法 | 简单碳钢；需要高表面硬度的应用 |
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