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軸承知識
鋼的淬透性

淬透性的概念

淬透性是指以在規(guī)定條件下,鋼試樣淬硬深度和硬度分布表征的材料特性,它表征鋼淬火時形成馬氏體的能力。淬透性是鋼的主要熱處理工藝性能。

從理論上講,淬硬層深度應(yīng)是工件整個截面上全部淬成馬氏體的深度。但實際上,當(dāng)鋼的淬火組織中含有少量非馬氏體組織時,硬度值變化不明顯,且金相檢驗也較困難。因此,一般規(guī)定從工件表面向里至半馬氏體區(qū)(馬氏體與非馬氏體組織各占一半處)的垂直距離作為有效淬硬層深度。用半馬氏體處作淬硬層界限,只要測出截面上半馬氏體硬度值的位置,即可確定出淬硬層深度。實際生產(chǎn)中,零件淬火所能獲得的淬硬層深度是變化的,隨鋼的淬透性、零件尺寸和形狀以及工藝規(guī)范的不同而變化。

鋼的淬透性和淬硬性是兩個不同的概念。淬硬性是指以鋼在理想條件下,進行淬火硬化所能達到的最高硬度來表征的材料特性。淬火后硬度值越高,淬硬性越好。淬硬性主要取決于馬氏體的含碳量,合金元素含量對淬硬性沒有顯著影響,但對淬透性卻有很大影響,所以淬透性好的鋼,其淬硬性不一定高。 

淬透性的測定方法

淬透性測定方法很多,目前常用的方法是GB 225-2006《鋼的淬透性末端淬火試驗方法》。下圖a為末端淬火試驗裝置,將標(biāo)準(zhǔn)試樣(Ø25mm×100mm)加熱至奧氏體化后,垂直置于支架上,向試樣末端噴水冷卻,由于試樣末端冷卻最快,越往上冷卻速度越慢,因此沿試樣長度方向上各處的組織和硬度不同。淬火后,從試樣末端起,每隔一定距離測量一個硬度值,即得到沿試樣長度方向的硬度分布曲線,該曲線稱為淬透性曲線,如下圖b。由圖可見45鋼比40Cr鋼硬度下降得快,這表明40Cr鋼淬透性比45鋼要好。下圖c與下圖b相配合就可找出鋼半馬氏體區(qū)至末端的距離。該距離越大,淬透性越好。

▲末端淬火法

鋼的淬透性值用JHRC/d表示。J—末端淬透性,d—距水冷端的距離,HRC—該處硬度值。

例如,J42/5表示距水冷端5mm處的硬度值為42HRC。此外,在熱處理生產(chǎn)中,還常用臨界直徑(Dc)來衡量鋼的淬透性。臨界直徑是指工件在某種介質(zhì)中淬火后,心部得到全部馬氏體或半馬氏體組織時的最大直徑,直徑越大,鋼的淬透性越好。

▼幾種常用鋼的臨界直徑

淬透性的應(yīng)用

鋼的淬透性是選材和制訂熱處理工藝規(guī)程時的主要依據(jù)。

▲淬透性對鋼回火后力學(xué)性能的影響

鋼的淬透性好壞對熱處理后的力學(xué)性能影響很大。例如,當(dāng)工件整個截面被淬透時,回火后表面和心部組織和性能均勻一致,如上圖a。否則工件表面和心部組織不同,回火后整個截面上硬度雖然近似一致,但未淬透部分的屈服點(σs)和韌性(AK)卻顯著降低,如上圖b、c。

機械制造中許多大截面、形狀復(fù)雜的工件和在動載荷下工作的重要零件,以及承受軸向拉伸和壓縮的連桿、螺栓、拉桿、鍛模等,常要求表面和心部的力學(xué)性能一致,故應(yīng)選用淬透性好的鋼;對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力(如軸類)以及表面要求耐磨并承受沖擊力的模具(如冷鐓凸模等),因應(yīng)力主要集中在工件表層,因此不要求全部淬透,可選用淬透性較差的鋼;受交變應(yīng)力和振動的彈簧,為避免因心部未淬透,工作時易產(chǎn)生塑性變形而失效,應(yīng)選用淬透性好的鋼;焊件一般不選用淬透性好的鋼,否則易在焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬火組織,造成焊件變形和開裂。

來源:鋼之家

(版權(quán)歸原作者或機構(gòu)所有)

發(fā)布時間:2025-05-15


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