钢的淬透性主要决定因素

2019-07-0208:33:40钢的淬透性主要决定因素已关闭评论

钢的淬透性是指钢在淬火时能够获得淬硬深度的能力,它是钢材固有的一种热处理工艺性能。在规定的试验条件下淬火,钢的淬硬层深度越大,则钢的淬透性就越好。因此,淬透性的高低可以用规定条件下淬透层深度的大小来表示。一般规定从淬火件表面至半马氏体区(马氏体与非马氏体组织各占一半的地方)的距离为淬透层深度,而半马氏体处可用测量硬度的方法来确定。

淬火时冷却速度必须超过临界冷却速度v k才能得到马氏体,对于同一工件,表面和心部的冷却速度是不同的,工件的表面直接与冷却介质接触,冷却速度最大,而心部的冷却速度最小。因此表面层获得马氏体组织,而心部为非马氏体组织,这时工件未被淬透,如图1.4.19所示。如果工件截面较小,工件的表面和心部均可获得马氏体组织,这时工件已淬透。

钢的淬透性主要决定因素是于临界冷却速度。临界冷却速度越小,过冷奥氏体越稳定,钢的淬透性也就越好。因此,除Co以外,大多数合金元素,都能显著提高钢的淬透性。

 

末端淬火法是测定结构钢淬透性最常用的方法。按国家标准(GB 225—88)规定,将试样加热到规定的淬火温度后,放在末端淬火装置上,然后从试样末端喷水冷却。由于试样末端冷却最快,距末端越远冷却越慢,因此沿试样长度方向上各处的组织和硬度是不同的。淬火后,从试样末端起,每隔一定距离测量一个硬度值,即可得到试样沿长度方向的硬度分布曲线,该曲线就称为淬透性曲线如图1.4.20所示。

 

钢的淬透性用表示。J表示末端淬透性,d表示至末端的距离,HRC为该处测得的硬度值。例如表示距末端5 mm处的硬度值为42 HRC。

 

 

图1.4.20 末端淬火法

 

必须注意,钢的淬透性与淬硬性不是同一概念。淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力,用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示,它主要取决于马氏体中的含碳量。淬透性好的钢,它的淬硬性不一定高。

 

2)淬透性的应用

 

钢的淬透性在机械设计中具有重要的意义。这是因为钢的力学性能沿截面的分布是受淬透性影响的。淬透性低的钢,其截面尺寸较大时,由于心部不能淬透,使钢的力学性能指标显著下降,特别是作为零件设计依据的屈服强度下降很多,冲击韧性也显著下降,因此在选材和制订热处理工艺时必须充分考虑淬透性的作用。

 

机械制造中,一般截面尺寸较大和形状复杂的重要零件,以及承受轴向拉压或交变应力、冲击负荷的螺栓、拉杆、锻模等,应选用淬透性高的钢,并将整个工件淬透。对承受交变弯曲应力、扭转应力、冲击负荷和局部磨损的轴类零件,他们的表面受力很大,心部受力较小,不要求一定淬透,因而可选用低淬透性的钢,一般淬透到截面半径的1/4~1/2深,根据载荷大小,进行调整。

 

受交变应力和震动的弹簧,应选用淬透性高的钢制造,以免由于心部没有淬透,中心出现游离铁素体,使屈强比σs/σb大大降低,工作时容易产生塑性变形而失效。

 

由于碳钢的淬透性低,有时在设计大尺寸零件时,用正火比调质更经济,而效果相似。例如设计尺寸为φ100 mm,用45钢调质达到σb= 610 N/mm2,而用45钢正火处理也能达到600 N/mm2

 

直径较大并具有几个台阶的传动轴,需经调质处理时,考虑到淬透性的影响,应先粗车成形,然后调质。如果将棒料先调质,在粗车外圆时,由于加工余量大,而表面淬透层浅,调质组织在粗车时可能被车削掉,而起不到调质作用。

 

焊接零件不宜选用淬透性高的钢材,否则容易在焊缝及热影响区出现淬火组织,造成焊件变形和裂纹。

 

钢材手册中所列的力学性能数据,一般都是根据能淬透的最小尺寸试样(直径15或25 mm)作试验得到的,因此,在使用这些数据时必须注意工件截面尺寸的影响,切不可根据小尺寸试样测定的性能指标,用于大尺寸零件的强度计算。

weinxin
手机扫一扫,加微信报价
北京金利恒旺公司,专注不锈钢二十年,主营不锈钢材料批发,不锈钢加工制作。
  • 转载声明:《北京金利恒旺公司》,转载自网络,整理发表,禁止转载和采集,共 1507 字。