9.2 钢的淬透性和淬硬性

钢的淬透性和淬硬性第九章钢的淬火及回火热处理原理与工艺◆钢的淬火及淬火冷却介质◆钢的淬透性和淬硬性◆淬火应力、变形及开裂◆淬火工艺的制定◆钢的回火组织转变及回火类型◆回火工艺的制定◆淬火工艺的新发展钢的淬火及回火钢的淬透性和淬硬性一、淬透性与淬硬性的概念钢的淬透性：指钢在淬火时获得马氏体的能力，是钢材固有的一种属性。主要与钢的过冷奥氏体稳定性或钢的临界冷却速率有关。两种钢材淬透性和淬硬性的比较钢的淬硬性：指钢在正常淬火条件下所能够达到的最高硬度。主要与钢的碳含量有关，更确切地说，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的碳含量。假设有两根不同成分钢材制成的棒料，直径相同，并在相同淬火介质中淬火冷却：右侧钢棒的马氏体区较深，淬透性较好，左侧钢棒的马氏体最高硬度更高，淬硬性较好。钢的淬透性和淬硬性二、影响钢淬透性的因素1.钢的化学成分：碳含量对碳钢临界淬火冷却速率的影响比较复杂；除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都可以提高钢的淬透性。2.奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性越高。3.奥氏体均匀程度：奥氏体成分越均匀，淬透性越好。4.钢中未溶第二相：降低淬透性。 此外，钢的原始组织中，由于珠光体的类型（片状或球状）及弥散度的不同，奥氏体化时也会影响奥氏体的均匀性，从而影响钢的淬透性。如碳化物越细小，溶入奥氏体越迅速，越有利于提高钢的淬透性。钢的淬透性和淬硬性三、淬透性的测定方法马氏体马氏体索氏体1.临界直径法将某种钢做成各种不同直径的一组圆柱体试样，按规定的条件淬火以后，找出截面中心恰好是含50%马氏体组织的试样，该试样的直径为临界淬透直径（D0）。

小于此直径时均可被淬透，大于此直径时不能被淬透。钢的淬透性和淬硬性三、淬透性的测定方法1.临界直径法引入理想临界直径Di：假设冷却介质的淬火烈度无穷大（淬火烈度是表征淬火介质从热材料或工件中吸取热量能力的指标），此时所能淬透（心部形成50%马氏体）的最大直径。理想临界直径Di、实际临界直径D0与淬火烈度H关系图Di取决于钢的成分，而与试样尺寸及冷却介质无关。它是反映钢淬透性的基本判据，在工程应用时作为基本换算量，使各种淬透性评定方法之间以及不同淬火介质的临界直径之间建立起一定的关系。钢的淬透性和淬硬性三、淬透性的测定方法2.端淬法W.E.Jominy等人于1938年建议采用的，国外常称为“Jominy”端淬法。钢的淬透性值通常表示为。端淬试样、试验装置及端淬曲线的测定试验时，将按规定加热到淬火温度的试样迅速转移到端淬装置上，进行喷水冷却。绘出硬度与水冷端距离的关系曲线，即端淬曲线，也称为淬透性曲线。（d为至水冷端的距离，HRC为在该处测得的硬度值）钢的淬透性和淬硬性四、淬透性的应用钢的淬透性及淬透性曲线在合理选择材料，预测材料的组织与性能，以及制定热处理工艺等方面都具有重要的使用价值1.

根据淬透性曲线求圆棒工件截面的硬度分布例：若选用45Mn2钢制造直径50mm的轴，求水淬后沿截面上的硬度分布曲线。第一步：查出直径50mm圆棒截面在不同位置处对应的端淬距离，即在圆棒直径50mm引水平线与表面、3R/4、R/2及中心的曲线相交，得到距水冷端的距离。圆棒静水中淬火钢的淬透性和淬硬性四、淬透性的应用1.

根据淬透性曲线求圆棒工件截面的硬度分布例：若选用45Mn2钢制造直径50mm的轴，求水淬后沿截面上的硬度分布曲线。45Mn2的淬透性曲线第二步：査出对应点的硬度分别为55HRC（表面）、52HRC（3R/4处）、42HRC（R/2处）、31HRC（中心），据此可画出硬度分布曲线。钢的淬透性和淬硬性四、淬透性的应用2.

根据工件的硬度要求，用淬透性曲线协助选择钢种与热处理工艺例：用40MnB钢制造直径45mm的轴，要求淬火后在R/2处的硬度不低于40HRC，问油淬是否合适。圆棒静油中淬火第一步：从纵坐标上直径为45mm处作一水平线，与R/2处相交的交点横坐标即对应的距水冷端距离，约为13.5mm。钢的淬透性和淬硬性四、淬透性的应用2.

根据工件的硬度要求，用淬透性曲线协助选择钢种与热处理工艺例：用40MnB钢制造直径45mm的轴，要求淬火后在R/2处的硬度不低