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看到有大俠回復我說“一片苦心”。哈，8爺那個是”一片苦心“。我就是隨性發帖的人，什么也談不上。另外，看到有大俠在其他帖子里提到了45鋼是不是應該滲碳的問題。這個問題其實應該這么看，是不是應該滲碳、氰化，其實看需求。45號鋼是中碳鋼，本身淬透性有，但是45號鋼淬火只能得到馬氏體組織，最多有微量滲碳體提高硬度。對于一般的使用來說，如果只是強化材料，增加表面抗疲勞能力等，淬火+回火工藝是可以滿足的。但如果對于表面有特殊的耐磨要求時，我們就需要將表面的含碳量增加，使其在熱處理過程中形成高硬度和耐磨性的網狀滲碳體組織。而這時，滲碳是需要的。所以，對于一個材料應該選用怎樣的具體工藝，本質上是根據設計需求來選擇的，當有了確定的設計需求之后，我們才需要根據需求選擇合適的組織來滿足，然后才能談具體應該用什么工藝。我建議大家多看書，但不要背死書。要掌握關鍵，按著這個關鍵去理解為什么要那么用。好了，不多說了，繼續主題。
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讀書：《金屬材料及熱處理》 陸大纮 許晉堃 合編
7 M X( s$ q! C9 E# V; M 人民鐵道出版社2 E8 J8 M9 @% g- a$ n
《材料工程基礎》 王昆林 編; U' ]8 d, m6 S1 I4 O
清華大學出版社
+ K& f0 d5 S8 |* [3 d9 S 雜談十三
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鋼的淬透性及淬火缺陷: ]3 T- w; D/ [) {
* Q6 |8 F, N+ u g# O9 Y影響淬透性的因素。* U7 w% z) p4 I" F, v
1 E; W1 x* B9 d4 Y2 ?8 ], S3 z$ s鋼的淬透性由其冷卻速度決定。臨街冷卻速度越小，也就意味著奧氏體越穩定，則淬透性越好。因此，凡是影響奧氏體穩定的因素，均影響鋼的淬透性。; Y* {) W+ S- y4 e; P# R/ |7 g4 L
1。碳質量分數。
E- ]# I& @0 v( ]5 {8 O H5 B0 R0 j先說流行的觀點吧。首先說，對于碳鋼，碳質量分數影響臨街冷卻速度，所謂的C線右移。因此，對于亞共析鋼，隨著含碳量的增加，淬透性增加。到共析鋼時達到最大。對于過共析鋼，卻正好相反，隨著含碳量的增加，淬透性則降低。流行觀點認為，這是含碳量影響了臨街冷卻速度。
* |0 x5 ^1 x3 Z$ O當然，我不是專門從事這方面的研究者。但是從認知上講，我并不太贊同這一形成理論。首先，臨街冷卻速度對于大多數的第一印象是由等溫冷卻曲線得來的，也就是TTT圖。但我們很清楚，TTT圖和CCT是很不同的。比如對于亞共析鋼，其珠光體轉變的尖部甚至會落后于貝氏體轉變的尖部。所謂鼻尖位置便不再是以珠光體轉變為基準。此外，從淬透性的測定我們也清楚，淬透性的測定依據是半馬氏體區的位置。而半馬氏體的獲取除了跟珠光體的形成有關，對于亞共析鋼，還存在珠光體與貝氏體的共生線，存在貝氏體與馬氏體的共生線。因此，從這個方面說，單純的說C線移動形成淬透性不同，過去牽強。
: d! ?7 W f# s: H2 Y( _( O但是，總的來說，這種碳含量的影響是客觀存在的，我們可以先記憶這個事實，回頭再討論和研究其本質。3 v+ D# R) ]5 g9 ^- Y( u. O; ^+ M
2。合金元素。3 g$ Z' W S! c7 u) X$ {& ]: w3 R
除鈷以外，其他與鐵溶合的合金元素在溶于奧氏體后，都會使臨界冷卻速度降低，因而提高鋼的淬透性，因此合金鋼的淬透性往往要優于碳鋼。（插一句，后面再回頭研究晶體結構的時候，會在穿插討論這一問題。）4 i' L4 ], o; J+ B0 c/ a4 U
3。奧氏體化溫度。
# M+ ^* _) ]1 `7 D A, {* M提高奧氏體華溫度，將使奧氏體晶粒長大，成份均勻，可以減少珠光體的形核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。（這點是基于過冷形核的觀點，老的教材上沒有提及，新教材才涉及）% x( ]5 X3 X9 `$ s' L4 C' A
4。鋼中的未溶第二相
' j7 w/ g5 O3 j9 ^* u: t h鋼中未溶得碳化物、氮化物及其他非金屬雜質物，都能促進奧氏體分解時的形核率和形核速度，使得即便在小過冷度下也容易發生珠光體轉變。因此會提高臨界冷卻速度，降低淬透性。（同上一點一樣，都是基于過冷形核形成的觀點）( z" M& z7 i. t) A! x9 n
& e% R* B- L# W淬透性的應用。
; i" C8 k1 P0 ^; W6 _/ K0 i" ?; v1。設計零件時應根據工作條件確定對鋼的淬透性要求。對于要求整個截面一致機械性能的，比如連桿螺栓、錘桿等，就要一定要淬透。對于不要求整個截面一致性的，則可不只淬硬部分材質，比如以半徑或者厚度的一半或1/4為標準。同是，淬透性的需求也決定了，零件設計中的尺寸。- u3 M+ v& Y1 j' N$ M
2。根據淬透性曲線找出零件整個截面上的硬度分布。然后可以根據這個分布圖，對設計的零件進行粗略的組織校驗，以此判定是否能滿足你的設計要求，同是對于特殊零件還可以起到指導優化結構的作用。例如下圖是一直徑50mm的圓鋼棒制作的曲線，以此判定設計需求。下二圖，則是零件表面到中心的硬度分布曲線，既方便設計者確定組織構成，也方便精確設計時的應力分析。
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3。設計中計算強度需要查閱手冊時，要注意手冊上的性能數據是基于多大尺寸試樣測得得。因為試樣尺寸越大，淬硬層越淺，性能越低。而小試樣的數據則會偏高。因此，對于重要零件應合理考慮其差異，對于特別重要的則應根據自己情況實測。
8 o; r4 ?2 s% j t' J0 l& i* }4。碳鋼淬透性較低，用作大尺寸工件，難以淬透，因此大尺寸攻堅的調質處理其性能不必正火高多少。當然，對于表面要求的不在此列。因此，可以考慮合金鋼。- d" M+ M, P k+ B+ O# P1 M
5。安排工藝時，也應考慮淬透性。對于淬硬層淺的的大件，應注意加工余量的選擇，既要保證精加工之后剩余部分的組織要求，又要保證粗加工后再安排淬火工藝的變形。
2 V, B, W2 Y4 J9 x( _6 ~5 H: X6 {; w6。對于焊接件不要求用淬透性高的鋼種，否則焊縫熱影響區內易形成淬硬組織，使脆性增加，產生裂紋。6 }* @) s0 _; D# |4 S# O
7。對于表面處理的鋼，一般不要求有高的淬透性。- j4 u" F$ r" ]2 p+ n
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淬火缺陷及防止方法。' v3 X/ z6 ^) k7 T+ b, w* X
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淬火缺陷主要是兩大類，變形和裂紋。
5 T% z$ i/ d. ~9 C7 a6 y6 |; J淬火變形和裂紋都是由淬火時產生的內應力引起的，這種應力有兩類：一類是零件急冷時由于內外溫差產生的體積收縮不一致，叫做熱應力。另一類是奧氏體轉變時零件各部分體積膨脹先后不一致，例如透鏡馬的撞晶，這種稱為組織應力。對于形狀簡單的零件，熱應力往往使零件表面形成壓應力，而內部產生拉應力。而組織應力往往使表面產生拉應力。
7 ]2 m; g7 H$ p5 S. [: t/ L當這種淬火應力（兩種）的復合應力大于鋼材屈服強度時，零件就會產生變形。當復合應力大于抗拉極限時，則形成開裂。下圖為兩種應力帶來的變形夸大化圖解。（但是必須要說，這種以屈服強度和抗拉極限的比較實際上不甚合理。材料屈服，源于晶格間拉力的斷裂和再形成。材料斷裂則是晶格間拉力的斷裂后不可再恢復。回頭說晶格的時候再說吧）。0 N. l& P- P5 z- A5 i
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/ I; q4 h' I% n6 R2 u貌似又說不完了。明天繼續。9 ]# k- J9 @5 A+ X, @0 o% ^
PS。今天的內容，量可能不多，但是可以而且值得討論的地方很多。歡迎大家討論。2 ]; S3 ]: U0 r; [+ `+ c
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發表于 2015-11-8 05:09:24
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