零讀雜談（熱處理十三）

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讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
3 ^" `# M5 K1 x* E* Z　　　人民鐵道出版社
           雜談十三

鋼的淬透性
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* G) q3 w8 Q* C在（熱處理九）一章里，我們認(rèn)識了鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。而在之前的章節(jié)，我們也認(rèn)識了鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變。但是無論是TTT圖還是CCT圖，都說明在鋼在不同的冷卻速度下，最終得到的組織是不同的。這種不同既有含量的差異，也有形態(tài)和分布的差異。而鋼的淬火處理，是在表面快速冷卻的基礎(chǔ)上形成的。但我們知道，一個工件，肯定不是一個薄片，它會有厚度，有不同的形狀，這也代表著，不同的工件，無論在加熱模型里還是在冷卻模型了，都一定存在一定的熱度梯度。因此，即便我們以很快的速度冷卻了工件的表面，卻未必代表工件心部的冷卻速度能達(dá)到淬火的要求。而通過CCT圖和TTT圖，我們知道，一旦冷卻速度下降，就很可能撞上轉(zhuǎn)變線，在形成馬氏體之前先發(fā)生珠光體或者貝氏體轉(zhuǎn)變，得不到完全的馬氏體。而對于不同尺寸，不同物理特性（熱容性）的工件，更可能發(fā)生小件可以淬透，而大件淬不透，甚至完全淬不硬的情況。比如下圖。所以，鋼在淬火時能得到淬硬層深度的能力就成了淬火工藝的關(guān)鍵，而這種得到馬氏體的能力，就是鋼的淬透性。

1 ]* k6 z7 V$ `' {我們可以理解，如果一個工件的整個截面都得到完全馬氏體組織，那么回火后就能得到表里一致的機械性能。但如果心部沒有得到馬氏體，回火后，表面和中心的機械性能就會存在差異。對于在整個截面承受等值垃應(yīng)力或者心部承受更高拉應(yīng)力的工件，這種機械性能的不一致就會導(dǎo)致中心薄弱處成為疲勞斷裂的發(fā)源地。而對于受交變扭轉(zhuǎn)或者彎曲應(yīng)力的工件，因為表面受力大，心部受力小或者不受力，那么即便存在性能差異，對最終的使用也不會有太大影響。所以，淬火工藝的選擇，同設(shè)計本身的需求息息相關(guān)。
所以，根據(jù)鋼的不同淬透性，我們可以認(rèn)識到，淬透性越大，同樣的淬火條件下，淬硬層深度越大。同樣條件下能淬透的工件尺寸也越大。而對于同一零件，淬透性越大，代表我們得到表里一致機械性能的可能性就越大。因此，淬透性可視為鋼的一種工藝性能，是選擇材料制定熱處理工藝時應(yīng)到考慮的因素之一。
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* D' ]9 `2 [1 o- h* ~測定和表示鋼的淬透性的方法很多，常用的有兩種：
3 I6 J7 b! t$ o1。臨界直徑法。
0 }3 g, X2 R& S. w7 R* X3 i) y把同一中鋼制成一系列直徑不同的圓柱體，經(jīng)同樣的加熱淬火，然后測量各圓柱體的淬硬層深度，其中心能淬硬的最大直徑叫做臨界淬火直徑，以D0表示。下圖演示了淬硬層深度的變化。我們同是可以從圖中看出，鋼在水中的臨界直徑大于在油中的臨界直徑(廢話嘛，同樣的熱度梯度下，表面冷卻速度越高，同梯度下心部的冷卻速度也越高?。?。
- X) ~* O" w3 x6 e5 p/ ^4 E這里必須指出，所謂中心淬硬也有一個標(biāo)準(zhǔn)，通常是以中心得到半馬氏體（50%馬氏體組織）為淬硬的標(biāo)準(zhǔn)。個別也有以心部90%，95%馬氏體為標(biāo)準(zhǔn)的。這幾種混合馬氏體的硬度與含碳量的關(guān)系可以參考下圖。當(dāng)馬氏體含量少于50%時，硬度會發(fā)生驟降，而在50%以上時，與完全馬氏體的硬度差異不大，這也是選擇半馬氏體坐位淬硬標(biāo)準(zhǔn)的原因。當(dāng)然，大家不要讀死書，制定不同的淬硬標(biāo)準(zhǔn)，實際上是你對組織的要求。如果你要求必須完全馬氏體化，那么標(biāo)準(zhǔn)就是100%。
  G- d/ N+ G9 g( s! I( m. N選用臨界直徑描述淬透性這一概念，雖然直觀簡明，但是測定麻煩，方法出入大，不易對比，也不精確。

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2。末端淬火測定淬透性帶
& I& u' U) D% j- J1 v末端淬火是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最常用的測定淬透性的方法。此法的要點是：將Φ25x100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱后通過末端噴水（固定水壓）冷卻。參考下圖。由于冷卻速度不同，遠(yuǎn)離末端的，冷卻就慢。因此在整個測試件上會形成以離末端距離為基礎(chǔ)的一系列不同硬度、組織成分的終物質(zhì)帶。通過在試樣圓柱側(cè)面磨一個窄條，并自末端起每隔一定距離測量一個硬度。將硬度變化同距離為坐標(biāo)描繪曲線，即得到下圖中的鋼的淬透性曲線。

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根據(jù)GB225-63（老標(biāo)準(zhǔn)了，88年有過更新）規(guī)定，鋼的淬透性數(shù)值可以用符號J HRC/d 來表示。J表示末端淬透性。d表示半馬氏體區(qū)距試樣末端的距離，而HRC則為舉例d毫米處所測得得半馬氏體硬度值，如J 42/5表示馬氏體區(qū)距離試樣末端5mm，硬度為HRC42。
2 x/ A! j* p+ X" `通過對不同鋼的淬透性測定，我們發(fā)現(xiàn)，隨著鋼成分在一定范圍內(nèi)波動，因此鋼的淬透性曲線成帶狀分布。下圖和下表分別展示幾種鋼材的不同淬透性和臨界直徑。必須注意，由于存在多種因素影響臨界直徑，因此下表中的數(shù)據(jù)存在誤差，緊供參考。

最后，必須說明，淬透性和淬硬性是兩個不同的概念。淬硬性是鋼淬火后能得到的最高硬度，僅與含碳量和晶粒度有關(guān)。淬透性是指淬火后得到淬硬層的深度，受多種因素影響。
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- [. k5 m+ B7 T- F7 o% Q淬火是一個大章節(jié)啊。先到這兒吧。明天補完淬透性以及淬火缺陷。

召喚師170

大俠更新實在快，我一章我都得看好久才理解!

機小妖

晚上有事干了，哈哈

小老任

學(xué)習(xí)了，謝謝分享

initiate

大俠一片苦心啊,敬佩!

sdh白癡

學(xué)習(xí)
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6 D2 l, z3 j2 _( G/ J8 |' `再慢慢看

joke2007

好文