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
- k: u8 b1 d  H2 V8 {/ P( @: `　　　人民鐵道出版社
           雜談十三
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鋼的淬透性
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9 o2 s5 D5 w( ?; K在（熱處理九）一章里，我們認(rèn)識(shí)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(shí)了鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變,。但是無(wú)論是TTT圖還是CCT圖,，都說(shuō)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(gè)工件,，肯定不是一個(gè)薄片,，它會(huì)有厚度，有不同的形狀,，這也代表著,，不同的工件，無(wú)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(guò)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(duì)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(shí)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。
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2 E# R9 e: x) ^3 G8 y  S0 E我們可以理解,，如果一個(gè)工件的整個(gè)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(jī)械性能。但如果心部沒(méi)有得到馬氏體,，回火后,，表面和中心的機(jī)械性能就會(huì)存在差異。對(duì)于在整個(gè)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(jī)械性能的不一致就會(huì)導(dǎo)致中心薄弱處成為疲勞斷裂的發(fā)源地,。而對(duì)于受交變扭轉(zhuǎn)或者彎曲應(yīng)力的工件，因?yàn)楸砻媸芰Υ�,，心部受力小或者不受力,，那么即便存在性能差異，�?duì)最終的使用也不會(huì)有太大影響,。所以,，淬火工藝的選擇，同設(shè)計(jì)本身的需求息息相關(guān),。
" G! y" K( ?  X6 f) i所以,，根據(jù)鋼的不同淬透性，我們可以認(rèn)識(shí)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(duì)于同一零件,，淬透性越大，代表我們得到表里一致機(jī)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(shí)應(yīng)到考慮的因素之一,。
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測(cè)定和表示鋼的淬透性的方法很多,，常用的有兩種：
1 {; Y- D" I8 T0 g+ ?1。臨界直徑法,。
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(cè)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啊）,。
這里必須指出,，所謂中心淬硬也有一個(gè)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(gè)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(shí),，硬度會(huì)發(fā)生驟降，而在50%以上時(shí),，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(shí)際上是你對(duì)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%,。
選用臨界直徑描述淬透性這一概念，雖然直觀簡(jiǎn)明,，但是測(cè)定麻煩,，方法出入大，不易對(duì)比,，也不精確,。

2。末端淬火測(cè)定淬透性帶
1 S2 Z: T" v. E% s% j末端淬火是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最常用的測(cè)定淬透性的方法,。此法的要點(diǎn)是：將Φ25x100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱后通過(guò)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(gè)測(cè)試件上會(huì)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(guò)在試樣圓柱側(cè)面磨一個(gè)窄條,，并自末端起每隔一定距離測(cè)量一個(gè)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(guò)更新）規(guī)定，鋼的淬透性數(shù)值可以用符號(hào)J HRC/d 來(lái)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(cè)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。
通過(guò)對(duì)不同鋼的淬透性測(cè)定,，我們發(fā)現(xiàn),，隨著鋼成分在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，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(shuō)明,，淬透性和淬硬性是兩個(gè)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。

淬火是一個(gè)大章節(jié)啊,。先到這兒吧,。明天補(bǔ)完淬透性以及淬火缺陷。
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召喚師170

大俠更新實(shí)在快,，我一章我都得看好久才理解!

機(jī)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

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joke2007

好文