零讀雜談（熱處理十四）

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看到有大俠回復(fù)我說“一片苦心”。哈,，8爺那個是”一片苦心“,。我就是隨性發(fā)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(yīng)該滲碳的問題。這個問題其實應(yīng)該這么看,，是不是應(yīng)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(wǎng)狀滲碳體組織。而這時,，滲碳是需要的,。所以，對于一個材料應(yīng)該選用怎樣的具體工藝,，本質(zhì)上是根據(jù)設(shè)計需求來選擇的,，當(dāng)有了確定的設(shè)計需求之后,，我們才需要根據(jù)需求選擇合適的組織來滿足，然后才能談具體應(yīng)該用什么工藝,。我建議大家多看書,，但不要背死書。要掌握關(guān)鍵,，按著這個關(guān)鍵去理解為什么要那么用,。好了，不多說了,，繼續(xù)主題,。

讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
          《材料工程基礎(chǔ)》　王昆林　編
% i' R! @0 I! j, Y7 _) y" t　　　清華大學(xué)出版社
+ Y; w7 y7 g. Q  ^9 E  j. z9 I3 B! R           雜談十三

鋼的淬透性及淬火缺陷
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影響淬透性的因素。

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(wěn)定，則淬透性越好,。因此,，凡是影響奧氏體穩(wěn)定的因素，均影響鋼的淬透性,。
1,。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
. j" E# t! [7 i( s先說流行的觀點吧,。首先說,，對于碳鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(dá)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(rèn)為，這是含碳量影響了臨街冷卻速度,。
當(dāng)然,，我不是專門從事這方面的研究者。但是從認(rèn)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(shù)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(zhuǎn)變的尖部甚至?xí)�落后于貝氏體轉(zhuǎn)變的尖部,。所謂鼻尖位置便不再是以珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn)。此外,，從淬透性的測定我們也清楚,，淬透性的測定依據(jù)是半馬氏體區(qū)的位置。而半馬氏體的獲取除了跟珠光體的形成有關(guān),，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。
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(zhì),。
2。合金元素,。
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(yōu)于碳鋼。（插一句,，后面再回頭研究晶體結(jié)構(gòu)的時候,，會在穿插討論這一問題。）
; a5 E, i' Q# B" Z3 X3,。奧氏體化溫度,。
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）
0 E5 D1 J8 d* t4 V  r* W4,。鋼中的未溶第二相
/ t% c: b5 Q1 E: G- d鋼中未溶得碳化物,、氮化物及其他非金屬雜質(zhì)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(fā)生珠光體轉(zhuǎn)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）
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淬透性的應(yīng)用。
7 M/ y4 u0 W9 k* W1,。設(shè)計零件時應(yīng)根據(jù)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(zhì),，比如以半徑或者厚度的一半或1/4為標(biāo)準(zhǔn)。同是,，淬透性的需求也決定了,，零件設(shè)計中的尺寸。
2,。根據(jù)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(jù)這個分布圖，對設(shè)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(shè)計要求,，同是對于特殊零件還可以起到指導(dǎo)優(yōu)化結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計者確定組織構(gòu)成,，也方便精確設(shè)計時的應(yīng)力分析。

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3。設(shè)計中計算強度需要查閱手冊時,，要注意手冊上的性能數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)則會偏高。因此,，對于重要零件應(yīng)合理考慮其差異,，對于特別重要的則應(yīng)根據(jù)自己情況實測。
( K5 i! e* Q$ B. ^  B4,。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(diào)質(zhì)處理其性能不必正火高多少,。當(dāng)然，對于表面要求的不在此列,。因此,，可以考慮合金鋼。
5,。安排工藝時,，也應(yīng)考慮淬透性。對于淬硬層淺的的大件,，應(yīng)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,。
5 U0 Y" ^# t. J1 o) f( D  k  p6,。對于焊接件不要求用淬透性高的鋼種,，否則焊縫熱影響區(qū)內(nèi)易形成淬硬組織,，使脆性增加，產(chǎn)生裂紋,。
7,。對于表面處理的鋼，一般不要求有高的淬透性,。

8 i5 H* o: w! R  Q/ U  s7 L) V淬火缺陷及防止方法,。
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淬火缺陷主要是兩大類，變形和裂紋,。
淬火變形和裂紋都是由淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的,，這種應(yīng)力有兩類：一類是零件急冷時由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生的體積收縮不一致，叫做熱應(yīng)力。另一類是奧氏體轉(zhuǎn)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(yīng)力。對于形狀簡單的零件,，熱應(yīng)力往往使零件表面形成壓應(yīng)力,，而內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力。而組織應(yīng)力往往使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,。
當(dāng)這種淬火應(yīng)力（兩種）的復(fù)合應(yīng)力大于鋼材屈服強度時,，零件就會產(chǎn)生變形。當(dāng)復(fù)合應(yīng)力大于抗拉極限時,，則形成開裂,。下圖為兩種應(yīng)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(fù),。回頭說晶格的時候再說吧）,。
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貌似又說不完了,。明天繼續(xù)。
PS,。今天的內(nèi)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,。
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海燕ZHpf

坐個沙發(fā)學(xué)習(xí),，謝謝LZ,。

Pascal

零俠基礎(chǔ)真是扎實！
關(guān)于45鋼滲碳問題,，補充一下,。
- _# t/ M; q! e0 l8 u1. 滲碳工藝的目的是獲得表面高硬度,，同時保持芯部韌性
2. 45鋼可以滲碳，這是毋庸置疑的,。
$ L$ u" y+ F$ g* w$ y& [, N3. 但生產(chǎn)上幾乎不用45鋼滲碳,；因為滲碳淬火后，45鋼芯部是硬脆的馬氏體,，失去滲碳的意義,。

sdh白癡

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再慢慢看

zerowing

Pascal 發(fā)表于 2015-11-9 16:51
4 x4 k+ C. T) `# [) d& P零俠基礎(chǔ)真是扎實！
關(guān)于45鋼滲碳問題,，補充一下,。
1. 滲碳工藝的目的是獲得表面高硬度，同時保持芯部韌性 ...

* l7 Y) q% S' k% z0 H感謝大俠參與,，但實在不敢承大俠的贊賞,。
8 H4 |5 k4 O) d
$ L8 G$ D+ s- }+ B關(guān)于45鋼的滲碳問題，大俠的說法與絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)論調(diào)是一樣的,。這個的具體出處我已經(jīng)尋不著了,。不過確實有這種說法。
大俠這么說沒錯,，不過就熱處理工藝來說,，其實可以討論一下。當(dāng)然,，要說,，本來提及滲碳淬火這事兒也沒有任何針對的意思，只是希望諸君不要被一兩句書本的話所局限,，背死書沒有啥意思了就,。

$ F: q- _% R1 O3 ~- h; r首先，45鋼的淬透性是有限的,，水淬的臨界直徑只有13~17mm,。這也就意味著當(dāng)零件直徑較大時，別說滲碳時擔(dān)心芯部因為有馬氏體而太脆,，就連你真想得到馬氏體組織都是困難的,。因此，廣為流傳的這句話不能說錯,，但是必須要清楚這種說法的局限性和要表達(dá)的意思,。比如鬼子有一篇以45鋼滲碳淬火的研究論文,，從金相上看,，其實對于大尺寸零件來說，這個淬硬芯部的說法其實完全沒有根據(jù)了也,。
其次,，45鋼不推薦滲碳淬火,，這個即便是鬼子也會這么說。其原因是45鋼基本沒有滲碳的必要性,。45鋼淬火本身已經(jīng)能到HRC55+,，對于絕大多數(shù)場合已經(jīng)滿足要求。而對于特殊場合,，與其花大力氣搞滲碳,，倒不如改用40Cr或者其他滲碳鋼來的快。因此,，45鋼實際生產(chǎn)中幾乎看不到有滲碳的,。
- M1 `5 h1 U8 F另外，我沒有仔細(xì)研究過45鋼的淬火組織問題,。所以不確定45鋼在等溫馬氏體淬火中,，是否得到的是透鏡馬。如果在較高溫度上可以得到細(xì)透鏡馬或者板條馬,，那么實際上對于芯部的韌性來說也不一定有多大影響,。特別是當(dāng)芯部冷卻速度略慢而形成下貝氏體組織時，其實韌性在一定程度上是有保證的,。
最后,，從原理上說，45鋼如果進行滲碳淬火,，很可能不是單純的一道滲碳淬火可以滿足的,。簡單的說，可以分為滲碳固碳,、正火細(xì)化準(zhǔn)備,、表面淬火硬化三個階段。以此來達(dá)到表硬內(nèi)韌的目的,。但就像前面說的,，與其如此費力，真不如改用其他材料來的快捷,。
( b" h: m3 w4 `# G  ?7 O
3 S4 q+ ]2 b2 `( I" Q/ x8 `, `當(dāng)然,，僅僅是作為討論，遇到實際情況,，45鋼還是不要嘗試滲碳處理的好,。
& \  o/ ~+ W1 d9 j再次感謝大俠參與。

天天天藍(lán)_

透鏡馬的撞晶,，不明白,，也沒聽說過

Pascal

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zerowing 發(fā)表于 2015-11-10 11:41
感謝大俠參與，但實在不敢承大俠的贊賞,。

5 J" i* L" w  y" y  @! R1 @/ ]關(guān)于45鋼的滲碳問題,，大俠的說法與絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)論調(diào)是一樣 ...

零俠客氣了,。

* w9 H& J5 W& L- J: u5 O. \1. 45鋼滲碳其實是沒必要滲碳，這點零俠說得很透徹,，也比我們說得清楚明白,。
# @  V$ p" E* p+ O! ]; m+ n2. 下面我說一個45鋼滲碳的特例，可惜我只知道這一例,。
) c+ O3 t$ c4 W# }( `( p     一個沖壓件,，但表面硬度要求很高，HRC58+6,，對沖擊韌性沒什么特殊要求,。
    傳統(tǒng)工藝是低碳鋼沖壓之后滲碳，但滲碳過程很耗時,，費用高,；后來該廠開發(fā)出45鋼沖壓后滲碳，滲碳時間短了很多,，節(jié)省了不少費用,。在經(jīng)過實驗測試、小批量測試后,，才量產(chǎn),，從客戶反饋看，確實滿足了工況要求,。
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gzzhangxuanlong

樓主說得很詳細(xì)

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