鋼的淬透性

淬透性的概念

淬透性是指以在規(guī)定條件下，鋼試樣淬硬深度和硬度分布表征的材料特性，它表征鋼淬火時(shí)形成馬氏體的能力。淬透性是鋼的主要熱處理工藝性能。

從理論上講，淬硬層深度應(yīng)是工件整個(gè)截面上全部淬成馬氏體的深度。但實(shí)際上，當(dāng)鋼的淬火組織中含有少量非馬氏體組織時(shí)，硬度值變化不明顯，且金相檢驗(yàn)也較困難。因此，一般規(guī)定從工件表面向里至半馬氏體區(qū)（馬氏體與非馬氏體組織各占一半處）的垂直距離作為有效淬硬層深度。用半馬氏體處作淬硬層界限，只要測(cè)出截面上半馬氏體硬度值的位置，即可確定出淬硬層深度。實(shí)際生產(chǎn)中，零件淬火所能獲得的淬硬層深度是變化的，隨鋼的淬透性、零件尺寸和形狀以及工藝規(guī)范的不同而變化。

鋼的淬透性和淬硬性是兩個(gè)不同的概念。淬硬性是指以鋼在理想條件下，進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度來表征的材料特性。淬火后硬度值越高，淬硬性越好。淬硬性主要取決于馬氏體的含碳量，合金元素含量對(duì)淬硬性沒有顯著影響，但對(duì)淬透性卻有很大影響，所以淬透性好的鋼，其淬硬性不一定高。 

淬透性的測(cè)定方法

淬透性測(cè)定方法很多，目前常用的方法是GB 225-2006《鋼的淬透性末端淬火試驗(yàn)方法》。下圖a為末端淬火試驗(yàn)裝置，將標(biāo)準(zhǔn)試樣（Ø25mm×100mm）加熱至奧氏體化后，垂直置于支架上，向試樣末端噴水冷卻，由于試樣末端冷卻最快，越往上冷卻速度越慢，因此沿試樣長(zhǎng)度方向上各處的組織和硬度不同。淬火后，從試樣末端起，每隔一定距離測(cè)量一個(gè)硬度值，即得到沿試樣長(zhǎng)度方向的硬度分布曲線，該曲線稱為淬透性曲線，如下圖b。由圖可見45鋼比40Cr鋼硬度下降得快，這表明40Cr鋼淬透性比45鋼要好。下圖c與下圖b相配合就可找出鋼半馬氏體區(qū)至末端的距離。該距離越大，淬透性越好。

▲末端淬火法

鋼的淬透性值用JHRC/d表示。J—末端淬透性，d—距水冷端的距離，HRC—該處硬度值。

例如，J42/5表示距水冷端5mm處的硬度值為42HRC。此外，在熱處理生產(chǎn)中，還常用臨界直徑（Dc）來衡量鋼的淬透性。臨界直徑是指工件在某種介質(zhì)中淬火后，心部得到全部馬氏體或半馬氏體組織時(shí)的最大直徑，直徑越大，鋼的淬透性越好。

▼幾種常用鋼的臨界直徑

淬透性的應(yīng)用

鋼的淬透性是選材和制訂熱處理工藝規(guī)程時(shí)的主要依據(jù)。

▲淬透性對(duì)鋼回火后力學(xué)性能的影響

鋼的淬透性好壞對(duì)熱處理后的力學(xué)性能影響很大。例如，當(dāng)工件整個(gè)截面被淬透時(shí)，回火后表面和心部組織和性能均勻一致，如上圖a。否則工件表面和心部組織不同，回火后整個(gè)截面上硬度雖然近似一致，但未淬透部分的屈服點(diǎn)（σs）和韌性（AK）卻顯著降低，如上圖b、c。

機(jī)械制造中許多大截面、形狀復(fù)雜的工件和在動(dòng)載荷下工作的重要零件，以及承受軸向拉伸和壓縮的連桿、螺栓、拉桿、鍛模等，常要求表面和心部的力學(xué)性能一致，故應(yīng)選用淬透性好的鋼；對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（如軸類）以及表面要求耐磨并承受沖擊力的模具（如冷鐓凸模等），因應(yīng)力主要集中在工件表層，因此不要求全部淬透，可選用淬透性較差的鋼；受交變應(yīng)力和振動(dòng)的彈簧，為避免因心部未淬透，工作時(shí)易產(chǎn)生塑性變形而失效，應(yīng)選用淬透性好的鋼；焊件一般不選用淬透性好的鋼，否則易在焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬火組織，造成焊件變形和開裂。

來源：鋼之家

（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）