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《常用钢淬透性图册》汇集了270余种常用钢的淬透性曲线、U形曲线图,介绍并作出了直径分别为12.7mm,19mm,25.4mm,38mm,51mm,76mm,102mm的棒料的钢材在不同冷却强度介质中淬火后,其表面、中心和1/2半径处的硬度分布曲线——淬火反应曲线和在不同冷却强度介质中淬火后的临界直径下限值。它们是淬透性曲线的解析,通过这些解析读者可以直观、定量地了解钢材的淬透性,合理选材并制定可行的热处理工艺。
《常用钢淬透性图册》可供热处理行业工程技术人员、机械设计人员和热处理专业院校师生阅读。
第一章 淬火及淬透性基本术语
第二章 本书编制和使用说明
第三章 常用钢的临界直径
第四章 常用钢的淬透性及淬火反应曲线
参考文献 2100433B
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保证淬透性用钢(H钢)标准述评
要求淬透性的钢一般称为“H”钢。钢的淬透性是重要的热处理工艺性能,是使零件整个截面上获得均匀组织和良好性能的前提。随着工业技术的进步,世界各主要工业国家都相继发展了保证淬透性用钢(H钢)。早在1947年,为了向汽车制造厂和其他机器制造厂及其配件厂提供稳定淬透性的钢坯、钢材,美国汽车工程师学会(SAE)和钢铁标准学会(AISI)制定了世界上第一个按淬透性供应钢材的(试行)标准。
淬硬层深度,也叫淬透层深度,是指由钢的表面量到钢的半马氏体区(组织中马氏体占50%、其余50%为珠光体类型组织)组织处的深度(也有个别钢种如工具钢、轴承钢需要量到90%或95%的马氏体区组织处)。钢的淬硬层深度越大,就表明这种钢的淬透性越好。
钢材淬透性好与差,常用淬硬层深度来表示。淬硬层深度越大,则钢的淬透性越好。钢的淬透性是钢材本身所固有的属性,它只取决于其本身的内部因素,而与外部因素无关。钢的淬透性主要取决于它的化学成分,特别是含增大淬透性的合金元素及晶粒度,加热温度和保温时间等因素有关。淬透性好的钢材,可使钢件整个截面获得均匀一致的力学性能以及可选用钢件淬火应力小的淬火剂,以减少变形和开裂。
为了使大锻件的整个截面冷却后能够获得足够高的机械性能,必须用淬透性足够高的钢种,所以淬透性是大锻件用钢的一个重要指标。
在普通小截面结构钢的热处理中,淬透性是用心部获得50%马氏体时的临界直径来评定。对大锻件来说,由于一般冷却组织是贝氏体或贝氏体和马氏体的混合组织。所以,大锻件的淬透性通常是用心部不产生铁素体而获得贝氏体和马氏体组织时的临界直径来表示,称为无铁素体淬透性。而且,在谈到大锻件淬透性时,一般都具体加以说明。
大截面用钢的淬透性可以利用连续冷却转变曲线来粗略估计。通过铁素体或珠光体转变曲线的鼻尖的冷却速度越小,则钢的淬透性越大,反之越小。
普通小截面钢的淬透性可以通过端淬试验所得的端淬曲线来进行定量评定。但是,对于大锻件用的高淬透性钢来说,即使是端淬试样尾端的冷却速度也还是太大,随着端距的不同,硬度并无明显变化,因而无法根据端淬曲线来判断和比较淬透性的大小。端淬法一般只能用于评定直径130毫米(水淬)或95毫米(油淬)以下的锻件的淬透性,对于更大的锻件必须寻求新的方法,例如加缓冷装置的端淬法、模拟冷却法等。还可以用计算法评定大锻件的淬透性。
为了保证锻件冷却时不致淬裂,长期以来,大锻件的冷却工艺一般都采用比较缓和的冷速方式,如空冷和油冷等,而且出于同一考虑,冷却时不使锻件像小件那样一直冷却到室温,而是冷却到高于室温的某一温度,这一温度叫做终冷温度。为了冷却到终冷温度所需的时间称冷却时间。
综上所述,大锻件冷却工艺的制定主要是确定冷却方式,终冷温度和冷却时间。恰当的冷却工艺应该保证在不使锻件开裂的条件下,尽可能获得综合机械性能较高的转变产物,如马氏体和贝氏体,而且尽量使锻件整个截面上组织分布均匀。
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顶端淬火试验(或称Jominy试验),是一种测定淬透性的简便方法,在许多国家已标准化。下图1是用标准试样经适当奥氏体化后进行顶端淬火的示意图。顶端淬火时冷却速度由淬火端沿试棒逐渐减小,组织和硬度随之相应地变化,由此得到的硬度变化曲线(如下图2)称为淬透性曲线或Jominy曲线。严格地说,这种曲线只对某一炉次的钢有效;对于某一定钢种来说,由于化学成分的差异(成分波动及偏析)、预先热处理工艺的差异(显微组织上的差异),其淬透性曲线可在相当大的范围内波动,形成一个淬透性带(Jominy带)。工业用钢的淬透性曲线几乎都已测定,并汇集成册供查阅参考。