2.4 鋼的淬透性和淬硬性
(1)淬透性的概念
鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。它是鋼本身固有的屬性。其大小通常用規(guī)定條件下淬硬層的深度來(lái)表示。淬硬層越深,表明其淬透性越好,一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)(即馬氏體和珠光體型組織各占50%的區(qū)域)的深度作為淬硬層深度。淬透性與淬硬性是兩個(gè)不同的概念。所謂淬硬性是指鋼在淬火后所能達(dá)到最高硬度的能力。淬硬性主要取決于馬氏體的含碳量,合金元素對(duì)淬硬性沒(méi)有顯著影響,但對(duì)鋼的淬透性卻有很大影響,因此,淬透性好的鋼,其淬硬性不一定高。
(2)淬透性的應(yīng)用
鋼的淬透性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員和熱處理工藝人員合理選材及制訂熱處理工藝時(shí)的主要依據(jù)。如果鋼的淬透性較高,工件能被淬透,回火后在工件的整個(gè)截面上的力學(xué)性能均勻一致;如果鋼的淬透性較低,則工件不容易被淬透,回火后工件表層和心部的組織及性能存在較大差異,特別是心部的屈服點(diǎn)和韌性顯著降低。在機(jī)械制造中許多大截面工件和在變動(dòng)載荷下工作的重要零件,常要求零件表面和心部的力學(xué)性能一致,故應(yīng)選用淬透性好的鋼制作;對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的零件(如軸類)以及表面要求耐磨并承受一定沖擊載荷的模具(如冷鍛模),因應(yīng)力主要集中在工件表層,心部應(yīng)力較小,可選用淬透性較低的鋼;焊接件一般選用淬透性較低的鋼,否則容易在焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)淬火組織,導(dǎo)致焊接件的變形和開(kāi)裂。
(3)影響淬透性的因素
鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有關(guān),過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性越高,臨界冷卻速度越小,鋼的淬透性越好,因此,凡是影響過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會(huì)影響到鋼的淬透性。
在熱處理生產(chǎn)中,常用臨界淬透直徑(Dc)來(lái)衡量鋼的淬透性。臨界淬透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(Dc)。直徑越大,鋼的淬透性越好。下表為幾種常用鋼的臨界淬透直徑。
透性是鋼本身固有的屬性,在相同的奧氏體化條件下,同一種鋼的淬透性是相同的,但它的淬硬層深度會(huì)由于工件的形狀、尺寸和冷卻介質(zhì)的變化而不同。例如同一種鋼在相同的奧氏體化條件下,水淬要比油淬的淬硬層深度大;小件要比大件的淬硬層深度大。但不能認(rèn)為,同一種鋼水淬要比油淬的淬透性好,小件要比大件的淬透性好。所以,只有在其他條件都相同的情況下,才可按淬硬深度來(lái)判定鋼的淬透性高低。