热处理基础知识总结.docx
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热处理基础知识总结
热处理基础知识总结
热处理基础知识总结
热处理工艺有哪些1.退火
操作方法:
将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后,一般随炉温缓慢冷却。
目的:
1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:
1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火
操作方法:
将钢件加热到Ac3或Accm以上30~50度,保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的:
1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件,也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为最后热处理工序。
3.淬火
操作方法:
将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上,保温一段时间,然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
目的:
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点:
1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢;2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力,但同时会造成很大的内应力,降低钢的塑性和冲击韧度,故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
4.回火
操作方法:
将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度,经保温后,于空气或油、热水、水中冷却。
目的:
1.降低或消除淬火后的内应力,减少工件的变形和开裂;2.调整硬度,提高塑性和韧性,获得工作所要求的力学性能;3.稳定工件尺寸。
应用要点:
1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火;在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火;以保持高的冲击韧度和塑性为主,又有足够的强度时用高温回火;2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火,因为这时会产生一次回火脆性。
5.调质
操作方法:
淬火后高温回火称调质,即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度,保温后进行淬火,然后在400~720度的温度下进行回火。
目的:
1.改善切削加工性能,提高加工表面光洁程度;2.减小淬火时的变形和开裂;3.获得良好的综合力学性能。
应用要点:
1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢;2.不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理,而且还可以作为某些紧密零件,如丝杠等的预先热处理,以减小变形。
6.时效
操作方法:
将钢件加热到80~200度,保温5~20小时或更长时间,然后随炉取出在空气中冷却。
目的:
1.稳定钢件淬火后的组织,减小存放或使用期间的变形;2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力,稳定形状和尺寸。
应用要点:
1.适用于经淬火后的各钢种;2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件,如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。
7.冷处理
操作方法:
将淬火后的钢件,在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60~-80度或更低,温度均匀一致后取出均温到室温。
目的:
1.使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体,从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限;2.稳定钢的组织,以稳定钢件的形状和尺寸。
应用要点:
1.钢件淬火后应立即进行冷处理,然后再经低温回火,以消除低温冷却时的内应力;2.冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。
8.火焰加热表面淬火
操作方法:
用氧-乙炔混合气体燃烧的火焰,喷射到钢件表面上,快速加热,当达到淬火温度后立即喷水冷却。
目的:
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部仍保持韧性状态。
应用要点:
1.多用于中碳钢制件,一般淬透层深度为2~6mm;2.适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
9.感应加热表面淬火
操作方法:
将钢件放入感应器中,使钢件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度,然后喷水冷却。
目的:
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部保持韧性状态。
应用要点:
1.多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件;2.由于肌肤效应,高频感应淬火淬透层一般为1~2mm,中频淬火一般为3~5mm,高频淬火一般大于10mm.10.渗碳
操作方法:
将钢件放入渗碳介质中,加热至900~950度并保温,使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。
目的:
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部仍然保持韧性状态。
应用要点:
1.用于含碳量为0.15%~0.25%的低碳钢和低合金钢制件,一般渗碳层深度为0.5~2.5mm;2.渗碳后必须进行淬火,使表面得到马氏体,才能实现渗碳的目的。
11.氮化
操作方法:
利用在5..~600度时氨气分解出来的活性氮原子,使钢件表面被氮饱和,形成氮化层。
目的:
提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点:
多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢,以及碳钢和铸铁,一般氮化层深度为0.025~0.8mm.12.氮碳共渗
操作方法:
向钢件表面同时渗碳和渗氮。
目的:
提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
应用要点:
(1).多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件,一般氮化层深0.02~3mm;
(2).氮化后还要淬火和低温回火。
金属材料及热处理培训资料(技师)
1.金属材料的力学性能包括哪些?
答:
力学性能包括:
强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
2.什么是疲劳现象?
如何提高疲劳极限?
答:
疲劳现象:
机械零件在交变应力作用下,虽然所承受的应力低于材料的屈服点,但经过长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象。
提高疲劳极限的方法:
1).在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口和截面突变。
2).提高零件表面加工质量。
3).对材料表面进行强化处理。
3.什么是加工硬化?
它有哪些利弊?
答:
加工硬化:
随着塑性变形程度的增加,金属材料的强度、硬度提高,而塑性、韧性下降的现象。
优点:
是强化金属材料的手段;是工件能够成型的重要因素。
缺点:
给再次成型造成困难;耐蚀性下降。
4.掌握碳钢及合金钢的分类和牌号含义。
5.合金元素在钢中的主要作用有哪些?
答:
(1)强化铁素体;
(2)形成合金碳化物;
(3)细化晶粒;(4)提高钢的淬透性;(5)提高钢的回火稳定性。
6.高速钢的主要特性是什么?
答:
高速钢具有高硬度、高耐磨性和高红硬性。
当其切削刃的温度在600℃以下时,仍能保持其高硬度和高耐磨性。
7.铸铁有哪些性能特点?
答:
1.优良的切削加工性;2.铸造性能好;3.减磨性及耐磨性很高;4.优异的消振性;5.低的缺口敏感性。
8.掌握铸铁的分类和牌号含义。
9.常规热处理方法有哪四种?
它们的目的是什么?
答:
10.什么是调质处理?
目的是什么?
哪类钢适合进行调制处理?
答:
淬火+高温回火的热处理工艺称为调质处理。
目的:
为了获得材料良好的综合力学性能。
调质处理适合用于中碳钢。
11.工厂常用的防锈方法有哪些?
答:
浸防锈油油封;吹砂;惰性气体封存;喷漆;氧化处理。
12.淬火易产生哪些缺陷?
答:
过热和过烧;氧化和脱碳;变形和开裂;硬度不足;软点。
13.为什么铝合金广泛用于航空工业生产?
答:
因为纯铝具有银白色金属光泽,密度小(2.72),熔点低(660.4℃),导电、导热性能优良。
耐大气腐蚀,易于加工成形。
具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。
而铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。
14.钛及其钛合金有哪些性能特点?
答:
纯钛密度小,熔点高,比强度高,塑性、低温韧性和耐蚀性好。
纯钛加入合金元素形成钛合金。
钛合金几乎都含有铝。
铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度.
扩展阅读:
热处理基础知识最后总结
热处理基础知识
一、热处理
钢的热处理是根据钢在固态下组织转变的规律,通过不同的加热、保温和冷却,以改变其内部组织结构,达到改善钢材性能的一种热加工工艺。
二、热处理的作用
正确的热处理工艺不仅仅可以改善钢材的工艺性能和使用性能,还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷,细化颗粒,消除偏析,降低内应力,使组织和性能更加均匀。
三、钢的临界温度
由Fe-Fe3C相图可知,共析钢在加热和冷却过程中经过PSK线(A1)时,发生珠光体(P)与奥氏体(A)之间的转变;亚共析钢经过GS线(A3)时,发生铁素体(F)与奥氏体(A)之间的相互转变;过共析钢经过ES线(Acm)时,发生渗碳体(Fe3C)与奥氏体(A)之间的相互转变。
A1、A3、Acm称为碳素钢加热和冷却过程中组织转变的临界温度。
四、钢在加热时的组织转变
为了使钢在热处理后获得所需要的组织和性能,大多数热处理工艺都必须先将钢加热到临界温度以上,获得奥氏体组织,然后在以适当的方式(或速度)冷却,以获得所要的组织和性能。
通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。
五、奥氏体的形成过程
(一)共析钢的奥氏体形成过程
共析钢在室温的平衡组织是单一的珠光体,珠光体是铁素体和渗碳体的两相混合物。
若共析钢的原始组织为片状的珠光体,当加热至Ac1以上温度保温,将全部转变为奥氏体。
奥氏体的形成过程包括碳的扩散重新分布和铁原子扩散使铁素体向奥氏体的晶格重组。
(1)共析钢由珠光体到奥氏体的转变包括四个阶段:
奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。
(2)奥氏体晶核通常优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
这是因为在相界面上碳浓度分布不均匀,位错密度较高、原子排列不规则,处于能量较高的状态,所以容易达到奥氏体形核时所需要的密度起伏、结构起伏和能量起伏
(二)亚(过)共析钢的奥氏体形成过程
亚(过)共析钢中,除了珠光体外,还有先共析铁素体(或渗碳体),当加热到AC1温度时,珠光体先转变为奥氏体,然后随着加热温度的升高,先共析铁素体(或渗碳体)逐渐向奥氏体转变,当温度超过AC3(或ACCM),并保温足够的时间。
才能获得均匀的单相奥氏体。
六、影响奥氏体形成速度的因素
奥氏体的形成是通过形核和长大过程进行的,整个过程受原子扩散控制。
因此,一切影响原子扩散、奥氏体形核与长大的因素都影响奥氏体的转变速度。
外因主要有加热温度和速度。
内因主要有钢的化学成分和原始组织影响。
七、奥氏体的晶粒大小及其影响因素
(1)奥氏体晶粒度
将钢加热到相变点(亚共析钢为AC3,过共析钢为AC1或ACCM)以上某一温度并保温给定时间所得到的奥氏体晶粒大小称为奥氏体晶粒度。
奥氏体晶粒度一般分为八个标准等级,1---4级为粗晶粒,5---8为细晶粒,超过8级为超细晶粒。
根据奥氏体的形成过程和晶粒长大情况,奥氏体晶粒度可分为:
起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
(2)影响奥氏体晶粒长大的因素
奥氏体实际晶粒的大小主要取决于升温或保温过程中奥氏体晶粒长大的倾向。
奥氏体晶粒长大基本上是一个奥氏体晶界迁移的过程,其实质是原子在晶界附近的扩散过程。
所以一切影响原子扩散迁移的因素都能影响奥氏体晶粒长大。
加热温度和保温时间加热速度含碳量④合金元素
八、钢在冷却时的组织转变
(1)过冷奥氏体等转变图
在临界温度A1以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。
奥氏体冷至临界温度A1以下的转变称为钢额冷却转变。
通过热分析、膨胀分析、磁性分析和金相分析等方法,测出在不同温度下过冷奥氏体发生相变的开始时刻和终了时刻,并把它们标在温度---时间坐标上,然后把所有转变开始和终了点分别连接起来,就可得到该钢种的过冷奥氏体等温转变图,也称TTT(或C)曲线。
上图所示的是共析钢的C曲线,A1线是奥氏体向珠光体转变的临界温度;左边一条C形曲线为过冷奥氏体转变开始线;右边一条C形曲线为过冷奥氏体转变终了线。
Ms和Mf线分别是过冷氏体向马氏体转变的始线和终了线。
等温条件下不能获得马氏体,只有在连续冷却条件下才可能获得马氏体。
A1线以上是奥氏体稳定区;A1线以下、Ms线以上、过冷奥氏体转变始线以左.是过冷氏体区:
过冷奥氏体转变始线和终了线之间是过冷奥氏体和转变产物的共存区;过冷奥氏体转变终了线以右是转变产物区;Ms线以下是马氏体区(或者叫马氏体与残余氏体共存区)。
共析钢的过冷奥氏体在三个不同的温度区间.可以发生三种不同的转变:
在A1点至C曲线鼻尖区间发生高温转变.其转变产物是珠光体(P),故又称为珠光体型转变;在C曲线箅尖至Ms线区间发生中温转变,其转变产物是贝氏(B),故又称为贝氏体型转变(包括上贝氏体B上和下贝氏体B下);在Ms至Mf线之间的转变,称为低温转变,其转变产物是马氏体(M),故又称为马氏体型转变。
(2)过冷奥氏体等转变产物的织与性能A、珠光体型转变
以共析钢为例,过冷奥氏体在A1550°C温度范围内等温转变.将形成珠光体型的组织,其组织特征为层片状,并且随着转变温度的降低,珠光体中的铁素体和渗碳体的层片越来越薄,组织越细密。
一般把A1650°C温度范围形成的层片组织称为珠光体,用符号P表示,它的硬度较低,小于25HRC;在650600°C温度范围形成的细片状珠光体,称为索氏体.用符号S表示.它的硬度较高,达2535HRC;在600550°C温度范围形成的更细的层片状珠光体.称为托氏体,只有在电子显微镜下才能分辨出其层片状.用符号T表示,它的硬度更高,达3540HRC。
由此可见,片状珠光体的性能主要取决于层片间距离。
层片间距离越小,珠光体的塑性变形抗力越大,强度和硬度越高.同时塑性和韧性也有所改善。
需要说明.在一般情况下,过冷氏体分解成珠光体类组织时,其渗碳体呈片状.但片状组织在A1附近的温度范围内保温足够长的时间时.片状的渗碳体将会球化.这时转变产物为粒状珠光体。
对于相同成分的钢,粒状珠光体比片状珠光体具有较少的界面.因而其硬度、强度较低,但塑性、韧度较高。
粒状珠光体常常是高碳钢切削加工前所要求的组织状态。
B、贝氏体型转变
共析钢上贝氏体约在550350°C温度范围形成。
在光学显微镜可明显看到成束的自晶界内部生成的铁索体条.它的分布具有羽毛状特征。
共析钢下贝氏体约作350°CMs温度范围形成,由于下贝氏体易受浸蚀.在光学显微镜下,呈黑色针状特征。
贝氏体的转变特点是:
当转变温度稍高时,先形成过饱和的铁索体,铁素体呈密集而平行排列的条状生长,随后铁素体中的部分C原子扩散迁移到条间的奥氏体中,使奥氏体析出不连续的短杆状的碳化物,这种组织称为上贝氏体。
当转变温度较低时,先形成过饱和铁素体,呈针片状。
由于转变温度低,C原子扩散很困难,只能在过饱和的铁索体内作短程迁移、聚集,结果形成与铁索体片长轴呈5565度的夹角的碳化物小片,这种组织称为下贝氏体。
C、马氏体型转变
马氏体的组织型态钢中马氏体组织形态主要有两种类型,一类是板条状马氏体,另一类是针片状马氏体。
板条状马氏体的立体形态呈细长板条状。
显微组织呈一束束的细条状组织,每束内条与条之间大致平行排列,束与束之间有较大的晶格位向差,在一个奥氏体晶粒内可以形成几个位向不同的马氏体束。
在透射电镜下,马氏体板条内的亚结构是高密度的位错,因而也称为位错马氏体。
针状马氏体的立体形态呈双凸透镜状,显微组织为针片状,是立体形态的截面。
片与片之间有较大的位相差。
在一个奥氏体晶粒内,先形成的马氏体片横贯奥氏体晶粒,但不能穿越晶界,后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片,所以越是后形成的马氏体片也就越小。
显然,奥氏体晶粒越细,马氏体片的尺寸也就越小。
在透射电镜下,针片状马氏体的亚结构主要是孪晶,因而这种马氏体又称孪晶马氏体。
马氏体的形态主要取决于碳的质量分数。
当碳的质量分数小于0.2%时,马氏体转变后的组织全部是板条马氏体;当碳的质量分数高于1%时.则几乎全部是针片状马氏体;碳的质量分数介于0.2%1%之间时是板条马氏体和针状马氏体的混合组织。
马氏体的塑性和韧性主要取决于碳的饱和度与亚结构。
板条马氏体塑形和韧性相当好,其主要原因是:
①碳在马氏体中过饱和程度小,晶格畸变小,残余应力小;②板条马氏体亚结构为错位。
高碳片状马氏体的塑形和韧性都很差,其主要原因是:
①碳在马氏体中过饱和程度大,晶格畸变严重,残余应力大;②片状马氏体的亚结构主要是孪晶。
马氏体的转变特点马氏体转变是在较低的温度下进行的,因而具有一系列的特点,主要如下:
①无扩散性②变温形成③速长大④马氏体转变的不完全性
(2)过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体连续冷却转变图的分析
由图2.23可见,当冷却速度很小时,转变的过冷度很小,转变始和结束所需的时间很长。
冷却速度加大,则转变温度降低,过冷度加大,转变开始和结束的时间缩短。
而且冷却速度越大,转变所经历的温度区间也越宽。
图中的KK"线为转变的中止线,表示冷却曲线与此线相交时,转变并未最后完成,但过冷奥氏体已停止分解,剩余部分将冷却到更低温度下发生马氏体转变。
但当冷却速度大于通过K点的冷却速度Vk时,过冷奥氏体将不发生珠光体转变。
冷却速度小于通过K"点的冷却速度Vk"时,过冷奥氏体全部转变成为珠光体,而不发生马氏体转变。
当冷却速度大于Vk"而小于Vk时,过冷奥氏体将部分发生珠光体转变,其余部分发生马氏体转变。
九、钢的加热
(1)加热的目的和要求
评定加热质量好坏一般有以下几方面的指标:
奥氏体的碳浓度与合金浓度;奥氏体的成分均匀性;奥氏体的晶粒度;④第二相的数量、大小和分布;⑤表面氧化、脱碳或增碳的程度;⑥变形开裂的程度。
不同钢种、不同工件、不同的热处理工艺,对上述指标的要求是不同的。
例如,淬火加热时.要求奥氏体的碳浓度要适当,合金浓度尽可能.成分越均匀越好,晶粒越细小越好。
亚共析钢中通常不允许有未溶铁素体存在,共析钢、过共析钢中未溶碳化物数量要适当.越细小、均匀分布越好。
不允许有表面化、脱碳或增碳现象.不允许发生裂,要严防变形。
(2)加热速度的选择塑性高的钢材加热速度可大一些,反之,脆性大的钢材加热速度应相对减小。
导热性差的钢(如铬钢、高速钢等)应采用较小的加热速度。
对大尺寸工件应采用较小的加热速度。
④形状复杂、截面相差悬殊的工件加热速度宜小一些。
⑤若加热前工件存有较大的残余应力,当加热产生的热应力与内应力方向一致时,易导致工件变形开裂,故加热速度应小一些。
(3)钢加热时常见的缺陷在实际热处理生产中,,由于钢的加热不当,容易引起许多热处理的质量问题,因此必须研究钢在加热过程中产生的缺陷及其防止措施。
钢加热时常见的缺陷有欠热、过热、过烧、氧化、脱碳以及变形开裂等几种。
欠热、过热和过烧都是加热时的组织缺陷,它们都因加热不当形成非正常组织,导致材料的性能下降,甚至报废。
欠热
钢在加热时,由于加热温度过低或者加热时间过短,造成未充分奥氏体化而引起的组织缺陷,称为欠热,也叫加热不足。
亚共析钢淬火时,由于欠热,织中残存一些铁素体,钢淬火后出现软点或硬度不均匀现象。
过共析钢淬火时,由于欠热,组织中出现较多未溶碳化物,使得基体的碳浓度不够,造成钢淬火后硬度不足,并且由于奥氏体中合金浓度不够而淬进层深度不够。
过热钢在加热时,由于加热温度过高或者加热时间过长,引起奥氏体晶粒粗大而产生的组织缺陷,称为过热。
过热使钢的力学性能显著降低,严重影响钢的冲击韧度,而且还易引起淬火变形和开裂。
另外,有时还易于促使工件在冷却过程中形成魏氏组织,这种组织的力学性能比一般的粗大晶粒还要差。
过烧钢在加热时,由于加热温度过高,造成晶界氧化或局部熔化的组织缺陷,称为过烧。
过烧不仅奥氏体晶粒剧烈粗化,而且晶界也被严重氧化甚至局部熔化,造成工件报废。
④氧化和脱碳钢的氧化分为两种,一种是表面氧化,在钢的表面生成氧化膜;
另一种是内氧化,在一定深度的表面层中发生晶界氧化。
表面氧化影响工件的尺寸,内氧化影响工件的性能。
⑤变形与开裂热处理在加热过程中有变形和开裂的倾向,其主要原因是:
工
件在加热过程中,由于不同部位存在温差,从而产生热应力而致使工件变形与开裂。
同时也与工件的装炉方式有一定关系。
工件的加热速度较大,而工件材料的导热性又差,则会造成工件的表面与心部温差较大,导致产生较大的热应力;工件形状复杂,厚薄相差悬殊时,若加热工艺不合理,容易导致热应力集中。
当工件中的热应力超过工件材料的屈服强度时,将导致工件开裂。
防止工件变形、开裂的常用措施为:
对形状复杂、截面厚薄相差悬殊及导热性差的材料,应尽可能减缓加热速度;对大截面、存在较大残余内应力的铸、锻件,一般采用分段预热式加热;另外还应采用合理的装炉方式,例如,螺旋圆柱弹簧不宜竖立放置加热,长轴最好悬挂状态加热,薄壁零件不宜堆放加热等。
十、钢的淬火
(1)淬火的定义与目的
将钢加热到临界点Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界淬火速度的速度冷却,使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
(2)钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时,其冷却过出一般分为以下三个阶段:
蒸汽膜阶段沸腾阶段对流阶段
(3)钢的淬透性
淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标,它们也是选材、用材的重要依据。
(一)淬硬性与淬透性的概念
淬硬性
淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量,更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量,含碳量越离,钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大,但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性
淬透性是指在定条件下,决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力,它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时,奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关,或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出:
必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
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;而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外,还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关,例如在同样奥氏体化的条件下,同一种钢的淬透性是相同的,但是水淬比油淬的有效淬硬深度大,小件比大件的有效淬硬深度大,这决不能说水淬比油淬的淬透性。
也不能说小件比大件的淬透性高。
可见评价钢的淬透性,必须排除工件形状、尺寸大小、冷却介质等外部因素的影响。
另外,由于淬透性和淬硬性也是两个概念,因此淬火后硬度的钢,不一定淬透性就;而硬度低的钢也可能具有很的淬透性。
(二)影响淬透性的因素
钢的淬透性取决于奥氏体的稳定性。
凡是能提高过冷奥氏体的稳定性,使C
曲线右移,从而降低临界冷却速度的因素,都能提钢的淬透性。
奥氏体的稳定性主要取决于它的化学成分、晶粒大小和成分均匀性,这些与钢的化学成分和加热条件有关。
(三)淬透性的定方法
钢的淬透性的测定方法很多,常用的有临界直径测定法和端淬试验法。
(1)临界直径定法
钢材在某种介质中淬冷后,心部得到全部马氏体或50%马氏体组织时的最大直径称为临界直径,以Dc表示。
临界直径测定法就是制作一系列直径不同的圆棒,淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬度U曲线,从中找出中心恰为半马氏体组织的画棒,该圆棒直径即为临界直径。
临界直径越大,表明钢的淬透性越高。
(2)端淬试验法
端淬试验法是用标准尺寸的端淬试样(Ф25mm×100mm),经奥氏体化后,在专用设备上对其一端面喷水冷却,冷却后沿轴线方向测出硬度-距水冷端距离的
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