钢的淬硬性和淬透性

5.钢的淬硬性和淬透性

(1)淬硬性

淬硬性是指钢在淬火后能达到的最高硬度,即在淬火时的硬化能力,它主要取决于马氏体中的碳含量,而合金元素对淬硬性影响不大。这是因为合金元素在马氏体的晶格中不是处于间隙位置,而是置换了某些铁原子,对马氏体晶格的扭曲作用远不及碳大。例如碳含量低的高合金钢淬成马氏体后,硬度一般不超过50HRC;碳含量高的碳素工具钢淬成马氏体,能达到65HRC的高硬度。

(2)淬透性

淬透性是指在一定淬火条件下,钢材淬硬层深度和硬度分布的特性。它反映钢在淬火时,奥氏体转变为马氏体的容易程度。在同一条件下淬火,淬透性好的钢,其淬硬深度深;淬透性差的钢,其淬硬层深度浅。

钢的淬透性是由钢的内在因素决定的,是钢的固有属性。而钢的实际淬透层深度除受自身淬透性影响外,还与热处理工艺条件等外界因素有关,例如工件尺寸的大小、介质冷却能力的强弱等因素,均对淬火后得到的实际淬透层产生影响。所以钢的淬透性与钢的实际淬透层深度是两个不同的概念。在生产中常用临界淬透直径(D0)和钢的淬透性曲线两种方法来表示。临界直径是指钢在某种介质中淬火时,心部能淬透的最大直径(心部为半马氏体)。

1)半马氏体硬度(表8-14)。

表8-14 钢的半马氏体硬度(HRC)

图示

2)常用钢的临界直径(表8-15)。(https://www.daowen.com)

表8-15 常用钢的临界直径D0单位:mm)

图示

图示

图8-5 端淬法试验装置示意图

3)端淬法试验。利用临界直径D0很容易判断一定尺寸的工件能否被淬透,但对于尺寸超过临界直径的工件,D0就无法提供硬度在截面分布的情况,故应用上受到一定限制。常用端淬法试验绘制淬透性曲线来反映钢的淬透性。国家标准GB/T225—2006规定了端淬法的试样形状尺寸及试验方法,其试验装置如图8-5所示。

试验时,按规定将加热到淬火温度的试样迅速放在端淬装置上,进行喷水冷却。此时沿试样长度各处的冷却速度不一样,末端处冷速最快,离末端越远冷速越慢。试样冷透后取下,磨平两侧(深约0.4mm),自离末端1.5mm处开始沿长度逐点测定硬度,所获得的硬度分布曲线称为淬透性曲线。端淬法以钢的淬透性曲线表示钢的淬透性。各种钢的淬透性曲线可查阅相关手册,避免重复试验。

根据GB/T 225—2006规定,钢材的淬透性可用钢材淬透性值JHRC-d表示,其中HRC表示硬度值,d表示离末端距离。例如J40-15,即表示该钢种离末端15mm处的硬度为40HRC。