鋼淬透性能試驗 方法
2025年02月28日 09:47:46
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鋼淬透性能測定方法
鋼的淬透性是表示鋼獲得馬氏體的能力，是鋼本身所固有的屬性。
淬透性與淬硬性是兩個概念，淬硬性是鋼的表面由于馬氏體轉變所能得到硬度，它與鋼的含碳量有關。
在生產(chǎn)實踐中人們通常把工件表面到半馬氏體組織區(qū)域的深度作為淬透層深度。鋼的淬透性與淬火臨界冷卻速度有著密切的關系，而淬火臨界冷卻速度的大小又取決于鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性，因此，凡是影響過冷奧氏體穩(wěn)定性的諸因素，都會影響鋼的淬透性。
淬透性的大小對鋼材熱處理的機械性能有很大的影響。如果工件被淬透了，則表里的組織和性能均勻一致，能充分發(fā)揮鋼的機械性能的潛力，如工件未淬透，則表面的組織和性能存在差異，經(jīng)回火后的屈服強度和沖擊韌性較低。造成這種差別的重要原因在于：在淬火時，中心未淬透部分形成了非馬氏體組織，回火后仍保持其片狀組織特性；而在表面獲得馬氏體的部分，經(jīng)回火后為粒狀碳化物分布在鐵素體基體上的混合組織，綜合性能較好。
由上所述，淬透性的大小對鋼材的合理選用及熱處理工藝的正確制定都是十分重要的。測定鋼的淬透性常用的方法有兩種：
1.斷口法：
從淬透層和未淬透層的宏觀斷口觀察，可以較明顯的分成兩部分，淬透層呈暗黑色。
2、端淬試驗
將欲測定淬透性的鋼做成標準尺寸（φ25×100）的試樣，將其加熱到奧氏體化后，迅速放到端淬試驗的設備上，如圖2，以水噴射試樣的下端，試樣逐漸冷卻。采用端淬試驗法測定鋼的淬透性，通常適用于碳素鋼及一般合金鋼，并已標準化。圖2 端淬試驗示意圖
試樣用料坯在車取試樣前，應先經(jīng)正火處理，要用時，試樣截取制備根據(jù)GB225-2006規(guī)定進行。
試驗方法：試樣應在溫度準確的箱式電爐中加熱，加熱爐內(nèi)應有保護氣氛或將試樣放入鋼管與鋼板焊成的圓筒內(nèi)加熱，如圖3所示。圖3 試樣裝入鋼筒內(nèi)的剖面圖
試驗時圓筒部鋪以少量石墨粉和生鐵屑，亦可以將試樣垂直放入鋪有石墨板（粉）或生鐵屑有蓋的鐵盒內(nèi)，以防止試樣表面氧化脫碳。
試樣加熱至鋼的端淬溫度后，保溫30分鐘后，取出進行末端淬火。試樣自爐內(nèi)取出至水淬開始時間不得超過5秒鐘。水淬試樣應處于靜止的空氣中，水淬時間應大于10分鐘。
端淬溫度應從該鋼種標準技術條件中對該鋼號所規(guī)定的淬火溫度為準。
淬火用的試樣支架應保證在淬火過程中，試樣的軸線對準噴水口的中心線。試樣末端至噴水口的距離為12.5毫米，噴水口的直徑為12.5毫米。
試驗前調節(jié)水門，使水柱由噴水口向上冒出的自由高度為65±5毫米。調節(jié)完畢后試樣支架有水應擦干，淬火時水壓應固定，使噴出的水柱高度穩(wěn)定不變。
試樣淬火后圓柱表面在相對180。的兩邊磨去0.2～0.5毫米的深度，以獲得兩相互平行的平面。磨制的過程中試樣不應發(fā)生回火現(xiàn)象。然后每隔1.5毫米測一次硬度HRC。當硬度底于半馬氏體硬度，硬度下降趨于平衡時，可每隔3毫米測量一次，直至離末端需要的位置為止。
以硬度值（HRC）作縱坐標，以距末端淬火的距離（毫米）作橫坐標，按互相平行的平面上各點所測得的硬度平均值和其相對應的距淬火末端距離繪制淬透性曲線。見下面淬透性記錄圖4。
端淬法測定淬透性通常不以臨界直徑表示，而以半馬氏體區(qū)至末端距離表示。圖4 淬透性記錄圖表 40Cr
鋼材的淬透性值以J（HRC/d）表示，d——表示距淬火末端距離HRC為該處測得的硬度值。
必要時可采用較小尺寸或其它形狀試樣作淬透性試驗，表2所列為國家標準尺寸推薦采用的試樣。應該指出端淬試樣法對高淬透性鋼和低淬透性鋼均不適用，對高淬透性鋼和低淬透性鋼另有專門的測定方法。
表二 推薦采用的小尺寸試樣| 試 樣 | 保溫時間
（分） | 噴水口直徑（mm） | 自由水柱高度（mm） | 噴水口至試樣端面間的距離（mm） |
| 直徑（mm） | 頭部直徑（mm） | 長度
（mm） |
| 20 | 25 | 100 | 30 | 12.5 | 65±5 | 12.5 |
| 12 | 17 | 100 | 15 | 6 | 100±5 | 10 |
試驗用材料:
1、45#鋼和40Cr鋼φ25×100毫米端淬試樣（自備）
2、電阻箱式電爐（濟南華興試驗機）
3、端淬試驗機（濟南華興試驗機）
4、鋼筒、石墨粉或生鐵屑(自配)
5、洛氏硬度計（濟南華興試驗機）
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