淬透性概述
  发布时间:2016年01月07日 点击数:

淬透性是指钢在一定奥氏体化条件下淬成全部或部分马氏体的能力。钢的淬透性与淬硬性不同,淬硬性是指钢淬火后能获得的最高硬度,主要取决于碳含量,与合金元素基本无关,而淬透性则受多种因素影响。

影响淬透性的因素主要有钢的化学成分、奥氏体晶粒尺寸、奥氏体化程度等,与过冷奥氏体的稳定性亦有密切关系,过冷奥氏体越稳定,钢的临界冷却速度就越小,其淬透性就越大。

1、淬透性的意义

钢件淬火时,表面冷却快、心部冷却慢。如果钢的中心点冷速达到或超过钢的临界冷却速度,工件就被淬透,也就是说工件从表面到心部全部淬成了马氏体。如果工件距离表面某一深度的冷却速度小于钢的临界冷却速度,则淬火后工件外层为马氏体,而冷却速度小于临界冷速的某一深度为非马氏体组织。以圆棒试样为例,工件断面上的不同冷速与淬透情况如下图所示:

a-工件断面不同冷速;b-未淬透区

在未淬透的情况下,如何确定工件淬硬层深度呢?从理论上讲,淬硬层应为全马氏体组织,但由于金相组织上淬硬区与非淬硬区无明显界限,而马氏体量由表面到心部是逐渐减少的。实际上马氏体中混有一定量非马氏体组织,如5~10%屈氏体时,在显微观察及硬度测量上都不易察觉。因此,通常将具有50%马氏体处确定为淬硬层边界,即从工件表面到50%马氏体区的距离定为淬硬层深度,因为含50%马氏体区是硬度值急剧变化的地方,如下图所示:

应当指出,采用由表面到半马氏体组织的距离作为淬透性的判定标准仅在于测量上的方便,就钢淬火后力学性能方面,淬硬层中含部分非马氏体组织将导致性能降低,尤其是某些受力较大结构件一般要求淬透层马氏体量达到90%以上。因此可根据不同性能要求选取表面到不同含量马氏体组织的距离为淬透层深度。

2、淬透性与组织性能的关系

淬透性对钢的组织性能影响很大。如用淬透性不同的两种钢加工成直径相同的轴,进行淬火加高温回火处理。其中一个淬透性高,能淬透;另一个淬透性低,不能淬透,两种钢调质后的力学性能如下图所示:

a-淬透钢高温回火后的性能沿截面分布情况

b-未淬透钢高温回火后的性能沿截面分布情况

图中可见,淬透性高的钢调质后力学性能沿截面均匀分布,这是由于淬透的轴经调质后组织由表及里都是回火索氏体组织,其中的渗碳体呈粒状分布,因此有较高的韧性。而淬透性低的钢,心部力学性能低,冲击值更低,这是由于未淬透的轴心部组织为片层状索氏体,韧性较低。

 

--本文摘自《合金结构钢》