影响钢材淬透性的因素

化学元素对钢性能的影响钢是由主要成分为铁和碳的合金，但是其性能也受到其他化学元素的影响。

不同的化学元素可以通过形成固溶体、析出物、强化相等方式，对钢的性能产生显著的影响。

以下将重点讨论一些常见的化学元素对钢的性能的影响。

1. 碳（Carbon）：碳是钢中的主要合金元素之一，碳含量的增加可以提高钢的硬度和强度。

高碳钢通常具有较高的强度，但在焊接性方面可能会受到一些限制，而低碳钢则具有更好的可焊性。

2. 硅（Silicon）：硅是钢中的常见合金元素，其主要作用是提高钢的脆性转变温度和抗氧化性能。

适量的硅含量可以提高钢的强度和耐磨性。

3. 锰（Manganese）：锰是一种常用的微合金元素，能够提高钢的硬度和强度。

适量的锰含量可以提高钢的淬透性，使钢的焊接性能和冷加工性能得到改善。

4. 磷（Phosphorus）：磷的含量对钢的韧性和强度有明显的影响。

磷含量过高会使钢的韧性下降，影响钢的冷加工性能和可焊性。

5. 硫（Sulfur）：硫的含量对钢的韧性和冷加工性能也有重要影响。

硫含量过高会使钢变得脆性，但适量的硫含量可以提高钢的加工性能。

6. 镍（Nickel）：镍主要用于提高钢的耐腐蚀性和耐高温性能。

镍含量适当时，可增加钢的韧性和延展性。

7. 铬（Chromium）：铬主要用于提高钢的耐腐蚀性和抗氧化性能。

铬还可以提高钢的硬度和强度。

8. 钼（Molybdenum）：钼可以提高钢的高温强度和耐腐蚀性。

钼含量适当时，可以提高钢的韧性和硬度。

9. 钛（Titanium）：钛主要用于碳钢中，可以提高钢的强度和耐蚀性。

钛还可以用于控制晶粒尺寸，改善钢的强度和韧性。

需要指出的是，以上列举的化学元素只是对钢的性能产生了主要影响，实际上还有很多其他化学元素也会对钢的性能产生影响。

此外，除了化学元素的影响外，不同的热处理方式和工艺参数也会对钢的性能产生重要的影响。

总结而言，化学元素通过改变钢的组织结构、析出物相、固溶体等条件，对钢的性能产生显著的影响。

各种化学元素对钢材性能的影响展开全文①碳(C)碳是仅次于铁的主要元素，它直接影响钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等。

当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低；但当含碳量在1.0%以上时，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。

随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0.3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。

②硅(Si)硅是一种脱氧剂，其脱氧作用比锰强，是钢中的有益元素。

硅含量较低时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响，但是当硅含量超过0.8%~1.0%时，则塑性下降，特别是冲击韧性显著降低。

含硅量在1%~4%的低碳钢，具有极高的导磁性能，常用于电器工业和矽钢片。

但随着硅含量的增加，会降低钢的焊接性能。

③锰(Mn)锰是作为脱氧除硫的元素加入钢中的，是钢中的有益元素。

锰具有很强的脱氧去硫能力，它可以和硫结合形成MnS，从而在相当大程度上消除硫的有害影响，显著改善钢材的热加工性能。

同时，锰对碳素钢的力学性能有良好影响，它能提高钢材的硬度、强度和耐磨性。

锰含量小于0.8%，能在保持（或只略降）原有的塑性及冲击韧性的条件下，大幅度提高碳素钢的屈服极限及强度极限。

锰对钢的焊接性能也有影响。

在含锰量很低时，锰主要起消除热脆性的作用，此时锰对焊接性能的影响，特别是在硫含量略高时，是有益的；但在含锰量远远超过消除热脆性所必需的含量时，多余的锰会显著增加奥氏体的过冷能力，这时锰主要起增加冷裂纹形成的作用，会使得钢的焊接性能变差。

④磷(P)磷是钢中难去除的有害杂质，会引起钢的冷脆性增加并损坏钢的焊接性能。

造成“冷脆”的原因是磷会形成硬脆化合物Fe2P。

另外磷能提高切削性能和抗蚀性，故在易切削或耐候钢中可适当增加磷含量。

⑤硫(S)硫主要来自炼钢原料，炼钢时难以除尽。

硫在钢中是以硫化物夹杂形式存在，对钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性都有不利影响。

45、60Si2Mn钢的淬透性与淬硬性分析摘要：淬硬性[1]是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度。

淬硬性主要与钢中碳的含量有关。

形状、尺寸相同的不同钢材淬火后，所获得的硬度值大小是不相同的。

可以根据所获得的最高硬度来进行淬硬性的比较，硬度越高的淬硬性越好，反之，硬度越低的淬硬性越差。

淬透性[1]是指钢材在理想条件下淬火所能获得的马氏体组织硬层深度的倾向。

淬透性是钢材固有的一种属性，它取决于钢的淬火临界冷速[1]的大小。

形状、尺寸相同的不同钢材，在相同条件下淬火后，它们所获得淬层深度是不相同的，淬硬层深度越深，我们就说他的淬透性越好。

相反，淬层深度越浅，它的淬透性越差。

本次综合实验研究在正常淬火条件下，45钢和60Si2Mn的硬度差别与变化，来对比不同钢种的淬硬性和淬透性的差别，通过金相组织的对比来说明影响45钢和60Si2Mn的淬透性和淬硬性的组织因素。

关键词：淬透性淬硬性含碳量临界冷却速度Research on Quenched and Hardenability Characteristics of 45 and 60Si2Mn Steels Abstract:Q uenching rigid means steel can reach the highest rigidity’s ability in normal quenching condition. Major in steel quenching rigid with carbon content. The same in different shapes, sizes steel quenching after hardness value is not the same size. According to the highest rigidity obtained to compare, the higher the better the quenching rigid, conversely, the lower the rigid quenching.Its quench-hardening ability means steel can obtain martensitic organizations of hard layer depth in ideal quenching conditions. Its quench-hardening ability is an attribute of the inherent steel, which depends on the steel quenching cooling rate of critical size. Under the same conditions after quenching, the same in different shapes, sizes steel, obtain differ depth is quenched. The depth of hardening layer, the better its quench-hardening ability, instead the shallow depth of quenching, its quench-hardening ability.This comprehensive experimental research on normal quenching condition,the difference of hardness change between 45 and 60Si2Mn , to contrast different kinds of rigid and its quench-hardening ability. Through comparison of metallographic organization to illustrate the influence of 45 steel 60Si2Mn and its quench-hardening ability and organizational factors of rigid.Keywords:Quenched Characteristic Hardenability characteristic Carbon content Critical cooling rate目录第一章绪论 (1)1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用 (1)1.1.1 45钢的工作条件及性能要求 (1)1.1.2 60Si2Mn的工作条件与性能要求 (1)1.2钢的热处理 (2)1.2.1调质钢的热处理 (2)1.2.2弹簧钢的热处理 (2)1.3合金元素在45、60Si2Mn中的作用 (3)1.3.1合金元素在45中的作用 (3)1.3.2合金元素在60Si2Mn中的作用 (3)1.4 本次实验目的 (3)第二章实验方案和实验过程 (4)2．1实验材料及设备 (4)2．1．1实验材料45、60Si2Mn的化学成分 (4)2．1．2实验设备 (4)2.2实验方案 (4)2.1.2钢的热处理工艺参数 (4)2.1.3实验过程 (4)2.3金相显微组织观察 (5)2.3.1金相组织的制备 (5)2.3.2 显微摄影 (5)第三章实验结果分析 (6)3．1实验结果 (6)3.1．1硬度值记录 (6)3．1．2实验试样金相组织照片 (6)3．2 45、60Si2Mn淬火后组织分析 (7)3．3 45、60Si2Mn淬硬性和淬透性分析 (7)第四章实验结论 (9)参考文献 (10)第一章绪论1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用1.1.1 45钢的工作条件及性能要求通常将经过淬火和高温回火处理而使用的结构钢成为调质钢。

端淬试验机测定钢淬透性的方法一、试验要求1.了解测定淬透性的一般方法；2.熟悉并利用端淬试验法测定钢的淬透性；3.建立淬透性的概念及对热处理工艺的作用。

二、试验原理钢的淬透性是表示钢获得马氏体的能力，是钢本身所固有的属性。

淬透性与淬硬性是两个概念，淬硬性是钢的表面由于马氏体转变所能得到最大硬度，它与钢的含碳量有关。

在生产实践中人们通常把工件表面到半马氏体组织区域的深度作为淬透层深度。

钢的淬透性与淬火临界冷却速度有着密切的关系，而淬火临界冷却速度的大小又取决于钢的过冷奥氏体的稳定性，因此，凡是影响过冷奥氏体稳定性的诸因素，都会影响钢的淬透性。

淬透性的大小对钢材热处理的机械性能有很大的影响。

如果工件被淬透了，则表里的组织和性能均匀一致，能充分发挥钢的机械性能的潜力，如工件未淬透，则表面的组织和性能存在差异，经回火后的屈服强度和冲击韧性较低。

造成这种差别的重要原因在于：在淬火时，中心未淬透部分形成了非马氏体组织，回火后仍保持其片状组织特性；而在表面获得马氏体的部分，经回火后为粒状碳化物分布在铁素体基体上的混合组织，综合性能较好。

由上所述，淬透性的大小对钢材的合理选用及热处理工艺的正确制定都是十分重要的。

目前，测定钢的淬透性方法很多，常用的方法有两种：三、淬透性的测定1.断口法：从淬透层和未淬透层的宏观断口观察，可以较明显的分成两部分，淬透层呈暗黑色。

从硬度分布来看，因为碳钢的半马氏体区的硬度与碳含量有关（合金钢的半马氏体硬度一般比碳钢略高一些）见表1不同含碳量半马氏体区硬度表一含碳量％半马氏体区硬度HRC 含碳量％半马氏体区硬度HRC0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 —323539440.60.70.80.91.047515354—在同样尺寸同样冷却条件下，通过硬度测定，可以测出不同钢由表层至至中心的硬度分布情况，比较它们截面上硬度分布曲线，就可以知道它们淬透层的深度及淬透性的好坏，图1为φ50毫米的40Cr钢与40＃钢水淬后的截面硬度分布曲线。

钢材生产过程中的淬透性及其控制研究钢材作为一种重要的工业材料，其生产和使用一直是人们关注的焦点。

在钢材生产过程中，淬透性是一项十分关键的指标，其决定了钢材的性能和质量。

本文将从淬透性的概念、影响因素、控制方法和研究现状等方面进行探讨。

一、淬透性的概念淬透性是指钢材在淬火过程中所能获得的硬度和韧性之间的平衡程度，是衡量钢材淬火性能的重要指标。

淬透性好的钢材，其硬度高，韧性也足够，在使用过程中不易出现失效、开裂等问题，有较高的耐磨、耐久性能。

淬透性差的钢材，则往往出现脆性断裂、韧性不足等问题。

二、影响淬透性的因素1. 化学成分钢材的化学成分是影响淬透性的首要因素。

常见的影响淬透性的元素有C、Cr、Mn等。

其中C含量越高，淬火过程中的相变速率越快，淬透性也越好。

Cr和Mn会使晶粒细化，提高淬透性。

2. 冷却速率淬火冷却速率越快，所获得的硬度越高，淬透性也就越好。

但是超过一定冷却速率后，就容易产生过度淬火，导致钢材脆性增加。

因此，冷却速率的选择应该能够发挥钢材的最佳性能，并避免钢材脆性的增加。

3. 残余应力和组织形态淬火后的钢材会产生残余应力，这些应力也会对淬透性产生影响。

此外，组织形态如晶粒尺寸、相变温度等也会直接影响淬透性。

晶粒尺寸越小，相变温度越低，淬透性越好。

三、控制淬透性的方法1. 调整化学成分根据不同的使用要求，可以针对化学成分进行调整，使其在保证机械性能的前提下，达到最佳淬透性。

比如增加C含量、Cr含量、降低Mn含量等。

2. 调整冷却速率不同的工艺、设备和冷却介质会导致不同的冷却速率。

因此，在生产过程中，要根据具体情况选择合适的冷却方式和冷却介质，确保所获得的冷却速率能够发挥最佳淬透性。

3. 改善组织形态通过工艺优化或添加合适的合金元素等方式，可以改善钢材的组织形态，提高晶粒细化程度，调整相变温度等，从而提高淬透性。

四、淬透性的研究现状当前，国内外针对淬透性的研究已越来越深入。

国内外一些大型钢铁企业已经建立了淬透性的在线检测系统，能够实时地监测钢材的淬透性指标，并进行调整。

实验钢的淬透性测定一:定义：钢的淬透性——指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体的能力的特性。

应该注意，钢的淬透性与可硬性两个概念的区别。

淬透性系指淬火时获得马氏体难易程度。

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，可硬性指淬成马氏体可能得到的硬度，因此它主要和钢中含碳量有关。

二：淬透性影响因素1：钢的化学成分：a）：当加热温度低于Acm点时，含C量低于1％以下，随含碳量增加，临界冷却速度下降，淬透性提高，含C量高于1％时，则相反，当加热温度高于Ac3或Acm时，则随含碳量增加，临界冷却速度下降。

b）：合金元素除Ti，Zr，和Co外所有元素提高淬透性。

2：奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高。

3：奥氏体化温度：提高奥氏体化温度，不仅使奥氏体晶粒粗大，促使碳化物及其它非金属夹杂物流入，并使奥氏体成分均匀化，提高过冷奥氏体稳定性，从而提高淬透性。

4：第二相及其分布:奥氏体中未溶的非金属夹杂物和碳化物的存在以及其大小和分布，影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。

三：淬透性的实验测定方法有两种方法，一种是临界直径法，另一种是端淬法。

1．临界直径法一组由被测钢制成的不同直径的圆形棒按规定淬火条件(加热温度，冷却介质)进行淬火，然后在中间部位垂直于轴线截断，经磨光，制成粗晶试样后，沿着直径方向瞄定自表面至心部的硬度分布曲线。

发现随着试样直径增加，心的出现暗色易腐蚀区，表面为亮圈，且随着直径的继续增大，暗区愈来愈大，亮圈愈来凶小。

若与硬度分布曲线对应地观察，则该二区的分界线正好是硬度变化最大部位；若观察金相组织，则正好是50％马氏体和非马氏体的混合组织区，愈向外靠近表面，马氏体愈多，向里则马氏体急剧减少。

分界线上的硬度代表马氏体区的硬度，格罗斯曼(Gmssmann)将此硬度称为临界硬度或半马氏体硬度。

亮区就是淬硬层，暗区就是未淬硬层，把未出现暗区的最大试样直径称为淬火临界直径，则其含义为该种钢在该种淬火介质中能够完全淬透的最大直径。

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程淬硬性、淬透性概念及影响因素主讲教师：***西安航空职业技术学院淬硬性、淬透性概念及影响因素一、淬硬性淬硬性表示钢淬火时的硬化能力，是指钢在淬成马氏体时所能够达到的最高硬度，它主要取决于钢的碳含量，确切地说，取决于淬火加热时奥氏体中的碳含量，与合金元素关系不大。

奥氏体中固溶的碳含量越高，淬火后马氏体的硬度也越高，如图1所示。

图1 钢的淬火硬度与碳含量的关系 二、淬透性1．淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图2a ）。

如果钢的淬火临界冷却速度v c 较小，工件截面上各点的冷速都大于淬火临界冷却速度，工件从表层到心部就都能获得马氏体，称之为“淬透”。

如果钢的淬火临界冷却速度较大，工件表层冷速大于淬火临界冷却速度，而从表层下某处开始冷速低于淬火临界冷却速度，则表层获得马氏体，心部不能得到全马氏体或根本得不到马氏体，此时工件的硬度便较低，称之为“未淬透”。

通常，我们将未淬透的工件上具有高硬度马氏体组织的这一层称为“淬硬层”（图2b ）。

可见，在工件尺寸和淬图2 零件截面上各处的冷却速度与未淬透区示意图A 1 v 中心 M s V c V 表面 表面 表面 中心 淬硬层未淬硬区 冷却速度 v c ba火规范一定时，因钢种不同，淬火临界冷却速度不同，就会得到不同的结果，有的淬硬层深，有的淬硬层浅，有的能淬透，有的不能淬透。

所谓钢的淬透性，就是指钢在淬火时获得马氏体的难易程度，是钢本身的固有属性，它取决于钢的淬火临界冷却速度的大小，也就是钢的过冷奥氏体的稳定性，而与冷却速度、工件尺寸大小等外部因素无关。

通常可以用标准试样在一定的条件下淬火能够淬硬的深度或能够全部淬透的最大直径来表示。

应当指出，钢的淬透性与工件的淬透深度之间虽有密切关系，但不能混为同一个概念。

例如有两个尺寸不同的工件，分别选用不同的钢种来制造，在淬火后可能出现这样的情况：尺寸小的工件，虽然选用的是淬透性低的钢，但却淬硬层较深或完全淬透；而尺寸大的工件，即使选用的是淬透性高的钢，但却淬硬层较浅。