钢的淬透性

(3)钢的淬透性淬透性是钢的主要热处理工艺性能，它对合理选用材料及正确制定热处理工艺，具有十分重要的意义。

1)淬透性的概念淬透性，从组织上讲，是指钢淬火时全部或部分地获得马氏体组织的难易程度;从硬度上讲，是指钢淬火时获得较深淬硬层或中心被淬硬(淬透)的能力。

淬硬层越深，表明钢的淬透性越好。

从理论上讲，淬硬层深度应是工件整个截面上全部淬成马氏体的深度。

但实际上，一般规定从工件表面向里至半马氏体区(马氏体与非马氏体组织各占一半处)的垂直距离作为有效淬硬层深度。

用半马氏体处作淬硬层界限，只要测出截面上半马氏体硬度值的位置，即可确定出淬硬层深图 3-22 工件淬透层深度与冷却速度的关系示意图度。

零件淬火所能获得的淬硬层深度是变化的，随钢的淬透性、零件尺寸和形状以及工艺规范的不同而变化。

实际淬火工作中，如果整个截面都得到马氏体，即表明工件已淬透。

但大的工件经常是表面淬成了马氏体，而心部未得到马氏体，这是因为淬火时，表层冷却速度大于临界冷却速度V而K心部小于V的缘故，如图3-22所示。

K2)注意区分两对易混淆的概念?淬透性与淬硬性的区别淬透性:表明钢淬火时获得马氏体的能力。

过过冷奥氏体越稳定，C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度V越小，钢的淬透性越好(越高)。

它主要取决于奥氏体合金含量。

k淬硬性:表示钢淬火后能达到最高硬度的能力。

淬火后硬度越高，淬硬性越好(越高)。

它主要取决于马氏体碳的质量分数，合金元素含量对淬硬性没有显著影响。

所以说，淬透性好的钢，其淬硬性不一定高。

例题1:比较T10 、20CrMnTi 、40Cr 三种钢的淬透性和淬硬性的高低。

请选择: 最高较高最低T10 20CrMnTi 40Cr最低最高较高淬透性最高最低较高淬硬性?淬透性和具体条件下具体零件的淬透层深度的区别在同样奥氏体条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但不能说同一种钢水淬与油淬时的有效淬透层深度相同。

钢的淬透层深度与钢的临界冷却速度、工件的截面尺寸和介质的冷却能力有关。

钢材的淬透性是指钢在一定条件下淬火时获得淬透层（马氏体层）深度的能力，主要与钢的过冷奥氏体稳定性和钢的临界冷却速度有关。

钢淬透性的影响因素1.化学成分的组成：首先从元素来看，提高淬透性的元素有C、MN、P、SI、NI、CR、MO、B、CU、SN、AS、SB、BE、N；而降低淬透性的元素有S、V、TI、CO、NB、TA、W、TE、ER、S E；对淬透性影响不大的元素有（AI）。

而这其中，尤以C元素影响最大，它有一个临界点，当碳含量大于百分之1.2的时候，钢材的冷却速度就升高，C曲线左移，淬透性也就发生下降。

当碳含量小鱼百分之1.2的时候，随着钢中碳浓度的升高，其冷却速度也显著降低，那么C曲线也就发生右移，钢的淬透性也就增大了。

2.热处理过程中冷却介质的冷却特性和冷却速度：在热处理过程中，冷却速度的快与慢大大影响着钢的淬透性能的高低。

简单来说，冷却速度快的，淬透性就提高，冷却速度慢的，淬透性就降低。

我们常用的45钢就是一个很好的例子，在水中冷却时，可淬透11一20毫米，在油中冷却时，可淬透3．5―9．5毫米，这其中就是因为介质的不同导致其冷却速度的差异。

3.零件的加工尺寸大小：钢材产品尺寸的大小也在一定程度上影响着钢的淬透性的高低。

钢淬透性对变形量的淬裂性影响的大小钢的淬透性对对变形的影响比较小而对于淬裂则影响非常大。

淬透性与淬硬性的区别首先我们先来看下两个名词的定义。

淬透性上面已经提到过了，而淬硬性又叫可硬性，是指钢在正常淬火条件下，以超过临界淬火速度冷却所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度。

它主要与钢的含碳量有关。

更确切地说，它取决于淬火加热时固溶于奥氏体中的含碳量。

其中，淬透性取决于其本身的内在因素（如化学成分、纯净度、晶粒度、组织均匀性等），而与外部因素无关；而钢的淬硬层厚度除取决于淬透性外，还与所采用的淬冷介质，工件尺寸、形貌、质量效应等外部因素有关。

影响钢的淬硬性的主要因素是;1.钢的含碳量;2.钢中Cr,Si,B等能提高淬透性的合金元素的含量.。

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。

§6-6 钢的淬透性
定义：钢接受淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性。

即同等条件下，得到M层深度（淬透层）的能力。

一、影响淬透性的因素
钢的成分决定了C曲线的位置，C曲线越右，淬透层越深。

二、淬透性的测定及其表示方法
1、淬透性的测定
将标准试样加热奥氏体化后, 迅速放入末端淬火试验机的冷却孔中, 喷水（水温20-30℃）冷却。

在试样测面沿长度方向每隔一定距离测量一个硬度值, 即可测得试样沿长度方向上的硬度变化, 所得曲线称为淬透性曲线。

2、淬透性曲线的应用
在实际生产中,规定淬透层深度即是从试样表面至半马氏体区的 距离。

在同样淬火条件下, 淬透层深度越大,则钢的淬透性越好。

利用半马氏体硬度曲线和淬透性曲线，找出钢的半马氏体区所 对应的距水冷端距离。

该距离越大，淬透性越好。

图中可知 40Cr 钢的淬透性比45钢要好。

3、淬透性的表示方法
①用淬透性曲线表示
钢的淬透性值用 d HRC J 表示。

其中：J 表示末端淬火的淬透性； d 表示距水冷端的距离；
HRC 为该处的硬度。

例如, 淬透性值5
42J ,即表示距水冷端5mm 试样硬度为42HRC 。

②用临界淬透直径D 0表示
奥氏体化的钢在一定介质中淬透的最大直径。

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。

为什么钢的淬透性好但其淬硬性不一定好钢的淬透性是指在规定的条件下，钢在淬火后获得淬硬层深度的能力。

获得的淬硬层越深，淬透性越好。

它与钢的临界冷却速度有密切关系，临界冷却速度越低，淬透性越好。

因此，一切增加过冷奥氏体稳定性，降低临界冷却速度的因素（主要指钢的化学成分）都可以提高刚的淬透性。

例如我们经常在钢里面加入一些化学元素来提高钢的淬透性。

图1 工件淬火时的实际冷却速度图2 淬透性对回火钢性能的影响钢的淬硬性是指钢在淬火后能达到的最高硬度的能力。

钢的淬硬性与钢的临界冷却速度无关，它的大小主要取决于钢的含碳量，含碳量越高淬硬性越好。

也就是说，淬透性的大小主要与钢里面的化学成分有关，有的化学成分能提高钢的淬透性，而淬硬性主要取决于含碳量。

这是钢的淬透性好但淬硬性不一定好的主要原因。

如高碳钢的淬硬性比较好，因为它的含碳量比较高，但因含其它化学元素比较少，所以淬透性不一定好，它不容易被淬透，而低合金钢淬透性比较好，容易被淬透，但淬硬性比较低。

钢的淬透性的好坏主要与冷却速度有关。

淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不同的，表面冷却速度最快，越到中心冷却速度越慢。

见图1，当工件表面及中心的冷却速度都大于临界冷却速度，则沿工件的整个截面都能获得马氏体组织，既钢被完全淬透。

此时钢的硬度主要取决于马氏体的含碳量。

如中心部分的冷却速度低于临界就能看出淬硬层的深度是不同的，淬硬层深度既马氏体深度随着淬硬层深度的变化而变化，其力学性能也是变化的。

因为马氏体的性能普遍都很高，所以淬硬层越深其力学性能越好。

所以在图2a、b、c 三个图中不论是硬度还是强度塑性都是按顺序越来越高的。