40CrH末端淬透性对比试验

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透性的测定方法主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院淬透性的测定方法一、末端淬火法简称端淬试验，是目前国内外应用最广泛的淬透性评定方法，其主要特点是方法简便、应用范围广，可用于测定碳素钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢等的淬透性。

端淬试验所用试样为φ 25×100 mm 的圆柱形试样，将试样加热奥氏体化后放到端淬试验台上对其下端喷水冷却（图1a ）。

喷水柱自由高度为65 mm ，喷水管口距试样末端为12.5 mm ，水温为10-30︒C 。

待试样全部冷透后，将试样沿轴线方向在相对180︒的两边各磨去0.2~0.5 mm 的深度，获得两个互相平行的平面，然后从距水冷端1.5 mm 处沿轴线测定洛氏硬度值，当硬度下降缓慢时可以每隔3 mm 测一次硬度。

将测定结果绘成硬度分布曲线，即钢的淬透性曲线（图1b ）。

钢的淬透性以J d HRC 来表示，d 为至水冷端的距离，HRC 为在该处测定的硬度值。

如J 640，表示距水冷端6 mm 处试样的硬度值为40 HRC 。

由于钢中成分波动，所以每一种钢的淬透性曲线上都有一个波动范围，称为淬透性带。

钢的顶端淬火淬透性曲线并不能直接表示出可以淬透的工件直径，还需借助其他图表进行换算。

二、临界直径法如果试样中心硬度高于（等于）半马氏体区硬度，就可以认为试样被淬透。

则用上述U 曲线法评定时，总可以找到在一定的淬火介质中冷却时能够淬透（达到半马氏体区硬度）的临界直径。

小于此直径时全部可以淬透，而大于此直径时就不能淬透。

这个临界直径用D 0表示。

相同淬火介质图1 端淬试验与淬透性曲线a)试样与装置 b)淬透性曲线中的D 0值，就可以表示不同钢种的淬透性。

显然，钢种及淬火介质不同，D 0也不同。

为了排除冷却条件的影响，根据传热方程的解，建立了理想临界直径D 0的概念。

假设淬火介质的淬冷烈度H 为无穷大，即试样淬入冷却介质时其表面温度可立即冷却到淬火介质的温度，此时所能淬透（形成50％马氏体）的最大直径称为理想临界直径D i 。

40cr水淬[40Cr热处理工艺剖析]描述：众所周知，40Cr是一个比较成熟的钢种，但由于各个钢厂生产的40Cr，虽然化学成分都在合格范围之内，可仍有上下限的差异和冶炼方法的区别，因此在热处理时也应有所不同。

我们购置的40Cr来自首钢、杭钢和...摘要：金属材料热处理是机械加工制造的重要环节，热处理的结果直接影响机械零部件的性能及寿命，如果热处理掌握不好，可能造成设备故障率高、维修率高，甚至造成重大平安事故。

文章通过不同的淬火温度、回火温度对40Cr进行热处理，通过处理后的出现的问题及对数据和金相组织分析，最终确定最合理的热处理参数及工艺。

关键词：热处理；40Cr；热处理参数众所周知，40Cr是一个比较成熟的钢种，但由于各个钢厂生产的40Cr，虽然化学成分都在合格范围之内，可仍有上下限的差异和冶炼方法的区别，因此在热处理时也应有所不同。

我们购置的40Cr来自首钢、杭钢和承钢三个钢厂，它们的化学成分均不尽相同，为此必须先进行试验，以确定合理的热处理工艺。

本文仅对杭钢产40Cr的热处理试验与生产作总结说明，供参考。

140Cr钢的根本情况1.140Cr的化学成分〔%〕1.240Cr的局部物理性能密度：7.87克/cm3；熔点：1400℃临界点：AC1：747℃、AC3：784℃、Ar3：729℃、Ar1：674℃1.340Cr的力学性能当850℃油淬，520℃回火，油冷时力学性能为：σ，MPaσ，MPaδ，%ψ，%AKV，J98078594547材料是杭钢生产的规格为φ75某6000mm的棒料，其化学成分如下〔表1〕：表1杭钢生产的40Cr的化学成分〔%〕3热处理设备情况淬火炉两台：KM350/13内膛尺寸1500某600某600mm；KM540/13内膛尺寸1200某700某450mm，两台淬火炉均为2022年制造，德国生产。

回火炉两台：型号分别为：RQ4-105-9D滴控井式回火炉，RJJ-36-6井式回火炉。

40Cr钢的调质处理 Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。

截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。

但Cr钢有第二类回火脆性。

40Cr工件调质的淬回火，各种参数工艺卡片都有规定，我们在实际操作中体会是：（一）40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。

但是小型企业在供油紧张的情况下，对形状不复杂的工件，可以在水中淬火，并未发现开裂，只是操作者要凭经验严格掌握入水、出水的温度。

（二）40Cr工件调质后硬度仍然偏高，第二次回火温度就要增加20~50℃，不然，硬度降低困难。

（三）40Cr工件高温回火后，形状复杂的在油中冷却，简单的在水中冷却，目的是避免第二类回火脆性的影响。

回火快冷后的工件，必要时再施以消除应力处理。

三影响调质工件的质45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。

因为调质的目的是得到综合机械性能适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。

正火可促45 为优质碳素结构钢，碳含量为0.42--0.50%，抗拉强度为610MPa，屈服点为360MPa；用于一般轴类零件。

2 40Cr 为合金结构钢，碳含量为0.37--0.45%，含铬0.8--1.1%，抗拉强度为1000MPa，屈服点为800MPa；用于负荷较大的受力件可以从金相和表象上看这个问题，1、淬火加高温回火，回火后45钢会产生均匀的回火马氏体，较均匀，但晶粒较大，40cr调质后，由于Cr的阻止，产生的回火马氏体是不完整的，但比较细密。

因此，45钢调质后尺寸变化要比40Cr大些，2、调到220-250,45钢变形严重，40Cr略好。

40Cr钢淬火加热温度对组织性能的影响摘要：本实验是首先对40Cr钢采用正火热处理；其次在不同温度下（710℃、760℃、850℃、950℃）加热淬火，淬火后测量洛氏硬度，并对硬度值进行比较分析；然后磨金相进行观察显微组织图相，对比分析淬火加热温度对材料组织性能的影响。

40Cr钢在850℃加热温度下正火，得到珠光体组织；在710℃加热温度下，得到铁素体和珠光体，此时硬度最低；在760℃加热温度下，得到奥氏体和铁素体两相组织，淬火后有铁素体和马氏体生成，硬度较前提高；在850℃加热温度下得到细小的奥氏体组织，当快速油冷后得到细小的针状马氏体和板条状马氏体组织，此组织均匀，硬度达到最大值；在930℃加热温度下有粗大马氏体组织生成，使硬度较之前温度有所降低。

关键词：40Cr钢正火加热淬火硬度马氏体The influence of quenching heating temperature on organization and properties of 40Cr steelAbstract: In the first place,this experiment is the 40Cr steel will be heat up of annealing heat treatment, secondly, the 40Cr steel under the different temperature (below above Ac1, Ac1+30-50℃, Ac3 +30-50℃; abo40Cr steel ve Ac3+ 30-50℃) heats up quenching, after the quenching, surveys degree of hardness, then rubs the metallography observation microstructure, by this contrastive analysis to structure property influence. The 40Cr steel the heating temperature the heating temperature of 850℃, obtains pearlite; Under the heating temperature of 710℃obtains the ferrite and the pearlite, and the degree of hardness is this time lowest; Under the heating temperature of 760℃obtains the austenite and the ferrite, after the quenching, obtaining the ferrite and the martensite, and the degree of hardness is higher than before; Under the heating temperature of 850℃obtains the tiny austenite organization, when after rapid chilling, obtaining the tiny acicular martensite and the board strip martensite, this organization is even, and degree of hardness is the hingest; Under the heating temperature of 930℃, the thick martensite organization produces, causes degree of hardness to be quite low.Key word: 40Cr steel annealing heating quenching hardness martensite目录第一章．绪论 (3)1.1 40Cr钢概况 (3)1.1.1 40Cr钢的组织特点及其合金元素对钢的作用 (3)1.1.2 40Cr钢的性能特点及其热处理工艺 (4)第二章．实验过程 (5)2.1 原材料及设备 (5)2.2 实验过程 (5)第三章实验结果及分析 (7)3.1组织分析..................................... .. (7)3.2硬度分析.......................... .. (11)第四章结论 (12)参考文献 (13)第一章绪论1.1 40Cr钢概况40Cr是一种最常用的低淬透性调制钢，中碳合金钢，冷镦模具钢。

至水冷端距离(mm) 图1钢的淬透性曲线示意图硬度(H R C )冷却速度V (℃/s )(b)(a)实验五 结构钢的淬透性测定一、实验目的1、掌握淬透性的概念；2、学会用未端淬火法测定钢的淬透性曲线；3、比较45钢和40Cr 钢的淬透性能。

二、实验原理淬透性是钢材的一种热处理工艺性能，所谓钢的淬透性就是指钢在淬火时能够得到淬硬层深度的能力，通常用淬透性曲线来表示。

钢的淬硬层越深，表明淬透性越好。

淬透性的判定标准通常规定由钢的表面向里深入到半马氏体区的距离当作淬硬层的深度，并以这个深度作为衡量淬透性的标准。

半马氏体组织的硬度随碳含量的增加有规律性地提高。

按照国家标准规定，淬透性的测定方法有下列两种：(1)碳素工具钢淬透性试验法(GB227-63)；(2)结构钢未端淬透性试验法(GB226-63)。

GB226-63是最常用的未端淬火法，它适用于碳素结构钢和一般合金结构钢。

下面对未端淬火法加以介绍。

(1)原理将一个圆柱形试样加热至规定的淬火温度，然后对试样的未端喷水冷却进行淬火，如图界1所示。

由于试样仅未端淬火，所以整个圆柱体沿长度方向由下而上冷却速度逐渐减小。

如图2(a)的所示，显然未端的冷却速度最大(大于V临界)，其组织应为马氏体，随后为屈氏体，再逐步过渡到原始组织。

其硬度也相应逐渐降低。

由此可以建立以硬度(HRC )为纵座标，以距离为横座标的关系曲线,即淬透性曲线，如图2(b)所示。

(2)试样按照标准，试样尺寸为Φ25×l00mm ，离试样顶端3~5mm 处的直径为28~30mm ，以供淬火时悬挂试样之用，如图3所示。

若没有条件制作标准试样时也可采用Φ20mm (顶图1 末端淬透性实验示意图图4 试样在保护管内加热示意图 1-试样；2-钢管；3-焊缝；5-石墨粉图3 末端淬透性实验标准试样尺寸端为Φ25mm )或Φ12mm (顶端为Φ17mm)的试样，但长度保持不变仍为100mm 。

钢的淬透性的测定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 — 0.6 470.2 32 0.7 510.3 35 0.8 530.4 39 0.9 540.5 44 1.0 —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。

103科学技术Science and technology钢末端淬透性检验的影响因素李长贵，马 娟，海秀英，陆建民，雷国清（西宁特殊钢股份有限公司，青海省冶金产品研究与开发重点实验室），青海 西宁 810005）摘 要：通过试验阐述了影响末端淬透性能试验结果的主要因素以及在测试过程中应注意的问题。

结果表明：热处理工艺、试样表面粗糙度、平行度、化学成分及检验设备都会对试验结果产生影响；在末端淬透性测试时应注意硬度计的校准、试验力的保持时间、试样表面粗糙度、试样平行度等问题。

关键词：淬透性；洛氏硬度；粗糙度中图分类号：TG142.15 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）08-0103-2收稿日期：2019-08作者简介：李长贵，男，生于1983年，汉族，青海西宁人，本科，助理工程师，研究方向：冶金产品理化检验。

近年来，汽车工业对齿轮钢的质量和性能要求越来越高，许多齿轮生产企业对齿轮钢的技术指标提出了严格要求；淬透性试验方法顶端淬火试验GB/T 225-2006钢淬透性的末端淬火试验方法（Jominy 试验），是一种测定淬透性的简便方法，在许多国家已标准化。

图1是用标准试样经适当奥氏体化后进行顶端淬火的示意图。

顶端淬火时冷却速度由淬火端沿试棒逐渐减小，组织和硬度随之相应地变化，由此得到的硬度变化曲线（图2）称为淬透性曲线。

严格地说，这种曲线只对某一炉次的钢有效；对于某一定钢种来说，由于化学成分的差异（成分波动及偏析）、预先热处理工艺的差异（显微组织上的差异），其淬透性曲线可在相当大的范围内波动，形成一个淬透性带（图3）。

图1 顶端淬火图2 淬透性曲线图3 淬透性带1 热处理工艺对淬透性的影响钢的淬火加热温度主要由钢的化学成分和所要求的淬火组织来确定，一般采用Ac3以上30℃~50℃。

保温的目的使试样透热（即工试样整个截面都达到规定的淬火加热温度），完成加热时的转变过程，获得所需成分的细晶粒奥氏体，在这个前提下，应尽量缩短保温时间，以减少氧化和脱碳。