淬透性测定方法(精)

第1篇一、实验目的本次淬透性实验旨在探究不同合金元素对钢淬透性的影响，通过对比实验结果，分析合金元素对淬透性的作用机理，为钢铁材料的性能优化提供理论依据。

二、实验原理淬透性是指钢材在淬火过程中，其内部组织转变和硬度分布的特性。

淬透性好的钢材，在淬火后心部硬度较高，表面硬度较低，有利于提高零件的耐磨性和使用寿命。

淬透性主要受钢材化学成分、组织结构、冷却速度等因素的影响。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 纯铁板- 钢铁合金材料（C钢、T钢、M钢、B钢）2. 实验仪器：- 淬火炉- 真空炉- 金相显微镜- 硬度计- 金属拉力试验机四、实验步骤1. 钢板准备：- 将纯铁板和钢铁合金材料分别加工成尺寸相同的试样。

- 对试样进行表面处理，确保实验结果的准确性。

2. 淬火工艺：- 将试样分别放入淬火炉和真空炉中，按照预定的淬火温度和时间进行淬火。

- 淬火过程中，严格控制冷却速度，确保试样内部组织均匀。

3. 组织观察：- 使用金相显微镜观察淬火后的试样组织，分析不同合金元素对淬透性的影响。

- 记录试样心部和表面的硬度值，分析合金元素对硬度分布的影响。

4. 性能测试：- 对淬火后的试样进行金属拉力试验，测试其抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标。

五、实验结果与分析1. 金相组织观察：- 随着合金元素的增加，试样心部的珠光体组织逐渐减少，马氏体组织逐渐增多。

- C钢和T钢的淬透性较好，心部硬度较高；M钢和B钢的淬透性较差，心部硬度较低。

2. 硬度分布：- 淬火后，C钢和T钢的表面硬度较低，心部硬度较高；M钢和B钢的表面硬度较高，心部硬度较低。

- 合金元素的增加，使试样表面硬度降低，心部硬度升高。

3. 性能测试：- C钢和T钢的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标均优于M钢和B钢。

- 合金元素的增加，使试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标得到提高。

六、结论通过本次淬透性实验，得出以下结论：1. 合金元素对钢的淬透性有显著影响，增加合金元素可以改善钢材的淬透性。

钢淬透性的标准试验方法ASTM（A255-02）1.范围1.1本规范包括钢淬透性试验方法的描述。

这两种试验方法包括端淬或Jominy试验或根据化学成分计算钢的淬透性。

1.2 由已知钢种选择决定淬透性的方法由供货方和客户共同决定。

材料检测报告应注明所用的淬透性试验方法。

1.3这些试验方法中所采用的计算方法仅适用于具有以下化学成分范围的钢：元素范围，%碳0.10-0.70锰0.50-1.65硅0.15-0.60铬最大1.35镍最大1.50钼最大0.551.4淬透性是测量钢在奥氏体转变点淬火深度的一种方法，见表1。

它是一种定量的描述方法，测量试样具有标准尺寸和形状，用标准淬火方法进行淬火得到淬火的深度或宽度。

在端淬试验中，淬火深度是从淬火端部到某硬度值的距离。

表1 正火和奥氏体转变温度A钢种要求的最大碳含量（%）正火温度（℃）奥氏体温度（℃）1000，1300，1500 ≤0.25 925 9253100，4000，4100 0.26-0.36 900 8704300，4400，45004600，4700，50005100，6100B，81008600，8700，88009400，9700，9800≥0.37 870 8452300，2500，3300 ≤0.25 925 8454800，93000.26-0.36 900 815≥0.37 870 8009200 ≥0.5 900 870A 在此表格中温度变化在±6℃以内是允许的。

B 对于6100钢来说正火和奥氏体化温度要比此表中高30℃。

1.5淬透性值的单位应以英寸-磅为标准单位，国标单位仅供参考。

1.6本规范没有安全方面的条款，如果有，应根据应用条件而定。

本规范的使用者应制定安全和健康条例并保证其适用性。

2.参考文献2.1ASTM标准E018 金属材料洛氏硬度和表面洛氏硬度试验标准E112 平均晶粒尺寸的检验方法端淬或JOMINY试验3.说明3.1本试验包括用端淬或Jominy试验方法来测定钢淬透性的试验程序。

结构钢的淬透性曲线测定（3学时）一、实验目的1、学会用末端淬火法测定钢的淬透性曲线。

2、学会确定钢的“临界淬透直径”的方法。

二、实验内容：1、概述：钢的淬透性是指钢在淬火时所能得到的淬硬层深度大小的能力，淬硬层是指有钢的表面至半马氏体区的深度。

它决定了钢淬火后，从表面到心部硬度的分布情况。

它是钢的一种热处理工艺性能，它已成为机械设计时合理的选择钢材和生产上正确制定热处理工艺的主要依据之一。

半马氏体区的深度取决于钢的含碳量，图5—1为不同含碳量的碳钢的半马氏体的硬度。

由图可知半马氏体区的深度随含碳量的增加而有规律性的提高。

按国家标准规定淬透性的测定方法有以下两种：1）、碳素工具钢淬透性试验法（GB227—63）；按断口状态评定淬透性的一种方法2）、结构钢末端淬透性试验法（GB225—63）。

适用于碳素及一般合金结构钢。

本实验为结构钢末端淬透性试验。

图5—1 图5—2 图5—3（1）、碳素工具钢淬透性试验法（GB227—63）；按断口状态评定淬透性的一种方法，（2）、结构钢末端淬透性试验法（GB225—63）。

适用于碳素及一般合金结构钢。

本实验为结构钢末端淬透性试验。

2、末端淬透性实验法：末端淬透性试验通常用于测定碳素结构钢及一般合金结构钢的淬透性供实验用的试样，在标准中已作了规定，其尺寸与加工精度如图5—2所示：试样放在控温准确的电炉中加热，淬火加热温度应与该钢种标准技术条件中规定的淬火温度为准，保温时间为30分钟。

加热试样自炉内取出至水淬开始时间不得超过5秒钟淬火时试样应放在特殊支架上冷却，如图5—3所示。

试样支架必须保证在淬火过程水柱垂直向上喷射在试样末中心部位，试样顶端至喷水口距离为12.5毫米，喷水口直径为12.5毫米，在淬火过程中注意不能让水溅到试样侧面。

为了保证冷却条件一致，必须事先调整好水柱的自由高度65±10毫米，支架上有水应事先擦干，淬火过程中水压要稳定，水淬时间不得少于10分钟。

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。

钢的淬透性曲线的测定一、实验目的与要求1．建立淬透性的概念，熟悉测定结构钢淬透性的方法。

2．了解淬透性及淬透性曲线在热处理工艺上的一些应用。

二、实验设备及材料1. 设备：箱式电阻加热炉；端淬装置。

2. 材料：45钢和40Cr钢制成的标准端淬试样若干个。

三、实验原理所谓钢的淬透性，是指钢在淬火时获得马氏体的能力。

它是钢材本身固有的一个属性。

淬透性的大小是用淬透层深度来表示的。

从理论上讲，淬透性应以全部马氏体（或含少量残余奥氏体)组织的深度来定。

但实际土，要用测硬度的办法来确定这一深度很困难。

因为当马氏体组织中含有少量非马氏体组织时，在硬度值上并无明显变化。

只有当钢中含有50％马氏体组织时，硬度才会发生明显变化，且在宏观腐蚀时，此区域又是白亮层与未硬化区的分界，容易确认。

因此，在实践中人为地把工件表面到半马氏体组织的深度作为淬透层深度。

半马氏体组织的硬度主要取决于钢的含碳量。

图1-3表明了含碳量与半马氏体组织硬度的关系。

钢的淬透性的大小对其热处理后的机械性能有很大的影响，对合理选材及正确制定热处理工艺都是十分重要的。

影响钢的淬透性的因素很多，如钢的化学成分、奥氏体化温度及钢的原始组织等。

应当指出，钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。

淬硬性是指钢淬火后获得马氏体的最大硬度值，与钢的含碳量有关，含磷量高，淬硬性相应就好。

四、实验内容及步骤一）内容：45钢末端淬透性实验。

试样按GB225-63中规定了试样的形状和尺寸（见图3-1）。

图3-1 端淬试验原理图二）步骤：1. 将试样按热处理工艺规范进行加热并保温后，迅速从炉中取出，放在顶端淬火器上（见图2-1）。

同时打开喷水阀门进行喷水，喷水时间不应少于10分钟，水温应保持在10—30℃，自由水柱高度以65mm 为准2. 淬火后将试样圆柱表面相对称的两侧各磨去0.4mm 的深度，以得到两个相互平行的平面。

磨制过程中要进行冷却，以免试样产生回火而影响硬度的测量。

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工程应用主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院淬透性的工程应用钢的淬透性及淬透性曲线，在合理选择材料、预测材料的组织与性能以及制定热处理工艺等方面都具有重要的实用价值。

这里简要介绍淬透性曲线的几个主要用途。

1、根据淬透性曲线求圆棒工件截面上的硬度分布例如，欲选用45Mn2钢制造φ50 mm 的轴，试求经水淬后其截面上的硬度分布曲线。

由图1a 可以查出φ50 mm 圆棒截面上不同位置处对应的端淬距离：取圆棒直径50 mm ，引一水平线与表面、3R/4、R/2（R 为圆棒试样半径）及中心的曲线相交，得到至水冷端的距离。

再由45Mn2钢的淬透性曲线（图3a ）可查得对应点的硬度分别为表面55HRC ，3/4R 处52HRC ，1/2R 处42HRC ，中心31HRC 。

根据这些数据即可画出硬度分布曲线。

2、根据工件的硬度要求，用淬透性曲线协助选择钢种与热处理工艺 若已知圆形截面工件的尺寸大小和淬火后对不同部位所要求的硬度和组织，通过淬透性曲线可以查出硬度与对应的淬火冷却速度之间的关系，从而选择适当的淬火介质。

例如用40MnB 钢制造45mm 的轴，要求淬火后在3R/4处有80％的马氏体组织，而在R/2处的硬度不低于40HRC ，问油淬是否合适?首先由图2查得w c 为0.4％的钢淬火后具有80％马氏体组织时，硬度值为45HRC 。

然后，根据图1b 从纵坐标上直径为45mm 处作一水平线，分冷却速度相对应的：2550 75 1020 15 46 表面3R/4 R/2中心0 1.534.5 6 7.5 9 12 15 18 24 27 36 48 72 b至水冷端距离/mm圆棒直径/m m在700℃时冷却速度/℃/s -125 50 75 100表面3R/4R/2中心a圆棒直径/m m495 440 330220 16510555 41 30 25 21 16.5 14 10.5 9 8 6.5 5.5 4.5 3.4 2.22.4 2.6 0 图1 圆棒直径及截面上的位置与端淬试样上至水冷端距离的关系a 圆棒静水中淬火b 圆棒静油中淬火别找出它在3R/4、R/2处的交点的横坐标即对应的端淬试样上的距离，再从40MnB 钢的端淬曲线（图3b ）上找出对应的硬度值。

・20・2001年第3期20CrMoH保证淬透性钢的研制长钢一厂李海生【摘要】本文简介了保证淬透性钢20CrMoH,并就冶金生产过程的重点环节进行了阐述和讨论,着重对不同热处理制度下的末端淬透性及机械性能进行了实验,摸索出了满足协议性能要求的较佳热处理制度,从而形成了一整套切实可行的生产工艺,为我厂大批量生产打下了基础。

【关键词】淬透性热处理制度1前言20CrMoH(:C0.～.Si170.37,1.o0.15～0.25,Cu≤0.25。

.1冶金生产的工艺流程合机械性能和良好的低温冲击韧性,其热加工性能良好,正火后切削加工性能一般优于20CrMnMo。

20CrMoH保证淬透性钢热轧状态室温组织为铁素体+珠光体,易形成带状组织,经退火或正火后可以减少或消除。

该钢常用于制造强度要求较高的零件,如齿轮、轴、连杆等,是机械制造业使用较广用量较大的钢种之一。

2技术要求(C,J19-2000)2.1低倍:按GB3077-88第一、二级评级图评定。

一般疏松≤2级,中心疏松≤2级,偏析≤2级。

2.2高倍:按GB3077-88评定2.2.1夹杂:脆性夹杂物≤3级,塑性夹杂物≤3级,两者之和≤515级。

2.2.2显微结构:晶粒度≥5级,带状≤3级,按GB T13299-91检验。

2.3淬透性:J42～46 1.5+J30～3411,试验方法按GB255-88进行。

2.4机械性能:(880℃水油淬)Ρb(MPa)≥885:Ρs(MPa)≥685,∆5(%)≥12,Ω(%)≥50,Ak(J)≥78,HB≤197。

原材料检验→电弧炉冶炼→浇注800kg方绽→精整→5t蒸汽锤开坯145×145mm→空冷→精整→轧制成<50mm成品→精整→矫直→检验入库。

3.2冶炼化学成分是影响淬透性的主要因素,要达到协议中要求的距淬火未端1.5mm,11mm 处的HRC值,就必须首先要控制一些元素的含量。

我厂原生产的20CrMoH由于对淬透性有影响的元素偏低,故存在着淬透性达不到要求的问题。

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。

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 。

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 。