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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。
§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。
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。
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。
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。
显然，在给定淬火条件下，淬火，临界直径愈大，即能完全淬透的试棒的直径愈大，因而钢的淬透性愈好。
因此，可用淬透直径的大小来比较钢的淬透性的高低。
临界直径Dx增大，淬透性增高。
但是上述临界直径Dx是在一定淬火条件(其中包括淬火介质的冷却能力)下测得的。
因此，要用临界直径法来表示钢的淬遘性，必须标明淬火介质的冷却能力或淬火烈度。
为了除去临界直径值中所包含的淬火烈度的因素，用单一的数值来表征钢的淬透性，引入了理想临界直径的概念。
所谓理想临界直径就是在淬火
烈度为无限大的假想的淬火介质中淬火时的临界直径。
如此，理想临界直径的大小可直接表征钢的淬透性的高低.
如上所述，利用理想临界直径可以很方便地将某种淬火条件下的临界直径，换算成任何淬火条件下的临界直径，实际临界直径D与淬火烈度H关系图．利用该图即可完成上述任务。
例如，若已知某种钢在循环水中冷却(R＝1.2)时，其临界直径D=27mm，试求在循环油(H=0．4)中淬火时该种钢的临界直径。
在图纵坐标取D=27处，作水平线与H=1．2的曲线相交，从交点到横坐标的垂线得到该种钢的理想临界直径D=45mm。
再从此处向上引垂线，与H=0．4曲线相交，再从交点引水平线与纵坐标交于16mm处，于是得到该种钢在循环油中淬火时的临界直径为16mm．
掌握临界直径的数据，有助于判断工件热处理后的淬透程度，并制订出相应的合理的工艺。
因此，对生产实践有一定的意义．但是临界直径的实验测定，需要制造一批不同直径的试样，-测定方法也比较繁杂．特5JJ是利用这种方法，由于检查部位的不同，往往所得的结果也不同，以致得到的结果之间相应没有可比性，所以实际生产中很少采用。
2．端淬法
该法为乔迈奈等于1938年建议采用的，因而国外常称为“Jominy'’端淬法．由于该法没有上述缺点，故被许多国家用作标准的淬透性试验，但各稍有改动．
试验时，将试样按规定的奥氏体化条件(应无氧化、脱碳及增碳)加热后迅速取出，放人试验装置中喷水冷却。
冷却完毕后，沿试样轴线方向两侧各磨去0．4mm，然后自离水冷端(直接喷水冷却的一端)1．5mm处开始测定硬度，绘出硬度与水冷端距离的关系曲线，这一曲线即所谓端淬曲线。
由于一种钢号的化学成分允许在一定范围内波动，因而在一般手册中经常给出的不是二条曲线，而是一条带。
它表示端淬曲线在此范围内波动，并称之为端淬曲线带。
因试样和冷却条件是固定的，所以试样上各点的冷却速度也是固定的。
这样端淬试验法就排除了试样的具体形状和冷却条件的影响，归结为冷却速度和淬火后硬度之间的关系。
有人测定了端淬试样离水冷端不同距离处冷至不同温度时的冷却速度。
因此，也可以把离水冷端不同距离标成冷却速度。
四、实验报告要求
1、说明实验目的
2、简述端淬法的实验原理和方法
3、绘制出45钢和35CrMo钢的淬透性曲线
4、说明钢的淬透性的实际意义。
