结构钢的淬透性曲线测定

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。

淬火后的试样沿圆柱表面纵向相对的两边磨去0.3—0.5毫米的深度，以获得相互平行的两个面，便于测定硬度。在磨制过程中要进行冷却，以免试样回火影响硬度测量。进行硬

度测量时试样要放在“V”型试样台上，沿试样磨成的平面中心线进行测量。由试样水冷端（即末端）起，每隔1.5毫米测量一个硬度，当硬度下降趋于平稳时可没隔3毫米测量一个硬度。一般测量至离水冷端30—40毫米处即可。用两个平面上测得地数据的算术平均值。然后以所测硬度为纵坐标，以距淬火端的距离为横坐标绘出淬透性曲线。

3、钢的淬透性曲线的应用：

（1）、计算及绘制某一直径钢材淬火后沿截面的硬度分布曲线。

首先测出该钢的淬透性曲线，如图5—4，然后再根据图5—5（a）或（b）查处当该钢材为某一直径时（100毫米以内）淬火后各部位与末端淬火试样各距离的硬度关系，从而查处淬火后该钢各部位的硬度值。

图5—4 淬透性曲线的制作

图5—5 不同直径的钢材淬火后，从表面至中心与末端淬火试样距试样末端各距离关系曲线a：为淬入缓动的水中b：为淬入缓动的油中

例：设实际淬火的某种钢材直径为50毫米，进行水淬根据上述方法由图5—5（a）或（b）于直径50毫米处引一水平线与表面曲线相交，焦点在横坐标下面的投影即为表面硬度相当于距末端1.5毫米处的硬度值，由图5—4可查得距末端1.5毫米处的硬度值为HRC57。同理可查出3/4、1/2及中心处相当于末端6毫米、9毫米及12.5毫米处的硬度值分别为HRC55、HRC50及HRC45。

根据以上各硬度值，可以作出直径为50毫米，经水淬的某种钢沿截面的硬度分布曲线如图（5—6），此曲线可供设计工作者参考。

（2）、计算钢材的临界淬透直径：

钢材的临界淬透直径是指钢在某冷却介质中所能淬透的最大直径。根据实验可知半马氏体的区的硬度仅与含碳量有关（图5—1）因此可根据钢的含碳量查得半马氏体的硬度值，再由钢的淬透性曲线查得半马氏体硬度距淬火试样末端的距离，再由图5—5查得临界直径。

例：45钢水淬由图5—4可查得半马氏体区硬度值为HRC42，由测得的淬透性曲线查得距淬火试样末端的距离约3毫米，再查表5—5（a），便可查得45钢在水中淬火时的临界淬火直径约为16毫米。

三、实验步骤：

1、根据末端淬透性试样的钢号确定淬火温度、保温时间后，将试样放在电炉内加热，到温后保温30分钟。

2、调整淬火支架，水柱自由高度65±5毫米，并熟悉整个操作程序。

3、淬火后按规定磨出试样的两个平面，并按规定进行硬度测量，作好记录。

4、绘制淬透性曲线。

四、实验报告要求：

1、记录实验用钢的钢号、加热温度、保温时间。

2、按规定测试硬度，并列表作好记录。

3、绘制淬透性曲线。

4、一个直径为25毫米的圆柱试样，绘出经水淬后，沿截面的硬度分布曲线。