钢的淬透性影响因素
模具钢淬透性及淬火变形分析研究
收稿日期22作者简介寇元哲(),男,副教授。
文章编号:100124934(2010)0120055204模具钢淬透性及淬火变形分析研究寇元哲(甘肃畜牧工程职业技术学院 机械工程系,甘肃 武威 733006)摘 要:通过对影响模具钢淬透性因素和淬火变形的机理分析研究,指出模具钢的淬透性及淬火热处理变形的影响因素是十分复杂的问题。
在制定淬火热处理工艺时,应充分考虑工件的形状、钢中的碳含量,根据工件所要求的力学性能,合理选择淬火方法及冷却介质,防止变形及开裂,提高产品质量。
关键词:模具钢;淬透性;淬火变形;分析;研究中图分类号:T G 161 文献标识码:BAbstract :Thr ough anal yzing t he i nfl ue nci ng f act ors of t he ha rde na bili t y a nd t he mec ha nis mquenchi ng dis t orti on of t he die st eels ,i t was p oi nt ed out t ha t t his was an ext re mel y compli 2cat e d p r obl e m.Bef ore det er mi nat i on of t he que nchi ng p rocess ,t he wor kpiece s hap e and st eel ca r bon c ont e nt s houl d be f ull y consi de red.The quenc hi ng me t hod a nd cooli ng me di um s hould be c hos e n rati onall y accor di ng t o t he r equi red mec hanical p rope rti es of t he w or kpie ce t o p reve nt dist ort ion a nd f ract ure a nd t o i mp rove t he p roduct qualit y.K eyw or ds :die st eel ;har de na bil it y ;quenchi ng dist ort i on;a nal ysis ;res earc h0 引言模具材料的性能是由模具材料的成分和热处理后的组织所决定的。
钢的淬透性末端淬火试验
钢的耐热性评价
耐热性评价
末端淬火试验还可以用于评价钢的耐热性，即在高温下保持钢的性能的能力。耐热性对于在高温环境下工作的部 件非常重要。
耐热性影响因素
钢的耐热性受到合金元素、微观组织和热处理工艺的影响。了解这些因素有助于优化钢的性能，提高其在高温环 境下的稳定性和持久性。
对实际应用的指导意义
材料选择
淬火过程中的温度、时间和冷却速度等工艺参数 对淬透性有显著影响，通过优化这些参数，可以 提高钢的淬透性能。
05
试验结论
钢的淬透性评估
淬透性评估
通过末端淬火试验，可以评估钢的淬 透性，即钢在淬火过程中获得淬硬层 的深度。淬透性取决于钢的化学成分、 温度、冷却速度等因素。
影响因素
钢的淬透性受到多种因素的影响，如 合金元素、碳含量、热处理工艺等。 这些因素对钢的硬度和抗疲劳性能有 显著影响。
在比较不同钢种的淬透性时，应综合考虑其化学成分、纯 净度、显微组织等因素，以及其在不同温度和冷却速率下 的组织转变和相变行为。
02
试验原理
淬火原理
01
淬火是将钢加热至奥氏体化后迅 速冷却，使钢转变为马氏体或贝 氏体组织的热处理工艺。
02
通过淬火，可以提高钢的硬度和 耐磨性，同时使钢获得所需的机 械性能。
对试验数据进行整理、分析和处理，计算 淬透性指标，如Jominy淬透性值、KocksZimmerman曲线等，以评估钢的淬透性。
04
试验结果分析
淬透性曲线分析
淬透性曲线
淬透性曲线是描述钢在不同温度 和时间下淬火后硬度的变化曲线， 通过分析曲线可以了解钢的淬透 性能。
淬透性指标
淬透性指标包括临界淬火速率、 淬火温度范围等，这些指标可以 用来评估钢的淬透性能。
微量Cr元素对40Mn2轮体用钢淬透性的影响
用钢淬透性的影响
山推 履带底盘分公 司 （ 山东 ２ ２ ２ ） 马 强 ７ ０ ３ 王亚 琳 路 冰 刘灿灿 郭 静
支 重 轮 是 履 带 式 工 程 机 械 底 盘 件 的 重要 零 件
产中轮体硬化层深不稳定的情况时有发生。因此 ，
有 必要 对４ Ｍ ｎ 材料 的 淬透 性 进 行分 析 。有 关 文献 ０ ２ 中 研 究 了 微 量Ｃｒ ３ Ｍｎ 钢 淬透 性 的影 响 ，结 果 对 ５ Ｂ 表 明 ：Ｗ ． ％的范 围内 ，其 含量 变 化对 ３Ｍ ｎ ｃ ≤０２ ０ ５ Ｂ 的 淬透 性 有 较大 的影 响 ，Ｗ ＝ ．８ ０１ ％的３ Ｍ ｎ 钢 比 ５ Ｂ
司与钢厂结合选择了ｃ ｉ 、Ｓ 、Ｍｎ 等主要元素基本不 变的几个炉号进行试验 ，以此尽最大可能地消除其
他 元素 的 影 响 。 Ｗ 分 别为 ０１ ％左 右 、０１ ％左 右 ． ５ ． ０
化量以及炉体的 中心及水平变化量。热处理前后炉
壳径 向变化 量 见表 ２ 。
弓
表３ 炉体的中心及水平变化量
之一 ，４ Ｍｎ 钢是支重轮 常用材料 。支重轮在使用 ０ ２ 中要承受整机的重量 ，行走过程中需要较好的耐磨
性 能 和抗 变 形 能 力 ，为 了达 到 这一 性 能 要求 ，我 公
司所采用的热处理 工艺为轮体整体加热 、局部喷水 淬火工艺。在各参数一定的情况下，材料的淬透性
对 轮 体 的硬 化 层深 有 重要 的影 响 。 因此 ，如 何 稳 定 地保 证 材料 的 淬透 性是 控 制轮 体 硬化 层深 的关 键 。
３ ０
１ ～１
１２ — ０＿ ９ ２ １４ Ｏ． ９ ０．０８ ３ ０－７ ． ９ ０ｌ ０ ０．０ １ Ｏ． ０ ０１ ０．０ Ｏ１ ０．０１ ０． ０ ７
45、60Si2Mn钢的淬透性与淬硬性分析
45、60Si2Mn钢的淬透性与淬硬性分析摘要：淬硬性[1]是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度。
淬硬性主要与钢中碳的含量有关。
形状、尺寸相同的不同钢材淬火后，所获得的硬度值大小是不相同的。
可以根据所获得的最高硬度来进行淬硬性的比较，硬度越高的淬硬性越好，反之，硬度越低的淬硬性越差。
淬透性[1]是指钢材在理想条件下淬火所能获得的马氏体组织硬层深度的倾向。
淬透性是钢材固有的一种属性，它取决于钢的淬火临界冷速[1]的大小。
形状、尺寸相同的不同钢材，在相同条件下淬火后，它们所获得淬层深度是不相同的，淬硬层深度越深，我们就说他的淬透性越好。
相反，淬层深度越浅，它的淬透性越差。
本次综合实验研究在正常淬火条件下，45钢和60Si2Mn的硬度差别与变化，来对比不同钢种的淬硬性和淬透性的差别，通过金相组织的对比来说明影响45钢和60Si2Mn的淬透性和淬硬性的组织因素。
关键词：淬透性淬硬性含碳量临界冷却速度Research on Quenched and Hardenability Characteristics of 45 and 60Si2Mn Steels Abstract:Q uenching rigid means steel can reach the highest rigidity’s ability in normal quenching condition. Major in steel quenching rigid with carbon content. The same in different shapes, sizes steel quenching after hardness value is not the same size. According to the highest rigidity obtained to compare, the higher the better the quenching rigid, conversely, the lower the rigid quenching.Its quench-hardening ability means steel can obtain martensitic organizations of hard layer depth in ideal quenching conditions. Its quench-hardening ability is an attribute of the inherent steel, which depends on the steel quenching cooling rate of critical size. Under the same conditions after quenching, the same in different shapes, sizes steel, obtain differ depth is quenched. The depth of hardening layer, the better its quench-hardening ability, instead the shallow depth of quenching, its quench-hardening ability.This comprehensive experimental research on normal quenching condition,the difference of hardness change between 45 and 60Si2Mn , to contrast different kinds of rigid and its quench-hardening ability. Through comparison of metallographic organization to illustrate the influence of 45 steel 60Si2Mn and its quench-hardening ability and organizational factors of rigid.Keywords:Quenched Characteristic Hardenability characteristic Carbon content Critical cooling rate目录第一章绪论 (1)1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用 (1)1.1.1 45钢的工作条件及性能要求 (1)1.1.2 60Si2Mn的工作条件与性能要求 (1)1.2钢的热处理 (2)1.2.1调质钢的热处理 (2)1.2.2弹簧钢的热处理 (2)1.3合金元素在45、60Si2Mn中的作用 (3)1.3.1合金元素在45中的作用 (3)1.3.2合金元素在60Si2Mn中的作用 (3)1.4 本次实验目的 (3)第二章实验方案和实验过程 (4)2．1实验材料及设备 (4)2．1．1实验材料45、60Si2Mn的化学成分 (4)2．1．2实验设备 (4)2.2实验方案 (4)2.1.2钢的热处理工艺参数 (4)2.1.3实验过程 (4)2.3金相显微组织观察 (5)2.3.1金相组织的制备 (5)2.3.2 显微摄影 (5)第三章实验结果分析 (6)3．1实验结果 (6)3.1．1硬度值记录 (6)3．1．2实验试样金相组织照片 (6)3．2 45、60Si2Mn淬火后组织分析 (7)3．3 45、60Si2Mn淬硬性和淬透性分析 (7)第四章实验结论 (9)参考文献 (10)第一章绪论1.1 45、60Si2Mn的综合性能和应用1.1.1 45钢的工作条件及性能要求通常将经过淬火和高温回火处理而使用的结构钢成为调质钢。
材料工程基础第三、四章习题答案
1、何为冷变形、热变形和温变形？冷变形：温度低于回复温度，变形过程只有加工硬化无回复和再结晶。
热变形：温度在再结晶温度以上，变形产生的加工硬化被再结晶抵消，变形后具有再结晶等轴晶粒组织，而无加工硬化痕迹。
温变形：金属材料在高于回复温度但低于再结晶开始温度的温度范围内进行的塑性变形过程。
2、简述金属的可锻性及其影响因素。
可锻性：指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。
它包括在热态或冷态下能够进行锤锻，轧制，拉伸，挤压等加工。
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
(1)内在因素(a)化学成分:不同化学成分的金属其可锻性不同；(b)合金组织:金属内部组织结构不同，其可锻性差别很大。
(2)外在因素(a)变形温度:系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。
温度过高:过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。
温度过低：变形抗力↑－难锻，开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时，所产生的应力大小和性质（压应力或拉应力）不同。
3、自由锻和模锻的定义及其特点是什么？自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。
1、自由锻锻件的精度不高，形状简单，其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证，主要用于单件、小批量生产。
2、对于大型机特大型锻件的制造，自由锻仍是唯一有效的方法。
3、自由锻对锻工的技术水平要求高，劳动条件差，生产效率低。
模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
模锻具有如下特点：(1)生产效率高。
劳动强度低。
(2)锻件成形靠模膛控制，可锻出形状复杂、尺寸准确，更接近于成品的锻件，且锻造流线比较完整，有利于提高零件的力学性能和使用寿命。
(3)锻件表面光洁，尺寸精度高，加工余量小，节约材料和切削加工工时。
(4)操作简便，质量易于控制，生产过程易实现机械化、自动化。
淬透性的概念(精)
金属材料与热处理课程
淬透性
主讲教师：雷伟斌
西安航空职业技术学院
•职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
淬透性
概念：钢被淬透的能力，或者说淬火时钢获得 M 的 能力。 说明：同一工件淬火冷却时，表面与心部淬火冷却速 度不同，表面与心部均可获得 M体组织即为淬透，否则
未淬透。
淬透性大小：用在一定条件下，淬火获得的淬透层的 深度表示。
金属材料与热处理
•职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
淬透性
概念：系指淬火时获得马氏体的难易程度；
影响因素：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， 淬透性是钢材本身固有的一个属性。
淬硬性
概念是钢淬火后获得马氏体的最高硬度。
金属材料与热处理
钢的淬透性测定
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。
淬透性与淬硬性(精)
②在油淬“表面”栏的35mm处引垂线，与端淬曲线分别交于 48HRC和58HRC。这表明直径为35mm的40Cr钢棒料油淬后，表面硬 度为48HRC～58HRC，可满足表面硬度>45HRC的要求。故该工件可 选用40Cr钢。
45钢与45Cr钢的淬透性曲线
45钢
40Cr钢
2) 预测工件淬火后硬度分布
碳化物形成元素只有溶入奥氏体才可起增大淬透性的作用，若存在于碳 化物中则反而起降低淬透性的作用。 (2)奥氏体晶粒度和成分均匀程度同样加热条件下，奥氏体晶粒越大，成 分越均匀，则过冷奥氏体越稳定，故淬透性越好。
(3)未溶第二相的影响钢中未溶碳化物、氮化物等与奥氏体的交界处是珠 光体、贝氏体择优形核地点，可促进珠光体、贝氏体形核，降低过冷奥 氏体的稳定性，故降低淬透性；此外，未溶碳、氮化物还会阻碍奥氏体 晶粒长大，也对淬透性有降低作用。 此外，形变和应力场等对钢的淬透性也有影响。
(2)淬透性与实际淬透层深度的关系
• 实际淬透层深度(常简称为淬透深度或淬硬(层)深度)与淬透性之间有密 切关系，但又有着重要的区别。
• 实际淬透深度是指在实际具体条件下获得的马氏体层深度，对试样尺 寸、形状及冷却条件等没有要求，其值是随条件变化而变化的。而淬 透性反映的是标准条件下的淬透深度，其值是固定的，所用试样尺寸、 形状及冷却条件等都要求处在标准状态。 例如，45钢在标准条件下的淬透深度约为l5mm，而同样试样在20℃、 5％(质量分数)食盐水中的淬透深度可达21mm，在油中的淬透深度却不 到l0mm。
1)根据端淬曲线合理选用钢材，以满足心部硬度的要求。
例如：某直径为35mm圆柱形工件，要求油淬(H=0．4)后表面硬度 >45HRC，心部硬度>32HRC，可否选用40Cr?
淬硬性、淬透性的概念及影响因素(精)
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硬性、淬透性概念及影响因素主讲教师：***西安航空职业技术学院淬硬性、淬透性概念及影响因素一、淬硬性淬硬性表示钢淬火时的硬化能力，是指钢在淬成马氏体时所能够达到的最高硬度，它主要取决于钢的碳含量，确切地说，取决于淬火加热时奥氏体中的碳含量，与合金元素关系不大。
奥氏体中固溶的碳含量越高，淬火后马氏体的硬度也越高，如图1所示。
图1 钢的淬火硬度与碳含量的关系 二、淬透性1．淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图2a ）。
如果钢的淬火临界冷却速度v c 较小，工件截面上各点的冷速都大于淬火临界冷却速度，工件从表层到心部就都能获得马氏体，称之为“淬透”。
如果钢的淬火临界冷却速度较大，工件表层冷速大于淬火临界冷却速度，而从表层下某处开始冷速低于淬火临界冷却速度，则表层获得马氏体，心部不能得到全马氏体或根本得不到马氏体，此时工件的硬度便较低，称之为“未淬透”。
通常，我们将未淬透的工件上具有高硬度马氏体组织的这一层称为“淬硬层”（图2b ）。
可见，在工件尺寸和淬图2 零件截面上各处的冷却速度与未淬透区示意图A 1 v 中心 M s V c V 表面 表面 表面 中心 淬硬层未淬硬区 冷却速度 v c ba火规范一定时，因钢种不同，淬火临界冷却速度不同，就会得到不同的结果，有的淬硬层深，有的淬硬层浅，有的能淬透，有的不能淬透。
所谓钢的淬透性，就是指钢在淬火时获得马氏体的难易程度，是钢本身的固有属性，它取决于钢的淬火临界冷却速度的大小，也就是钢的过冷奥氏体的稳定性，而与冷却速度、工件尺寸大小等外部因素无关。
通常可以用标准试样在一定的条件下淬火能够淬硬的深度或能够全部淬透的最大直径来表示。
应当指出，钢的淬透性与工件的淬透深度之间虽有密切关系，但不能混为同一个概念。
例如有两个尺寸不同的工件，分别选用不同的钢种来制造，在淬火后可能出现这样的情况：尺寸小的工件，虽然选用的是淬透性低的钢，但却淬硬层较深或完全淬透；而尺寸大的工件，即使选用的是淬透性高的钢，但却淬硬层较浅。
钢末端淬透性检验的影响因素
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。
热处理基础知识问与答4
热处理基础知识问与答480、什么是马氏体相变塑性现象？何谓“TRIR”钢及它的性能特点是什么？答：金属及合金在相变过程中，塑性增加，往往低于母相屈服极限的条件下，即发生了塑性变形，称之为相变塑性。
利用马氏体相变塑性设计出几种Ma高于室温而Ms低于室温的钢，他们在常温下形变时，会诱发形成M，M转变反过来又诱发塑性提高，这种钢兼有很高的强度和塑形，故称为相变诱发塑性（TRIR）钢。
81、简述激光热处理的原理和优点是什么答：激光淬火技术，又称激光相变硬化，是利用聚焦后的激光束照射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料快速导热作用，是表层快速冷却到马氏体相变点以下，获得淬硬层。
优点：与感应加热淬火相比，使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形更小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，激光淬火可使工件表层0.1-1.0mm范围内的组织结构和性能发生明显变化。
82、淬火态钢中常见的马氏体有哪几种类型?形成条件是什么?分别指出其亚结构和性能特点。
答：主要形态板条马氏体，片状马氏体。
奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于A中的含碳量，含碳量<0.6%的为板条马氏体，含碳量在0.6-1.0%之间为板条和针状混合的M，>1%的为针状马氏体。
板条马氏体的亚结构主要由高密度的位错组成，并存在条间A。
板条马氏体具有较高的强度和硬度，而且塑性任性也好。
片状马氏体的亚结构主要由互相平行的细小孪晶组成，并集中在M片的中央部分，具有高硬度，脆性大。
83、淬火态钢中常见的马氏体形态有哪几种？分别说出它们的亚结构。
板条、片（针）状；位错、孪晶84、晶体中的位错有两种基本类型？位错在晶体中主要运动方式有哪两种？刃、螺；滑移、攀移85、零件失效的主要形式分为哪四大类？答：材料的变形，断裂，磨损和腐蚀。
86、对高碳钢实施球化退火工艺的目的是什么?试画出等温球化退火的工艺曲线。
影响钢材淬透性的因素
影响钢材淬透性的因素
影响钢材淬透性的主要因素有：钢材的化学成分、淬火加热温度、冷却介质的特性、冷却的方式方法、零件的形状尺寸以及加热方式等。
(1)钢材的化学成分是影响淬透性最重要的因素之一。
凡是在钢中引起“c”曲线右移或左移的合金元素，都对淬适性有着极大的影响。
使“c”曲线右移的元素将提高钢的淬透性；使“c”曲线左移的元素将降低钢的淬透性。
如45钢与40Cr钢，其含碳量差不多，但，由于前者不含铬元素，后者含铬元素约1％，在同等的热处理条件下，它们的淬透性就显然不同，45钢只能淬远3．5—9．5毫米，而40Cr钢可淬透25-32毫米。
(2)热处理冷却介质的冷却特性和冷却速度，对钢的淬透性也有很大影响。
冷却速度快的，淬透性就提高，冷却速度但的，淬透性就降低。
例如45钢在水中冷却和在油中冷却，其淬透性就不同，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。
(3)零件的形状尺寸、加热温度、冷却方式等，在不同程度上都影响着钢的淬透性。
形状尺寸小、加热温度高，连续冷却等都能在一定程度上提高淬透性；而形状尺寸大、加热温度低、等温冷却等却能使淬透性下降。
(4)加热的方式也会影响淬透性，在实际操作中这是很重要的，我们往往容易忽视这一点。
因为加热方式不同，产生的加热效果也不同。
例如用箱式电炉就比盐浴炉产生的氧化、脱碳现象严重，就会降低淬透性。
【本资料由“浙江省奉化市瑞亞机械配件厂”提供】。
浅析钢的淬透性和淬硬性
科学与信息化2021年6月下
a ）亚共析碳钢时间（s ）
时间（s ）时间（s ）b ）共析碳钢
c ）过共析碳钢
图1 非共析钢和共析钢的TTT图比较
奥氏体化温度的影响
提高奥氏体化温度将使奥氏体晶粒长大，奥氏体成分更均匀，从而抑制珠光体或贝氏体的形核率，降低了临界淬火速度，可适当提高钢的淬透性。
钢种未溶第二项的影响钢中未溶入奥氏体的碳化物、氮化物及其他非金属夹杂物，由于促进珠光体、贝氏体等相变形核，从而使钢的淬透性钢的原始组织的影响
钢的原始组织中，由于珠光体的类型（片状或粒状）及弥散度的不同，在奥氏体化时，将会影响到奥氏体的均匀性，从而影响到钢的淬透性。
碳化物愈细小，溶入奥氏体愈迅速，从而有利于提高钢的淬透性，粗大的奥氏体晶粒能使等温冷却TTT 曲线右移，降低了钢的临界冷却速度。
但晶粒粗大将增大钢在淬火时的变形、开裂倾向和降低韧性。
在相同冷却速度条件下，奥氏体成分越均匀，珠光体的形核率就越低，转变的孕育期增长，等温冷却TTT 曲线右移，临界冷却速度减慢，钢的淬透性越高[1]。
图2 淬火试样断面上马氏体量和硬度的变化
钢的淬透性取决于其临界冷却速度的高低，而淬硬性主要取决于钢的含碳量，它们之间没有必然关系。
但淬硬性与淬透性成正比关系，淬硬性低的钢其淬透性差。
参考文献
[1] 程正翠.钢淬透性和淬硬性的教学实践[J].教育教学论坛,2019 (30):155-156.。
在机械设计中如何考虑钢的淬透性
在机械设计中如何考虑钢的淬透性【摘要】分析了钢的淬透性，在机械设计中需充分考虑，是钢力学性能的重要影响因素之一，是正确制定热处理工艺的依据。
【关键词】机械设计；钢的淬透性；合理选材；热处理工艺1 充分认识钢的淬透性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（又叫可淬性）。
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（主要是钢的化学成分）都可以提高钢的淬透性。
例如，合金钢的淬透性好于碳钢。
获得的淬硬层越深，说明钢的淬透性越好。
如果淬硬层深度达到心部，则说明该钢全部淬透。
一般规定：钢在淬火后由钢的表面至内部马氏体组织占50%处的距离为淬硬层深度（又叫淬透层的深度），最近也有新观点认为，在淬火钢中存在50%不同的非马氏体组织时钢的机械性能会有很大差异，因而建议用90%马氏体作为淬透性的判据。
不能把钢的淬透性和具体条件下具体零件的淬透层深度混为一谈。
在同样奥氏体化条件下，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深度相同。
同一种钢材制的零件，如果尺寸、形状等不同，可能有效淬透深度在油中的反而比在水中的为大。
因此，谈具体有效淬透层深度时，必须考虑零件的形状、尺寸和冷却介质等的影响。
2 淬透性对钢力学性能的影响淬透性对钢的机械性能影响很大。
一个零件如果淬透了，不论是淬火后还是淬火+回火后，整个截面各处性能是均匀一致的。
但是如果未淬透，则截面各处的组织和性能不均匀，未淬透部分的力学性能，尤其是σs和αk值明显下降。
淬火不完全程度愈大时，淬火钢的屈强比愈小。
对于不允许出现塑性变形的零件，一般都希望屈强比高些，以尽量提高材料强度的利用率，要求这类零件淬透程度要大。
钢的淬透性越小，零件的淬硬层越浅，未淬透部分的比例越大，零件承受载荷的能力大大下降。
淬火钢中马氏体量愈多时，回火后钢的疲劳极限愈高。
3 钢的淬透性评定准确评定钢的淬透性，为合理选材和制定热处理工艺提供依据。
常见元素对钢性能的影响
普通钢中硅的含量范围在0.17~0.37%。
铬是碳化物形成元素。
它形成硬的碳化物Cr7C3和Cr23C6，另一方面还可以与碳形成复合碳化物。
所有这些碳化物都比初始的渗碳体硬。
作为铁素体形成元素，铬降低了A4温度并提高A3温度，因此以γ-相为代价稳定了α-相。
如果在纯铁中加入大于11%的铬，那么γ-相会全部消失。
4.铬Cr铬的主要作用：在钢中含足够的碳时铬提高钢的硬度，含1%碳的低铬钢是非常硬的；在低碳钢中加入的铬能够提高强度但延展性有所降低；铬提高钢的高温强度；铬提供中等淬透性；在高碳钢中，铬改善耐磨性能；当加入大量的铬，直到25%时，由于在钢的表面形成保护性的氧化物层而改善耐腐蚀能力；与镍元素等配合能提高抗氧化性和钢的热强性，并进一步提高抗腐蚀性；铬促进晶粒长大，导致钢的脆性增加。
铬是结构钢、工具钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢中应用很广的元素。
铬在一些钢和合金中的含量范围：铬钢0.30~1.60%，奥氏体铬-镍不锈钢15.0~30.0%，马氏体铬钢4.0~18.0%，铁索体铬钢10.5~27.0%，沉淀硬化钢12.2~18.0%，5.钨W钨是非常强的碳化物形成元素。
它形成非常硬而又稳定的碳化物W2C、WC 和复合碳化物Fe4W2C。
这些碳化物溶解很慢并且只在很高的温度溶解。
因此钨是工具钢的重要成分，尤其是高速工具钢。
在这些钢中，钨显著地提高二次硬化后的硬度。
作为铁素体形成元素，钨降低A4温度而提高A3温度。
钨的主要作用：钨抑制晶粒长大并因此有晶粒细化的作用；钨减少在热加工和热处理过程中的脱碳；钨提高耐磨性；它提高淬火及回火钢的高温硬度；在一些高温合金中，钨提高蠕变强度；钨对淬透性的贡献是非常重要的；钨限制回火软化，含钨的钢加热到600~700℃碳化物仍不会沉淀，从而避免了钢的软化。
是高速工具钢、合金工具钢中应用较多的元素之一。
对钢抗氧化性不利。
钨在一些钢中的含量范围：钨-铬钢1.75%，高速工具钢1.15~21.0%，热作工具钢0~19.0%，冷作工具钢0~2.0%，抗冲击钢0~3.0%.6.钼Mo钼是强的碳化物形成元素。
热处理习题及答案
热处理习题及答案1.何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？试说明热处理同其它工艺过程的关系及其在机械制造中的地位和作用。
答：（1）为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。
（2）热处理包括普通热处理和表面热处理；普通热处理里面包括退火、正火、淬火和回火，表面热处理包括表面淬火和化学热处理，表面淬火包括火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火，化学热处理包括渗碳、渗氮和碳氮共渗等。
（3）热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。
一个毛坯件经过预备热处理，然后进行切削加工，再经过最终热处理，经过精加工，最后装配成为零件。
热处理在机械制造中具有重要的地位和作用，适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶十几个。
此外，通过热处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
2.解释下列名词：1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；答：（1）起始晶粒度：是指在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。
（2）实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。
（3）本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10℃保温足够时间（3-8小时）后测定的钢中晶粒的大小。
2）珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；答：珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。
索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。
马氏体：碳在α-fe中的过饱和固溶体。
3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；答：奥氏体: 碳在中形成的间隙固溶体.过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
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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.。