淬透性的工程应用(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：

25

50 75 10

20 15 46 表面

3R/4 R/2

中心

0 1.5

3

4.5 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 -1

25 50 75 100

表面

3R/4

R/2

中心

a

圆棒直径/m m

495 440 330

220 165

105

55 41 30 25 21 16.5 14 10.5 9 8 6.5 5.5 4.5 3.4 2.2

2.4 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。可见，油淬不能满足要求，如水淬，则满足要求。如果水淬仍不能满足要求，则必须改用淬透性更好的材料。

3. 根据淬透性曲线确定钢的临界淬透直径

要确定钢的临界淬透直径，必须借助于三个图：①碳含量与半马氏体区硬度的关系图；②钢的淬透性曲线图；③确定淬透性的线解图（表示工件形状、工件尺寸、工件冷却速度、冷却介质、淬火加热温度、至半马氏体区和马氏体区的距离之间关系的线解图，可从相关手册查到）。首先根据钢的碳含量从图2中查出半马氏体区的硬度值，再利用钢的淬透性曲线求得与该硬度值对应的端淬试样上至水冷端的距离，最后利用确定淬透性的线解图，便可求出在某种淬火介质中应有的临界淬透直径。

图2 钢的淬火硬度与碳含量的关系

70 60 50 40

30 20 0.1

0.2 0.3 0.4 0.5

0.6

0.7

0.8

w c (%)

硬度H R C

⎪⎩⎪⎨⎧-----M

%505M %804M %903

M

%952

M

%9.991 马氏体量

图3 钢的淬透性曲线 a) 45Mn2钢 b) 40MnB 钢

a

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42

15

20

25 30 35 40 45 50 55 60 至水冷端的距离/mm

硬度H R C

b

1.5

4.5 72

48

30 36 24 18 15 12 9 6

3 0 27 21 42HRC

38HRC 45HRC 27HRC

30HRC

HRC 60 50 40

300

20 10

至水冷端距离/mm

{ 水淬 可以

油淬

不行 {