工具钢的种类
碳素工具钢编号、性能及用途
碳素工具钢中碳的质量分数在0.65~1.35%范围，属于高碳钢。
牌号表示:TXX XX表示钢中碳的平均含量的千分之几，比如：T8，表示平均碳含量为0.8%的碳素工具钢。都是优质钢，质量更高时，通常在后面再加符号A，称为高级优质---
成分特点：碳含量=0.65~1.35%，S、P杂质低。
性能特点:强度\硬度高,耐磨性好T 12 T10 为充分发挥其性能特点，必须进行热处理才能正常使用。
2、低合金刃具钢
先介绍碳素刃具钢：碳素刃具钢是含碳0.65%-1.30%的碳钢。如T7,T8,T12和T7A,T8A,T10A,T12A等。热处理为球化退火,淬火和低温回火。碳素刃具钢价格便宜,加工性能良好,热处理后可获得高的硬度和耐磨性,广泛地用于制造各种工具,模具,但是,碳素刃具钢也有很多弱点,如淬透性差,热处理变形大,回火抗力低,红硬性差等。
（1）成分特点
在碳素钢刃具钢的基础上,加入一些合金元素,其含量少于5%,称为低合金刃具钢。低合金刃具钢的含碳量在0.85%-1.5%之间,常用的合金元素有Si,Cr,Mn,W,V,低合金刃具钢的最终热处理为淬火及低温回火。
（2）热处理特点：
常用的低合金刃具钢有9SiCr,CrWMn,Cr06等。
3、高速钢
（1）成分特点（2）组织特点（3）热处理特点（4）性能
高速钢是一种适于制造高速切削刀具的高碳高合金工具钢,当切削温度高于600度左右时,硬度无明显下降,仍然能保持良好的切削性能,因此又称其为”锋钢”。高速钢的含碳量再0.7%-1.65%,钢中含W、Mo、Cr、V、CO等合金元素,其总量超过10%。合金元素的作用P152。由于钢含碳量较高,而且含有大量合金元素,其铸态坯料组织中具有鱼骨胳状碳化物。只能用锻造的方法将其打碎,并使其分布均匀。热处理为退火,淬火(后回火550-570度三次)。常用钢种有W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2。
二、模具钢
用于制造冷作模具和热作模具的钢种,通常称为模具钢。
1、冷作模具钢
冷作模具钢是用来制造在冷态下使金属变形的模具钢种,如冷冲模,冷镦模,为了保证模具经过热处理后获得高硬度和高耐磨性,冷作模具钢含有比较高的碳量,此外,还加入一定量的合金元素如Cr,Mn,Si,W,Mo,V等。热处理工艺为球化退火,淬火后回火。
2、热作模具钢
热作模具是在受热状态下对金属进行变形加工的一种模具,如热锻模,热挤压模,告诉锻模等。热作模具钢是在受热和冷却的条件下工作,同时受热应力和机械应力的作用。因此,热作模具钢要具备较高的强度,韧性,高温耐磨性及热稳定性,并应有良好的抗热疲劳性能。热作模具钢采用中碳合金钢,含碳量≤0.5%,加入的合金元素有Cr,Ni,Mn,Si,Mo,W,V等。热作模具钢的预先热处理或等温退火,最终热处理为淬火,高温回火。常用钢种有5CrNiMo,5CrMnMo。
三、量具钢
量具钢是用来制造各种测量工具的钢。量具是计量尺寸的,必须具有精确而稳定的尺寸,因此,量具用钢应有高硬度高耐磨性和稳定的尺寸。量具钢没有专门用钢,前面介绍的工具钢,滚动轴承钢
均可用来制作量具。量具的预先热处理与一般刃具钢相同,进行球化退火。最终热处理(淬火及回火)有些区别,因为量具热处理时重要的是保证尺寸稳定性。因此,应在淬火以后安排一次-80度左右的冷处理,消除残余奥氏体组织,冷处理后进行一次140-160度低温回火,得到回火马氏体和弥散碳化物组织。
参考资料：我的心血
粉末高速工具钢
粉末高速工具钢 杨秋 （(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院阜新123000） 摘要:粉末高速钢是通过特殊方法把高速钢微细粉末成形并烧结而制成的高速钢材产品，简称PM HSS。粉末高速钢具有碳化物颗粒细小、夹杂物含量少、分布均匀等的显微组织特点，使高速钢的抗弯强度、硬度和切削性能得到了显著提高。 关键词:综述；粉末高速钢；研究趋势；进展 1 PM HSS钢种开发 2．1第一代PM HSs 上世纪70年代工业化生产的PM Hss由美国Crucible厂和瑞典Stora厂(现属法国Erasteel公司)相继投产，此为第一代的PM粉末高速工具钢HSS。第一代PM HSS生产者使用1-2 t的中间钢包，其钢材夹杂物含量相当电弧炉+U'钢包精炼钢的水平，但是第一代PMHSS的抗弯强度较普通熔炼高速钢提高了约1倍。 2．2第二代PM HSS 继第一代PM HSS之后，各生产厂对设备和生产工艺进行了改进和更新，谓ESH技术就是带有电渣加热和吹Ar设备的中间钢包系统，2个石墨电极浸入碱性电渣内。电流通过钢水表面的活性渣产生热量，可保证3 h内高速钢钢水雾化过程中温度稳定，又可使钢水脱硫、脱氧。同时自钢包底吹Ar搅拌，使中间钢包钢水温度均匀化，又促进钢水净化反应。采用ESH方法生产的PM HSS称为第二代PMHSS，其产品商标也改为ASP2000系列(如ASP 2030，以前第一代称ASP 30)，它比第一代的PM HSS钢材更为纯净，非金属夹杂物含量可减少90％，淬回火后的钢材韧性可提高20％。钢材的质量和性能对化学成分的波动非常敏感，通常要求成分的波动范围愈小愈好。第二代钢较第一代钢达到了更高的技术水平，成分波动范围比第一代缩小近50％。此外，第二代PMHSS ASP 2000系列钢材的纵向与横向抗弯强度相差较小约为22％-32％，而普通熔炼HSS(M2、M42)的相应值达200％以上，并随钢材直径而变化，直径愈大，纵向和横向抗弯强度相差值也愈大。这一点正是大尺寸、高应力刀具使用PM HSS的理由之一。 2.3第三代PM HSS
丝杆计算方法
1、水平直线运动轴： *μ·W·P B T L= 2π·R·η（N·M） 式 P B：滚珠丝杆螺距（m） μ：摩擦系数 η：传动系数的效率 1/R：减速比 W:工作台及工件重量（KG） 2、垂直直线运动轴： *（W-W C）P B T L= 2π·R·η（N·M） 式 W C：配重块重量（KG） 3、旋转轴运动： T1 T L= R·η（N·M） 式 T1：负载转矩（N·M） 二：负载惯量计算 与负载转矩不同的是，只通过计算即可得到负载惯量的准确数值。不管是直线运动还是旋转运动，对所有由电机驱动的运动部件的惯量分别计算，并按照规则相加即可得到负载惯量。由以下基本公式就能得到几乎所有情况下的负载惯量。 1、柱体的惯量 ） 由下式计算有中心轴的援助体的惯量。如滚珠丝杆，齿轮等。 πγD4L （kg·cm·sec2）或πγ·L·D4（KG·M2） J K= 32*980 J K= 32 式γ：密度（KG/CM3）铁：γ〧*10-3KG/CM3=*103KG/M3 铝：γ〧*10-3KG/CM3=*103KG/M3 JK：惯量（KG·CM·SEC2）（KG·M2） D：圆柱体直径（CM）·（M） L：圆柱体长度（CM ）·（M） 2、运动体的惯量
用下式计算诸如工作台、工件等部件的惯量 W P B J L1= 980 2π （KG ·CM ·SEC 2） P B 2 =W 2π （KG ·M 2） 式中：W ：直线运动体的重量（KG ） PB ：以直线方向电机每转移动量（cm ）或（m ） 3、 有变速机构时折算到电机轴上的惯量 1、 KG ·CN ：齿轮齿数 Z 1 2 JL1= Z 2 *J 0 （KG ·CM ·SEC 2）（KG ·M 2） 三、运转功率及加速功率计算 在电机选用中，除惯量、转矩之外，另一个注意事项即是电机功率计算。一般可按下式求得。 1、 转功率计算 2π·Nm ·T L P 0= 60 （W ） 式中：P 0：运转功率（W ） Nm ：电机运行速度（rpm ） T L ：负载转矩（N ·M ） 2、 速功率计算 2π·N m 2 J L Pa= 60 Ta 式 Pa ：加速功率 （W ） Nm ：电机运行速度（rpm ） J l ：负载惯性 （KG ·M 2） Ta ：加速时间常数（sec ）
高速工具钢国家标准的变化_王开远
高速工具钢国家标准的变化 王开远 辽宁五一八内燃机配件公司 高速工具钢是高碳合金钢,主要合金元素有钨、铬、钼、钴、铝等,属于莱氏体型钢种。组织中含有的大量碳化物使高速工具钢具有高红硬性、硬度和耐磨性。自1900年问世以来,高速钢一直是以制造金属切削刀具著称。随着科学技术飞速发展,高速钢的应用范围不断扩大。从60年代开始,日本以汽车、自行车工业为中心,试用高速钢做模具取得成功,现在生产的高速钢约有15%用于制造模具。因此,目前高速工具钢不仅用于制造高效率切削刀具,如铣刀、铰刀、拉刀、插齿刀及钻头等,而且被用于制造各种模具。主要是用来制造冷挤压模具及冷墩压模具等冷作模具,特别是钨钼系高速钢比钨系高速钢韧性更加优越,更适合作为模具钢使用。其中,钨系W18Cr4V钢和钨钼系W6Mo5Cr4V2两个牌号是我国目前使用最广泛的高速钢。新修订发布的GB/ T9943-2008 高速工具钢 是GB/T9943-1988 高速工具钢棒技术条件 的代替版本,其所规定的钢材外形尺寸及允许偏差、技术要求等适用于截面尺寸不大于250mm的热轧、锻制、冷拉等高速钢棒、盘条及银亮钢棒等。与1988年旧版标准相比,主要有以下几点变化: (1)标准适用范围扩大 1988年版标准只适用于高速钢棒材,而2008年新版标准,不仅适用于圆钢、方钢、扁钢、六角钢等棒材,还适用于盘条。标准所适用的钢材截面尺寸也由原来的不大于120mm修改为不大于250mm。因此,新标准的适用范围,不论是在所适用的钢种上还是所适用的钢材截面尺寸上都比旧标准大。 (2)修改了标准名称 由于本标准的适用范围发生变化,因此标准名称由 高速工具钢棒技术条件 修改为 高速工具钢 ,名称更加精练。 (3)增加了订货内容要求 高速工具钢的订货内容包括:标准编号、产品名称、牌号、截面形状、尺寸与外形、重量或数量、交货状态、特殊要求等。 (4)增加了对高速钢的分类 以前,高速钢的分类没有统一标准,比较混乱。为规范钢材的分类,便于对不同类别高速钢的管理,新增了钢材分类一章。高速工具钢按化学成分,分为钨系高速工具钢和钨钼系高速工具钢两种基本系列。新标准给出的9个牌号中,W18Cr4V、W12Cr4V5Co5钢是钨系高速工具钢,其余牌号全部为钨钼系高速工具钢。典型牌号W18C r4V钢热处理硬度可达63-66HRC,抗弯强度可达3500MPa,耐磨性好。W6Mo5Cr4V2钢是钨钼系高速工具钢的典型牌号,也是目前国内使用比例较高的高速工具钢之一。按性能分类,可分为低合金高速工具钢、普通高速工具钢、高性能高速工具钢。高性能高速工具钢具有更好的硬度和热硬性,是通过改变高速钢化学成分、提高性能而发展起来的新品种,切削温度达650 时,硬度仍可保持在60HRC以上,耐用性是普通高速钢的1.5-3倍。 (5)尺寸、外形及允许偏差 新标准要求钢材的尺寸、外形及允许偏差应符合相应标准,并在合同中注明组别。需要指出的是,新标准不再单独给出剥皮钢的尺寸偏差。因为在GB/T3207-2008 银亮钢 标准中已包含了对剥皮钢尺寸、外形及允许偏差的规定。另外,由于GB/T911 -2004 热轧工具钢扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差 及GB/T16761-1997 锻制工具钢扁钢尺寸、外形、重量及允许偏差 标准已分别与GB/T702-2008和GB/T908-2008合并,因此,热轧和锻制工具钢扁钢的尺寸、外形及允许偏差也分别按GB/T702和GB/T908执行。 (6)技术要求 牌号及化学成分 新标准共规定了19个牌号及其化学成分,并对应给出了每个牌号的统一数字代号。我国高速工具钢牌号与国际标准牌号的对照见表1。 与旧标准相比,删去了已经淘汰的W18Cr4VCo5及W18Cr4V2Co8两个牌号、增加了7个新牌号,并根据GB/T17616 1998 钢铁及合金牌号统一代号体系 增加了钢材统一数字代号,而与旧标准相同的12个牌号中,有8个牌号的化学成分发生了变化,如表2所示。增加的7个牌号及对应的化学成分见 收稿日期:2010年3月
TBI滚珠丝杠选型计算举例
深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例 选取的滚珠丝杠转动系统为： 磨制丝杠(右旋) 轴承到螺母间距离(临界长度) l = 1200mm n = 1200mm 固定端轴承到螺母间距离 L k 设计后丝杠总长 = 1600mm 最大行程 = 1200mm = 14（m/min） 工作台最高移动速度 V man = 24000工作小时。 寿命定为 L h μ= 0.1 （摩擦系数） = 1800 （r/min） 电机最高转速 n max 定位精度： 最大行程内行程误差 = 0.035mm 300mm行程内行程误差 = 0.02mm 失位量 = 0.045mm 支承方式为(固定—支承) W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量） g=9.8m/sec2(重力加速度) I=1 (电机至丝杠的传动比) Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力)
F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） F w --- 摩擦阻力（N） 从已知条件得丝杠编号： 此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰式双螺磨制丝杠） 从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠 FDG_-_X_R-_-P5-1600X____ 计算选定编号 导程 = 14000/18000≈7.7mm 平均转速 平均载荷
时间寿命与回转寿命 =24000×266×60 =383040000转次 额定动载荷 以普通运动时确定fw 取 1.4 得：额定动载荷 C a ≥39673N 以C a 值从FDG 系列表及（丝杠直径和导程、丝杠长度表） 中查出适合的类型为： 公称直径： d 0=40mm 丝杠底径： d 0=33.9mm 导程：P ho =10mm 循环圈数：4.5 额定动载荷为：48244N 。 丝杠编号： FDG 40 × 10R - P5 - 4.5 - 1600 × ____ 预紧载荷 F ao = F max /3=11000/3 ≈ 3666 N 丝杠螺纹长度 L u =L 1-2L e L 1=L u +2L e =1200+2×40=1280mm 丝杠螺纹长度不得小于1280mm 加上螺母总长一半84mm(从系列表中查出螺母总长168mm)。 得丝杠螺纹长度 ≥ 1364m。
钢的淬透性曲线的测定
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。 3. 用洛氏硬度计从试样末端起每隔1.5mm 测其硬度值。当硬度值下降趋于平稳时，可每隔3mm 测量一次。一般约测到40—50mm 处 4. 根据实验测得的数据，绘制硬度值（纵坐标）与水冷端距离（横坐标） 曲线，即钢的淬透性曲线，如图3-2所示。由于材料的化学成分有一定的波动，硬度值也在一定范围内变化，因此淬透性曲线通常为淬透性带。 至水冷端距离：mm 含碳量：％ 图3-2 淬透性曲线 图 3-3 含碳量与半马氏体硬度的关系 钢的淬透性以“d HRC J ”表示。其中J 表示末端淬透性试验，d 表示距试样末端的距离，HRC 是指在距离d 处所测得的硬度值（即指该钢的半马氏体硬度)。末端淬火实验测得的淬透性曲线并不能直接用来确定钢的临界直径。而临界直径又是衡量钢的淬透性的重要标准。为此，还需借助其它图表进行换算。 5. 根据实验测得的d 值，再利用图3-4，查出钢的实际淬火临界直径D 临。 图3-4是圆棒700oC 时，在水中和油中淬火时，其截面不同位置与端淬距离的关系图。
解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、 回火
解析W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢的淬火、回火 W7Mo4Cr4V2Co5钢钨钼系含钴高速工具钢淬火、回火硬度66～68HRC，抗弯强度2500～3000MPa，冲击吸收功A ku＞0.23～0.35J,600℃时的硬度54HRC。 退火规范退火温度730～840℃，退火硬度≤269HBS。 推荐淬火、回火规范淬火温度盐浴炉1180～1200℃、箱式炉1190～1210℃淬火剂为油，回火温度530～550℃，硬度≥66HRC。 W7Mo4Cr4V2Co5钢是钨钼系含钴高速工具钢，简写代号7-4-4-2-5，由于其含4.75%～5.75%（质量分数）的钴，从而提高了钢的高温硬度和红硬性，在较高的温度下切削时刀具不变形，而且耐磨性好。该钢的缺点是磨削性差。 为满足切削过程中，刀具线速度达80m/min，刀刃温度高达600℃，刀具硬度大于60HRC的要求，在高碳钢中加入大量W、Mo、Cr、V等合金元素而获得高速钢，W和Mn可提高钢的热硬性，在回火温度5800～600℃时，W、Mo析出并生成Mo2C和W2C，发生二次硬化现象，钢的硬度不仅不下降，反而升高。 供货状态及硬度退火态，硬度269HBS，冷拉态，硬度285HBS；冷拉后退火态，硬度277HBS。 标准GB 9943-88钢的主要化学成分（质量分数，%）C 1.05～1.15、Mn 0.20～0.60、P 0.030、S 0.030、Si 0.15～0.50、Cr 3.75～4.50、V 1.75～2.25、W 6.25～7.00、Mo 3.25～4.25、Co 4.75～5.75。
参考对应钢号我国GB标准钢号W7Mo4Cr4V2Co5、美国AISI/ASTM 标准钢号M41、美国UNS标准钢号T11341、国际标准化组织ISO标准钢号HS2-9-1-8、法国NF标准钢号HS7-4-2-5、德国DIN标准钢号S7-4-2-5、德国DIN标准材料编号1.3246、英国BS标准钢号M41。 典型应用举例 ①用于制造冷挤凹模和上、下冲头等。 ②用于制造切削最难切削材料的刀具和刃具，如制造切削高温合金、钛合金和超高强度钢等难切削材料的车刀、刨刀、铣刀等。
滚珠丝杠计算
滚珠丝杠: 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。 滚珠丝杠计算: 转矩和轴向力的换算公式如下： 换算公式：N=Ec·A【K（fi2-f02）+b（Ti-T0）】 轴向力*导程=电机输出扭矩*2*3.14*丝杠效率（90%以上）。 合格的主轴一般不会有轴向窜动。 但是在主轴的检验过程中有一道静刚度测试，分为轴向静刚度和径向静刚度。径向静刚度就是在径向施加一定的推力，然后计算出一个单位为N/μ的数值即为检验标准。用表指住端面前撬差值间隙基本认跳值要精测检验盘精校校误差静跳车跳差跳差值即轴向窜值。 机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩（torsional moment）。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系。 转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。 转矩的原理 使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转
矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。此外,转矩与功率的关系T=9549P/n或T=P/Ω（Ω为角速度，单位为rad/s）。 电机的额定转矩表示额定条件下电机轴端输出转矩。转矩等于力与力臂或力偶臂的乘积，在国际单位制(SI)中，转矩的计量单位为牛顿?米(N?m)，工程技术中也曾用过公斤力?米等作为转矩的计量单位。电机轴端输出转矩等于转子输出的机械功率除以转子的机械角速度。直流电动机堵转转矩计算公式TK=9.55KeIK。
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
各元素在高速钢中的作用
高速工具钢主要用于制造高效率的切削刀具。由于其具有红硬性高、耐磨性好、强度高等特性，也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。高速工具钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度，而且其韧性、耐磨性和耐热性均较好。退火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。 高速工个钢的淬火温度很高，接近熔点，其目的是使合金碳化物更多的溶入基体中，使钢具有更好的二次硬化能力。高速工具钢淬火后硬度升高，此为第一次硬化，但淬火温度越高，则回火后的强度和韧性越低。淬火后在350℃以下低温回火硬度下降在350℃以上温度回火硬度逐渐提高，至520~580℃范围内回火（化学成分不同，回火温度不同）出现第二次硬度高峰，并超过淬火硬度，此为二次硬化。这是高速工具钢的重要特性。 高速工个钢除了具有高的硬度、耐磨性、红硬性等使用性能外，还具有一定的热塑性、可磨削性等工艺性能。 多系高速工具钢主要合金元素是钨，不含钼或含少量钼。其主要特性是过热敏感性小，脱碳敏感性小、热处理和热加工温度范围较宽，但碳化物颗粒粗大，分布均匀性差，影响钢的韧性和塑性。 钨钼系高速工具钢的主要合金元素是钨和钼。其主要特性是碳化物的颗粒度和分布均优于钨系高速工具钢，脱碳敏感性和过热敏感性低于钼系高速工具钢，使用性能和工艺性能均较好。钼系高速工具钢的主要合金元素是钼，不含钨或含少量钨。其主要特性是碳化物颗粒细，分布均匀、韧性好，但脱碳敏感性和过热敏感性大、热加工和热处理范围窄。 含钻高速工具钢是在通用高速工具钢的基础上加入一定量的钴，可显著提高钢的硬度、耐磨性和韧性。 粉末高速工具钢是用粉末冶金方法产生的。首先用雾化法制取低氧高速工具钢预合金粉末，然后用冷、热静压机将粉末压实成全致密的钢坯，再经锻、轧成材。粉末高速工具钢的碳化物细小、分布均匀，韧性、可磨削性和尺寸稳定性等均很好，可生产用铸锭法个可能产生更高合金元素含量的超硬高速工具钢。粉末高速工具钢可分为3类，第一类是含钴高速工具钢，其特点是具有接近硬质合金的硬度，而且还具有良好的可锻性、可加工性、可磨性和强韧性。第二类是无钴高钨、钼、钒超硬高速工具钢。第三类是超级耐磨高速工具钢。其硬度不太高，但耐磨性极好，主要用于要求高耐磨并承受冲击负荷的工作条件。 Mn 1、在低含量范围内，对钢具有很大的强化作用，提高强度、硬度和耐磨性 2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 3、稍稍改善钢的低温韧性 4、在高含量范围内，作为主要的奥氏体化元素 Si 1、强化铁素体，提高钢的强度和硬度 2、降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性 3、提高钢的氧化性腐蚀介质中的耐蚀性，提高钢的耐热性
钢的淬透性测定
实验一：钢的淬透性测定 实验学时：3 实验类型：综合性实验 实验要求：必修 一、实验目的 （一）掌握钢的淬透性的实验方法，重点末端淬火法。 （二）了解化学成分、奥氏体化温度及晶粒度对钢的淬透性的影响。 二、实验内容、实验原理、方法和手段 （一）淬透性的概念及其影响因素 在实际生产中，零件一般通过淬火得到马氏体，以提高机械性能。钢的淬透性是指钢经奥氏体化后在一定冷却条件下淬火时获得马氏体组织的能力。常用淬透性曲线、淬硬层深度或临界淬透直径来表示。淬透性与淬硬性不同，它是淬硬层深度的尺度而不是获得的最大的硬度值。它决定淬火后从表面到心部硬度分布的情况。一般规定“由钢的表面至内部马氏体占50％（其余的50％为珠光体类型组织）的组织处的距离”为淬硬层深度。淬硬层越深，就表明该钢的淬透性越好。如果淬硬层尝试达到心部，则表明该钢全部淬透。 影响淬透性的因素很多，最主要的是钢的化学成分，其次为奥氏体化温度、晶粒度等等。钢的淬透性与过冷奥氏体稳定性有密切的关系。当奥氏体向珠光体转变的速度越慢，也就是等温转变开始曲线越向右移，钢的淬透性越大，反之就越小，可见影响淬透性的因素与影响奥氏体等温转变的因素是相同的。 溶入奥氏体的大多数合金元素除Co以外，都增加过冷奥氏体的稳定性，使曲线右移，降低临界冷却速度，提高钢的淬透性。 钢中含碳量对临界冷却速度的影响为：亚共析钢随含碳量的增加，临界冷却速度降低，淬透性增加；过共析钢随含碳量的增加，临界冷却速度增高，淬透性下降。含碳量超过1.2％～1.3％时，淬透性明显降低。 （二）淬透性的测定方法 淬透性的测定可以大致分为计算法和实验法两类。目前使用的方法还是实验法，它主要是通过测定标准试样来评价钢的淬透性。具体的试验方法有多种，现将其中通常采用的四种方法概述如下。
工具钢性能
第四章工具钢 对各种材料进行加工，需要采用各种工具，主要是各种刃具与模具。 工具钢按用途分为刃具钢、模具钢及量具钢。按成分可分为碳素工具钢，低合金工具钢，高合金工具钢（高速钢）。 刃具钢要求高硬度，高耐磨性，一定韧性和塑性，有时需热硬性。如车刀，刨刀，铣刀，钻头，丝锥，锉刀，锯条。常用钢种为T7~T12，Cr，Cr2，9Mn2V，CrWMn，W18Cr4V。 模具钢为两类：一类为热作模具钢，要求高温下的硬度的强度，抗热疲劳和良好的韧性。如锤锻模，挤压模，压铸模。常用钢种为T8~T12，MnSi，5CrW2Si，Cr12V，Cr12MoV。另一类为冷作模具钢，要求具有高硬度，耐磨性和一定的韧性。如冲切模，冷镦模，搓丝模，拉丝，剪刀片。常用钢种有5CrNiMo，3Cr2W8V。 量具钢要求高硬度，高耐磨和尺寸稳定性如量规，样板，卡尺。 工具钢要求的基本性能有：（1）使用性能，如强度，塑性，韧性，耐磨性，热硬性，热疲劳性能；（2）工艺性能，如淬透性，变形与开裂倾向，脱C敏感性，磨削性，切削加工性。 §4．1 碳素及低合金工具钢 一、碳素工具钢 1．成分：高C钢，0.65-1.35% 2．组织：高C回火马氏体+细粒状K，HRC58-64 3．牌号：T7~T13 高牌号者，硬度高，耐磨性好，但韧性较低；低牌号者，硬度较低，但韧性较好。可选择不同场合具体运用。 4．热处理：球化退火（粒状P组织，便于切削加工）+淬火与低温回火 球化退火采用等温球化退火工艺。 5．性能：成本低，冷热性能较好，热处理简单，应用范围较宽。 不足处：（1）淬透性低，盐水中淬火，变形开裂倾向大。 （2）组织稳定性差，热硬性低，工作温度小于200℃。 6．应用：制作工件尺寸较小、受热温度不高、形状简单、不受较大冲击的工具如低速切削的刃具和简单的冷冲模。 二、低合金工具钢 加入M，如Si，Mn，Cr，W，Mo，V。与碳素钢相比，具有淬透性高，耐磨性好，淬火变形少，回火稳定性好，切削速度也较高。 合金元素作用：提高耐磨性，V，W，Mo, Cr；提高淬透性；减少淬火变形； 细化晶粒提高韧性；增大热硬性。 常用钢种：Cr06，Cr，Cr2，9Cr2，9SiCr，8MnSi，CrMn，CrWMn，CrW5，W，V 但由于热硬性仍较差，难以满足高速切削的需要。 §4．2 高速工具钢 高速工具钢适用于高速切削刀具。由于合金度高，可保证刃部在650℃时实际硬度仍高于HRC50，从而具有优良的切削性和耐磨性。
钢的淬透性影响因素
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.
高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途
高强度、高抗压性、高硬度高速工具钢的性能和用途 W18Cr4V钢是W系高速工具钢。该钢具有高强度、高抗压性、高热稳定性和高硬度及高温硬度，该钢的热硬性很高，耐磨性较好，耐回火性好，淬硬深度大，承载能力居各种模具钢之首。但韧性、可加工性和导热性较差，淬火不变形性中等。该钢成本高、制造工艺不佳，热处理工艺复杂、淬火、回火以后的零件变形难以控制。但在使用中发现该钢脆性较大，易产生崩刃现象，其主要原因是碳化物不均匀性较大。 高速钢锻造以后必须经过球化退火，有利于切削加工。返修工件在第二次淬火前也要进行球化退火。否则，第二次淬火加热时，晶粒将过分长大而使工件变脆。冷压毛坯软化处理工艺，采用上限温度加热，分段等温，再附加等温回火过程。高速钢在淬火时要进行两次预热，原因在于高速钢中含有大量合金元素，导热性较差，以免引起工件变形或开裂，特别是大型复杂工件则更为突出。通过事先预热，可缩短在高温处理停留的时间，减少氧化脱碳及过热的危险性。 高速钢的淬火工艺比较特殊，即经过两次预热、高温淬火，然后再进行三次高温回火。生产中必须严格控制淬火加热及回火温度，淬火、回火保温时间，淬火、回火冷却方法。如果控制不当，易产生过热、过烧、萘状断口、硬度不足及变形开裂等缺陷。油韧性处理可提高该钢的塑性。 第一次预热可烘干工件上的水分，第二次预热可使索氏体向奥氏体的转变在较低温度内发生。 高速钢中含有大量难溶的合金碳化物，淬火加热时，温度必须足够高，才可使合金碳化物溶解到奥氏体中，淬火之后马氏体中合金元素的含量才足够高，钢才会具有高的热硬性。对高速钢热硬性影响最大的合金元素是W、Mo及V，只有在1000℃以上时，其溶解量才急剧增加。当温度≥1300℃时，各元素的溶解量虽然还有增加，但奥氏体晶粒则急剧长大，甚至在晶界处发生熔化现象，致使钢的强度、韧性下降。对高速钢来说，合适的晶粒度为9.5～10.5级。 淬火温度对该钢的性能影响较大，淬火温度上升，则耐磨性、抗压性、热稳定性提高，钢的韧性随温度的下降而增高。1230～1250℃淬火加热出现抗弯强度的峰值，在550～570℃回火后具有最佳的综合力学性能。表面脫碳层还明显地加剧该钢淬裂和磨裂敏感倾向。 淬火冷却通常在油中进行，但对形状复杂、细长杆状或薄片零件可采用分级淬火和等温淬火等方法。分级淬火后使残留奥氏体的体积分数增加20%～30%，使工件变形、开裂倾向减小，强度、韧性提高。油淬及分级淬火后的组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体。等温淬火以后，与分级淬火相比，其主要淬火组织中除马氏体、碳化物、残留奥氏体外，还含有下贝氏体。等温淬火可进一步减小工件变形，并提高韧性。 进行分级淬火时，如果在分级温度停留时间过长，就可能会大量析出二次碳化物。等温淬火所需时间一般较长，随等温时间不同，所获得的贝氏体数量不同，在生产中通常只能获得体积分数为40%的贝氏体，而等温时间过长可显著增加残留奥氏体量。这需要在等温淬火后进行冷处理或采用多次回火来消除残留奥氏体，否则将会影响回火后钢的硬度及热处理质量。 为了消除淬火应力、稳定组织、减少残留奥氏体量、达到所需要的性能，高速钢一般要进行三次560℃的高温回火处理。高速钢的回火转变比较复杂。在回火过程中马氏体和残留奥氏体发生变化，过剩碳化物在回火时不发生变化。
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HRC 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 — 32 35 39 44 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 47 51 53 54 — 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。
第五节 合金工具钢与高速工具钢
第五节合金工具钢与高速工具钢 工具钢用于制造各种工具，如量具、刃具、模具等。工具钢按化学成分可分为非合金工具钢、合金工具钢和高速工具钢三类。碳素工具钢已在第五章中介绍，以下主要讲解后两种工具钢。 一、合金工具钢 合金工具钢包括量具刃具钢、冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等。 1．量具刃具钢 [应用场合]：主要用于制造低速切削刃具（如木工工具、钳工工具、钻头、铣刀、拉刀等）及测量工具（如卡尺、千分尺、块规、样板等）。量具刃具钢要求具有高硬度（62～65HRC）、高耐磨性、足够的强韧性、高的热硬性（即刃具在高温时仍能保持高的硬度）；为保证测量的准确性，要求量具刃具钢具有良好的尺寸稳定性。 扳牙丝锥量具 [化学成分]：量具刃具钢具有高碳成分，w C=0.8％～1.50％，以保证高的硬度和耐磨性。加入的合金元素有Cr、Si、Mn、W等，用以提高钢的淬透性、耐回火性、热硬性和耐磨性。 [常用刃具钢]：9SiCr是应用广泛的刃具钢，用于制作要求变形小的各种薄刃低速切削刃具，如板牙、丝锥、铰刀等。 [常用量具钢]：高精度量具（如块规）可采用Cr2、CrWMn等量具刃具钢制造，也可用轴承钢（如GCr15）制造；简单量具(如卡尺、样板、直尺、量规等)多用碳素工具钢（如T10A）；要求精密并须防止腐蚀的量具，采用不锈钢3Cr13、9Cr18。
常用量具刃具钢的牌号、化学成分、热处理、力学性能及用途(摘自GB1299-2000) 注：表中Cr06钢的平均w C ＞1%，为与结构钢区别，不标含碳量数字。其平均w Cr =0.6%。 [热处理]：量具刃具钢的预先热处理为球化退火，最终热处理为淬火加低温回火，热处理后硬度达60～65HRC 。高精度量具在淬火后可进行冷处理，以减少残余奥氏体量，从而增加其尺寸稳定性。为了进一步提高尺寸稳定性，淬火回火后，还可进行时效处理。 2．冷作模具钢 [应用场合]：冷作模具用于冷态下（工作温度低于200～300℃）金属的 成形加工，如冷冲模、冷挤压模、剪切模等。这类模具承受很大的压力、强烈的摩擦和一定的冲击，因此，要求具有高硬度、耐磨性和足够的韧性。此外，形状复杂、精密、大型的模具还要求具有较高的淬透性和小的热处理变形。
滚珠丝杠的选型计算
滚珠丝杠的选型计算 摘要： 随着机床及自动化行业的高速发展，滚珠丝杠的使用变得越来越广泛。许多机械工程师在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。顺便对应的伺服电机的选型也做说明。 关键词：滚珠丝杠、计算选型、伺服电机、机床、自动化。 一、确认使用条件： 1、被移动负载的质量：M (KG) 2、丝杠的安装方向：水平、垂直、倾斜； 3、沉重导轨的形式：线轨、平面导轨、 4、丝杠的行程：L (mm) 5、负载移动的速度：v (m/s) 6、负载需要的加速度：a (m/s^2) 7、丝杠的精度：C3到C7级 8、丝杠使用的环境：特殊环境需求的考虑。 二、简化计算选型： 举例，使用条件如下： 1、被移动负载重量：M=50kg; 2、安装方向：垂直安装; 3、导轨形式：线性滑轨 4、速度：v=0.2m/s 5、加速时间：t=0.1s 6、行程：1000mm； 7、精度：0.1mm 三、计算过程： 1、计算加速度：a=v/t=0.2/0.1=2m/s^2 (v：速度；t：加速时间) 2、计算丝杠的最大轴向力：F=Mgμ+Ma +Mg (水平运动，去除Mg选型，M负载重
量；g重力加速度9.8；μ：摩擦系数，平面导轨取值0.1，线轨取值：0.05；a加速度) F=50*9.8*0.05+50*2+50*9.8=614.5N 3、计算出丝杠的轴向负载以后，选型会出现两个分支，一种情况是客户不知道设备的设 计寿命年限，以及每一年中丝杠的使用平率，不做精确的丝杠寿命校核。那么我们推荐一种简单可行的方法，就是查询丝杠资料中的动负荷值C。结合第7项精度0.1mm 的要求，我们推荐常备FSI螺帽形式的丝杠，尺寸参数表如下： 根据丝杠的轴向推力：F=614.5N=62.7kgf；我们推荐将F乘以4~8之间的一个系数，对于使用平率低，可靠度要求不高的情况，我们推荐4倍系数，对于可靠度要求较高，我们推荐8倍的系数。 根据举例：F*8=62.7*8=501.6kgf；查询丝杠的表格，16-5T3的丝杠，其动负荷是1000kgf； 大于501.6kgf，所以16-5T3的丝杠可以满足要求；该型号表示，丝杠的公称直径为16mm；丝杠导程为5mm； 4、对于丝杠寿命有明确要求的选型，举例如下： 根据此前的举例，丝杠用20s做一次往返运动，停留10s在进行下一个循环。每天工作16小时，每年工作300天，设计寿命10年。则计算丝杠的转数寿命为： L=1000/5*2*2*60*16*300*10 (1000是行程，5是导程，2是往返，2是每分钟2次，
淬透性测定方法(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 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 图1 端淬试验与淬透性曲线 a)试样与装置 b)淬透性曲线
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 。D i 取决于钢的成分，而与试样尺寸及冷却介质无关，它是反映钢淬透性的基本判据。该数值在工程应用时作为基本换算量，从而使各种淬透性评定方法之间，以及不同淬火介质中淬火后的临界直径之间建立起一定的关系。图2是理想临界直径D i 与一定淬火介质中淬火时的临界直径D 0之间的换算图表。例如，已知某种钢的理想临界直径D i 为50mm ，如换算成在油淬（淬冷烈度H ＝0.4）时的临界直径D 0，可从H ＝0.4时所对应的坐标上查出D 0为20 mm 。 1.6 2.0 i n m 4 5 0.40 0.80 H 值 10.0 5.0 2.0 1.0