端淬试验说明
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图‐ 20 新建数据库
10
绘图区可以将端淬计算结果与实测数据以曲线、点的形式显示，横坐标为距 离端淬表面的距离，纵坐标为硬度。数据库是包含一组材料端淬计算与实测数据。 编辑区包括化学成分列表、化学成分输入图形设置与数据输出输入等功能。端淬 计算结果除了可以在图形区以点线的形式显示外，还可以在计算结果列表中以列 表的形式显示。实测端淬数据以输入的方式在实测数据输入列表中进行输入，可 对一种材料输入多组实测数据，输入的同时，绘图区会以点线的形式显示。
试样冷却后，取出，在试样两侧各磨去 0.4～0.5mm,得到互相平行的沿纵向 的两个狭长的平行平面。在其中的一个平面上，通常从淬火端开始，测量离开淬 火端面 1.5、3、5、7、9、11、13、15mm，8 个点和以后间距为 5mm 的各点的 硬度值，直至 30～50mm 处。而对于低淬透性钢（20MnTiB 为低淬透性钢），第 一个测试点应在距淬火端部 1.0mm 处；距淬火端 11mm 距离内的其它各测试点 以 1mm 为间距。最后的 5 个测试点应分别距淬火端 13mm、15mm、20mm、 25mm 和 30mm 测一次硬度（HRC），并做出淬透性曲线（HRC‐X 关系曲线）。
图‐ 16 硬度测量用试样的制备及硬度测量点的位置
图‐ 17 端淬装置图
9
图‐ 18 端淬实验过程
2.1 端淬模拟软件 JOMINY WIZARD 使用说明
图‐ 19 JOMINY WIZARD 软件界面
JOMINY WIZARD 软件界面由绘图区、数据库‐材料库、编辑区、计算结果列 表与实测数据输入列表组成，如图‐19 所示。
直径，mm
8 10 15 20 25
表‐ 1 20MnTiB 圆棒水淬与油淬的硬度与抗拉强度预测
E，水
E，油
HRC，水
HRC，油
σb，水， MPa
0
3.67
44.86
43.7
1462
0.125 4.33
44.86
43.0
1462
1.6875 6
44.8
40.6
1459
3.25 7.67
44.75
37.7
图‐ 2 端淬试样剖面示意图
图‐ 3 标准端淬曲线实测值、标准端淬试样解剖后表层 0.4mm 处与心部硬度曲线与计算值对比
C点
图‐ 4 端面 C 点金相
1
1-1 1-2 1-3
图‐ 5 标准端淬试样 0‐10mm 的金相组织，1‐1、1‐2、1‐3
2-1
2
2-2 2-3
图‐ 6 标准端淬试样 10‐20mm 的金相组织，2‐1、2‐2、2‐3
图‐ 12 淬火装置示意图
7
图‐ 13 带凸缘的试样
图‐ 14 喷水管端部
图‐ 15 末端淬透性实验示意图
8
试验时，要将待测的一定钢号的试样，加热到奥氏体化温度，保温 30 分钟 后由炉中取出，在 5 秒内迅速放入淬火的试验装置。这时，试样的淬火端被喷水 冷却 15 分钟，冷却速度约为 100℃/秒，而离开淬火端冷却速度逐渐降低，到另 一端时约为 3～4℃/秒。
3-1 3-2
3
3-3wk.baidu.com
D点
图‐ 7 标准端淬试样 20‐30mm 的金相组织，3‐1、3‐2、3‐3
图‐ 8 3 区 D 点的金相组织
淬透性带预测，对于标准碳含量百分数为 0.2，其他合金元素与表 1 相 同的 20MnTiB，奥氏体晶粒度假设为 ASTM8.0。
由公式(1a)计算得出合金当量 M=13.30165； 由公式(2)计算得出端淬曲线拐点 h=9.71154； 由公式(3)计算得出淬硬距离 b 上限=2.65115，b 下限=0.94192； 由公式(4b)计算得出水冷端硬度 Jmax=46.5； 由公式(5)计算得出无穷远最小硬度 Jmin=9.6113； 将上述计算得出的值代入公式(7)和(8).
1457
4.8125 9.33
42.44
34.6
1352
σb，油， MPa 1407 1376 1278 1175 1081
5
附：维氏硬度与洛氏硬度、洛氏硬度与抗拉强度换算
图‐ 10 维氏硬度与洛氏硬度换算
图‐ 11 洛氏硬度与抗拉强度换算
6
1.1 标准端淬试验方法与操作流程
按照 GB/T 225‐2006/ISO 642:1999 规定试样尺寸，长 100mm，直径 25mm， 并带有“台阶”，直径 30mm，台高 3mm（图 12）。淬火在特定的试验装置上进 行如图 35 与图 38 所示，在试验之前应进行调整，使水柱的自由喷出高度为 65mm（图 37），水的温度为 20‐30℃，试样放入试验装置时，冷却端与喷嘴距 离为 12.5 mm。实物图如图 12 所示。
4
图‐ 9 根据公式(8)和(9)预测的 20MnTiB 淬透性带
圆棒整体淬火硬度与强度预测 不同直径的圆棒，采用公式 9 可以分别计算出圆棒在水淬、油淬后的等效端 淬深度，采用公式 11 可以估算出圆棒的抗拉强度。 对于φ8、φ10、φ15、φ20、φ25 的 20MnTiB 圆棒，采用公式 9‐10 和公 式 6 的计算结果如表 2 所示。从表 2 的计算结果可以看出，水淬时，直径 8mm 至 20mm 的硬度基本无区别，这与薄板的试验结果相同，利用图 10 可以换算成 显微硬度约 445HV，与实测结果接近。而油淬显微硬度随着直径的不同而不同， 显微硬度约 340~433HV。
端淬试验说明
图‐ 1 根据公式(6)计算的端淬曲线与实测值比较
将标准端淬试样解剖（图‐2），沿距离表层 0.4mm 处 AB 线和中心线 CD 线从 端淬水冷端向远离水冷端作硬度曲线，得到图‐3。从图‐3 可以看出，解剖后测得 的硬度曲线与计算值仍然接近。同时，可以看出，端淬试样表层硬度与心部硬度 基本无差别。说明与空气对 Ф25mm 的 20MnTiB 端淬试样的冷却影响很小，端淬 试样接近一维传热。图‐2 中的 9 个点的金相组织如图‐4‐8 所示。图‐4 为水冷端断 面的金相，为少量铁素体、贝氏体与板条马氏体组织；图‐5 的 1 区为贝氏体组织 与少量铁素体组织；图‐6 的 2 区为铁素体与上贝氏体组织；图‐7 与图‐8 的 3 区 为大量的铁素体与高温贝氏体以及少量的珠光体组织。
10
绘图区可以将端淬计算结果与实测数据以曲线、点的形式显示，横坐标为距 离端淬表面的距离，纵坐标为硬度。数据库是包含一组材料端淬计算与实测数据。 编辑区包括化学成分列表、化学成分输入图形设置与数据输出输入等功能。端淬 计算结果除了可以在图形区以点线的形式显示外，还可以在计算结果列表中以列 表的形式显示。实测端淬数据以输入的方式在实测数据输入列表中进行输入，可 对一种材料输入多组实测数据，输入的同时，绘图区会以点线的形式显示。
试样冷却后，取出，在试样两侧各磨去 0.4～0.5mm,得到互相平行的沿纵向 的两个狭长的平行平面。在其中的一个平面上，通常从淬火端开始，测量离开淬 火端面 1.5、3、5、7、9、11、13、15mm，8 个点和以后间距为 5mm 的各点的 硬度值，直至 30～50mm 处。而对于低淬透性钢（20MnTiB 为低淬透性钢），第 一个测试点应在距淬火端部 1.0mm 处；距淬火端 11mm 距离内的其它各测试点 以 1mm 为间距。最后的 5 个测试点应分别距淬火端 13mm、15mm、20mm、 25mm 和 30mm 测一次硬度（HRC），并做出淬透性曲线（HRC‐X 关系曲线）。
图‐ 16 硬度测量用试样的制备及硬度测量点的位置
图‐ 17 端淬装置图
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图‐ 18 端淬实验过程
2.1 端淬模拟软件 JOMINY WIZARD 使用说明
图‐ 19 JOMINY WIZARD 软件界面
JOMINY WIZARD 软件界面由绘图区、数据库‐材料库、编辑区、计算结果列 表与实测数据输入列表组成，如图‐19 所示。
直径，mm
8 10 15 20 25
表‐ 1 20MnTiB 圆棒水淬与油淬的硬度与抗拉强度预测
E，水
E，油
HRC，水
HRC，油
σb，水， MPa
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3.67
44.86
43.7
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0.125 4.33
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1.6875 6
44.8
40.6
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3.25 7.67
44.75
37.7
图‐ 2 端淬试样剖面示意图
图‐ 3 标准端淬曲线实测值、标准端淬试样解剖后表层 0.4mm 处与心部硬度曲线与计算值对比
C点
图‐ 4 端面 C 点金相
1
1-1 1-2 1-3
图‐ 5 标准端淬试样 0‐10mm 的金相组织，1‐1、1‐2、1‐3
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图‐ 6 标准端淬试样 10‐20mm 的金相组织，2‐1、2‐2、2‐3
图‐ 12 淬火装置示意图
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图‐ 13 带凸缘的试样
图‐ 14 喷水管端部
图‐ 15 末端淬透性实验示意图
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试验时，要将待测的一定钢号的试样，加热到奥氏体化温度，保温 30 分钟 后由炉中取出，在 5 秒内迅速放入淬火的试验装置。这时，试样的淬火端被喷水 冷却 15 分钟，冷却速度约为 100℃/秒，而离开淬火端冷却速度逐渐降低，到另 一端时约为 3～4℃/秒。
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D点
图‐ 7 标准端淬试样 20‐30mm 的金相组织，3‐1、3‐2、3‐3
图‐ 8 3 区 D 点的金相组织
淬透性带预测，对于标准碳含量百分数为 0.2，其他合金元素与表 1 相 同的 20MnTiB，奥氏体晶粒度假设为 ASTM8.0。
由公式(1a)计算得出合金当量 M=13.30165； 由公式(2)计算得出端淬曲线拐点 h=9.71154； 由公式(3)计算得出淬硬距离 b 上限=2.65115，b 下限=0.94192； 由公式(4b)计算得出水冷端硬度 Jmax=46.5； 由公式(5)计算得出无穷远最小硬度 Jmin=9.6113； 将上述计算得出的值代入公式(7)和(8).
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4.8125 9.33
42.44
34.6
1352
σb，油， MPa 1407 1376 1278 1175 1081
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附：维氏硬度与洛氏硬度、洛氏硬度与抗拉强度换算
图‐ 10 维氏硬度与洛氏硬度换算
图‐ 11 洛氏硬度与抗拉强度换算
6
1.1 标准端淬试验方法与操作流程
按照 GB/T 225‐2006/ISO 642:1999 规定试样尺寸，长 100mm，直径 25mm， 并带有“台阶”，直径 30mm，台高 3mm（图 12）。淬火在特定的试验装置上进 行如图 35 与图 38 所示，在试验之前应进行调整，使水柱的自由喷出高度为 65mm（图 37），水的温度为 20‐30℃，试样放入试验装置时，冷却端与喷嘴距 离为 12.5 mm。实物图如图 12 所示。
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图‐ 9 根据公式(8)和(9)预测的 20MnTiB 淬透性带
圆棒整体淬火硬度与强度预测 不同直径的圆棒，采用公式 9 可以分别计算出圆棒在水淬、油淬后的等效端 淬深度，采用公式 11 可以估算出圆棒的抗拉强度。 对于φ8、φ10、φ15、φ20、φ25 的 20MnTiB 圆棒，采用公式 9‐10 和公 式 6 的计算结果如表 2 所示。从表 2 的计算结果可以看出，水淬时，直径 8mm 至 20mm 的硬度基本无区别，这与薄板的试验结果相同，利用图 10 可以换算成 显微硬度约 445HV，与实测结果接近。而油淬显微硬度随着直径的不同而不同， 显微硬度约 340~433HV。
端淬试验说明
图‐ 1 根据公式(6)计算的端淬曲线与实测值比较
将标准端淬试样解剖（图‐2），沿距离表层 0.4mm 处 AB 线和中心线 CD 线从 端淬水冷端向远离水冷端作硬度曲线，得到图‐3。从图‐3 可以看出，解剖后测得 的硬度曲线与计算值仍然接近。同时，可以看出，端淬试样表层硬度与心部硬度 基本无差别。说明与空气对 Ф25mm 的 20MnTiB 端淬试样的冷却影响很小，端淬 试样接近一维传热。图‐2 中的 9 个点的金相组织如图‐4‐8 所示。图‐4 为水冷端断 面的金相，为少量铁素体、贝氏体与板条马氏体组织；图‐5 的 1 区为贝氏体组织 与少量铁素体组织；图‐6 的 2 区为铁素体与上贝氏体组织；图‐7 与图‐8 的 3 区 为大量的铁素体与高温贝氏体以及少量的珠光体组织。