淬透性曲线在工程中的应用

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：钢的淬透性曲线在合理选材、预测材料组织性能以及制定热处理工艺等方面都具有重要的实用价值。图3-2340Cr钢端淬曲线带根据端淬试验曲线，确定热处理工艺。首先，根据钢的碳含量从图3-14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。根据淬透性曲线确定钢的临界淬透直径。

钢的淬透性曲线在合理选材、预测材料组织性能以及制定热处理工艺等方面都具有重要的实用价值。

如果测定出不同直径钢棒在不同淬火烈度的淬火介质中冷却时的速度，就可以根据钢的端淬曲线来选择和设计钢材及制定热处理工艺。图3-22为不同直径钢材经淬火后，从表面至中心各点冷却速度与端淬试样离水冷端各距离处冷却速度的关系曲线。图中仅引入了中等搅拌的水淬(H＝1.2)或油淬(H＝0.4)的两组冷却曲线，若再列出其他H值的关系曲线，也可求出在其他H值的淬火介质中淬火时一定直径的钢棒不同部位的淬火冷却速度。

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图3-22　不同直径钢材淬火后，从表面至中心各点冷却速度与端淬试样离水冷端各距离处冷却速度的关系曲线

(a)水淬(中等搅拌，H＝1.2)；(b)油淬(中等搅拌，H＝0.4)

下面举例说明端淬曲线在选择钢材和制定热处理工艺时的应用。

(1)根据端淬曲线合理选用钢材，以满足心部硬度的要求。

例：有一圆柱形工件，直径35mm，要求油淬(H＝0.4)后心部硬度>45HRC，试问能否采用40Cr钢(40Cr钢的端淬曲线带如图3-23所示)?

解：由图3-22(b)，在纵坐标上找到直径35mm，通过此点作水平线，与标有“中心”的曲线相交，通过交点作横坐标的垂线，并与横坐标交于离水冷端距离12.8mm处，说明直径35mm圆棒油淬时，中心部位的冷却速度相当于端淬试样离水冷端12.8mm处的冷却速度。再在图3-23横坐标上找到离水冷端距离12.8mm处，过该点作横坐标的垂线，与端淬曲线带下限线相交，通过交点作水平线，与纵坐标交于33HRC处，此即为得到的硬度值，不合题意要求。

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图3-23　40Cr钢端淬曲线带

(2)根据端淬试验曲线，确定热处理工艺。

例如，在给定工件所用材料及不同部位淬火后硬度和组织的要求情况下，选用淬火介质等。

例：用40MnB钢制造直径45mm的轴，要求淬火后在3/4半径处有80%的马氏体组织，而在1/2半径处的硬度不低于40HRC，问油淬是否合适?

解：首先由图3-14钢的淬火硬度与碳含量的关系查得wC＝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3-22(b)从纵坐标上直径为45mm处作一水平线，分别找出它在3/4半径、1/2半径处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3-21)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)预测材料的组织与硬度。

例：有40Cr钢直径50mm圆柱，求油淬后沿截面硬度。

解：这一问题的解法与上题完全相同，只是在这里应该利用图3-22(b)求出表面、3/4半径、1/2半径及中心处的冷却速度对应的端淬试样离水冷端距离，因此即可利用端淬曲线，求出该圆棒截面上表面、3/4半径、1/2半径及中心处的硬度。

(4)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：碳含量与半马氏体区硬度的关系图；钢的淬透性曲线图；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3-14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。

淬透性曲线在工程中的应用

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