淬透性在生产实践中有何重要意义

来源:热处理网作者:崔振铎

    淬透性对钢材的合理使用及热处理工艺的制订都有重要意义。由于零件的工作状态不同,技术条件不同,因此对淬透性的要求也不同。某些零件要求完全淬透,使其沿截面的组织一致,力学性能一致;另一些零件要求心部和表面的性能不同,因而不需要完全淬透。

    在调质状态下,合金钢与相同碳含量的碳素钢相比,往往在相同强度下具有较高的塑性和韧性,或塑性相同时具有较高的强度,或强度、塑性和韧性都较高。由于合金元素提高了钢的耐回火性,在相同回火温度下,合金钢的碳化物弥散度较大,从而使钢的强度较高。在回火到与碳素钢相同的硬度、强度时,合金钢的回火温度应较高,应力消除也较彻底。调质用合金钢与碳素钢在完全淬透的情况下,经高温回火至相同硬度时,它们的力学性能大致相同。但在不完全淬透的情况下,虽经回火至相同的硬度,其综合力学性能也比完全淬透者差。因此,钢在回火后的力学性能与钢的淬透程度或截面大小有关。

    同一种钢,当截面大小不同时,由于淬透程度不同,尽管采用同一调质工艺,其力学性能也不致相同。截面越大,淬透程度越差,力学性能也越差。由于奥氏体直接分解的产物和淬火并回火后产物的组织有差异,前者为片状珠光体,后者为球状珠光体。在硬度相同的情况下,其力学性能是不同的,球状组织较片状组织具有较高的屈服强度和断面收缩率,以及更高的冲击韧度。未淬透试样的中心部分屈服强度和冲击韧度下降,且淬硬层越薄,性能下降越多。因此,全部淬透的工件在回火后具有较高的力学性能。钢材的淬透程度越大,调质后的屈强比σs/σb也越大,屈强比的增大意味着能更好地发挥材料的潜力。所以,截面较大的调质零件当要求较高的综合力学性能时,应选用淬透性较大的钢来制造。

    在实际应用中,应根据工件对力学性能的不同要求来选择钢材。为使工件在整个截面上的力学性能保持一致,应根据工件直径的大小、所用的淬火介质,选择能够淬透的钢种。当工件的有效直径较大时,可选择淬透性较好的钢种,淬火时,可在冷却速度比较缓慢的淬火介质中淬硬,这对减少淬火应力、防止变形和开裂非常有利。由于马氏体转变时体积的变化较大,产生的淬火应力也大,因而产生变形的可能也大。对于要求变形小或中心部分需要保持韧性的工件,可选择淬透性低的钢。