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看到有大侠回复我说“一片苦心”。哈,8爷那个是”一片苦心“。我就是随性发帖的人,什么也谈不上。另外,看到有大侠在其他帖子里提到了45钢是不是应该渗碳的问题。这个问题其实应该这么看,是不是应该渗碳、氰化,其实看需求。45号钢是中碳钢,本身淬透性有,但是45号钢淬火只能得到马氏体组织,最多有微量渗碳体提高硬度。对于一般的使用来说,如果只是强化材料,增加表面抗疲劳能力等,淬火+回火工艺是可以满足的。但如果对于表面有特殊的耐磨要求时,我们就需要将表面的含碳量增加,使其在热处理过程中形成高硬度和耐磨性的网状渗碳体组织。而这时,渗碳是需要的。所以,对于一个材料应该选用怎样的具体工艺,本质上是根据设计需求来选择的,当有了确定的设计需求之后,我们才需要根据需求选择合适的组织来满足,然后才能谈具体应该用什么工艺。我建议大家多看书,但不要背死书。要掌握关键,按着这个关键去理解为什么要那么用。好了,不多说了,继续主题。
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- ]( x* T/ T6 j0 D0 I+ ~! s读书:《金属材料及热处理》 陆大纮 许晋堃 合编
9 t/ \- }% n b, p0 l 人民铁道出版社) I+ [# t* D% q) k! e3 r# |6 O2 u
《材料工程基础》 王昆林 编
0 D$ h& {6 `( ]% G. |( v4 K! N; [ 清华大学出版社
. s- _6 V2 d; c1 k- d) F 杂谈十三* o7 I$ z+ @: Z2 ^
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钢的淬透性及淬火缺陷
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$ y. ]* d; w9 R* U6 @影响淬透性的因素。# j# S* k6 V% Q4 E: M8 C
8 I) B( T% ?5 y2 Y0 W' F) z钢的淬透性由其冷却速度决定。临街冷却速度越小,也就意味着奥氏体越稳定,则淬透性越好。因此,凡是影响奥氏体稳定的因素,均影响钢的淬透性。: U* b, a7 T# z. K1 `
1。碳质量分数。
( l# [$ n. b+ M先说流行的观点吧。首先说,对于碳钢,碳质量分数影响临街冷却速度,所谓的C线右移。因此,对于亚共析钢,随着含碳量的增加,淬透性增加。到共析钢时达到最大。对于过共析钢,却正好相反,随着含碳量的增加,淬透性则降低。流行观点认为,这是含碳量影响了临街冷却速度。
' l2 k8 N1 i' z0 F1 t当然,我不是专门从事这方面的研究者。但是从认知上讲,我并不太赞同这一形成理论。首先,临街冷却速度对于大多数的第一印象是由等温冷却曲线得来的,也就是TTT图。但我们很清楚,TTT图和CCT是很不同的。比如对于亚共析钢,其珠光体转变的尖部甚至会落后于贝氏体转变的尖部。所谓鼻尖位置便不再是以珠光体转变为基准。此外,从淬透性的测定我们也清楚,淬透性的测定依据是半马氏体区的位置。而半马氏体的获取除了跟珠光体的形成有关,对于亚共析钢,还存在珠光体与贝氏体的共生线,存在贝氏体与马氏体的共生线。因此,从这个方面说,单纯的说C线移动形成淬透性不同,过去牵强。
3 S Y% B, U% ~( s但是,总的来说,这种碳含量的影响是客观存在的,我们可以先记忆这个事实,回头再讨论和研究其本质。' L; n5 n; p* F
2。合金元素。
& I! F& \7 A( D除钴以外,其他与铁溶合的合金元素在溶于奥氏体后,都会使临界冷却速度降低,因而提高钢的淬透性,因此合金钢的淬透性往往要优于碳钢。(插一句,后面再回头研究晶体结构的时候,会在穿插讨论这一问题。)! @ R& Y; ~, `) [0 a8 \
3。奥氏体化温度。
! S0 G- U* n4 r3 F提高奥氏体华温度,将使奥氏体晶粒长大,成份均匀,可以减少珠光体的形核率,降低钢的临界冷却速度,增加其淬透性。(这点是基于过冷形核的观点,老的教材上没有提及,新教材才涉及)% u' j" b! `2 n1 S- l
4。钢中的未溶第二相1 B. C' I6 b5 a7 Z$ c! L
钢中未溶得碳化物、氮化物及其他非金属杂质物,都能促进奥氏体分解时的形核率和形核速度,使得即便在小过冷度下也容易发生珠光体转变。因此会提高临界冷却速度,降低淬透性。(同上一点一样,都是基于过冷形核形成的观点)4 ]5 m4 V" I+ f5 x7 k
9 W: x% l) A o6 k淬透性的应用。" M# }* y4 o1 C4 g- r2 Z* Z, c
1。设计零件时应根据工作条件确定对钢的淬透性要求。对于要求整个截面一致机械性能的,比如连杆螺栓、锤杆等,就要一定要淬透。对于不要求整个截面一致性的,则可不只淬硬部分材质,比如以半径或者厚度的一半或1/4为标准。同是,淬透性的需求也决定了,零件设计中的尺寸。# v* J' G3 R( V, O
2。根据淬透性曲线找出零件整个截面上的硬度分布。然后可以根据这个分布图,对设计的零件进行粗略的组织校验,以此判定是否能满足你的设计要求,同是对于特殊零件还可以起到指导优化结构的作用。例如下图是一直径50mm的圆钢棒制作的曲线,以此判定设计需求。下二图,则是零件表面到中心的硬度分布曲线,既方便设计者确定组织构成,也方便精确设计时的应力分析。$ t1 b9 M1 |1 h9 Z5 {
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" ~7 a) v- h& h( W5 F, v8 V3。设计中计算强度需要查阅手册时,要注意手册上的性能数据是基于多大尺寸试样测得得。因为试样尺寸越大,淬硬层越浅,性能越低。而小试样的数据则会偏高。因此,对于重要零件应合理考虑其差异,对于特别重要的则应根据自己情况实测。7 E% N- k2 N# W: s
4。碳钢淬透性较低,用作大尺寸工件,难以淬透,因此大尺寸攻坚的调质处理其性能不必正火高多少。当然,对于表面要求的不在此列。因此,可以考虑合金钢。6 M! n0 H( I# Y3 @" ^7 i
5。安排工艺时,也应考虑淬透性。对于淬硬层浅的的大件,应注意加工余量的选择,既要保证精加工之后剩余部分的组织要求,又要保证粗加工后再安排淬火工艺的变形。& Z0 |9 \9 k: c. V& K
6。对于焊接件不要求用淬透性高的钢种,否则焊缝热影响区内易形成淬硬组织,使脆性增加,产生裂纹。: K% v7 L' [2 k; N+ R
7。对于表面处理的钢,一般不要求有高的淬透性。
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淬火缺陷及防止方法。
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* g9 V1 v! M7 d淬火缺陷主要是两大类,变形和裂纹。) V8 w' H* E) Z. w
淬火变形和裂纹都是由淬火时产生的内应力引起的,这种应力有两类:一类是零件急冷时由于内外温差产生的体积收缩不一致,叫做热应力。另一类是奥氏体转变时零件各部分体积膨胀先后不一致,例如透镜马的撞晶,这种称为组织应力。对于形状简单的零件,热应力往往使零件表面形成压应力,而内部产生拉应力。而组织应力往往使表面产生拉应力。; u5 `2 s! h: x) ~/ _" X- b
当这种淬火应力(两种)的复合应力大于钢材屈服强度时,零件就会产生变形。当复合应力大于抗拉极限时,则形成开裂。下图为两种应力带来的变形夸大化图解。(但是必须要说,这种以屈服强度和抗拉极限的比较实际上不甚合理。材料屈服,源于晶格间拉力的断裂和再形成。材料断裂则是晶格间拉力的断裂后不可再恢复。回头说晶格的时候再说吧)。
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9 K1 O; D4 ]. D5 Z4 r& [- Z貌似又说不完了。明天继续。 H' a. V1 I" i& [9 c+ M
PS。今天的内容,量可能不多,但是可以而且值得讨论的地方很多。欢迎大家讨论。: `4 ~$ |8 a/ s" E
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