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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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读书:《金属材料及热处理》 陆大纮 许晋堃 合编
# t' @# C, O4 i( d0 Y, Q7 v 人民铁道出版社
5 C3 f) s( B4 D 《材料工程基础》 王昆林 编% R7 l# n) ]5 w2 c1 d( C' _
清华大学出版社
8 f* E' Z' F* m0 x9 x$ ]* `! b 杂谈十三/ ^/ G2 V, Q |4 X6 ~3 z" h
9 T" B9 S" G' H% n1 j5 j钢的淬透性及淬火缺陷3 R g7 d6 ?+ A" j# [" W9 t
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影响淬透性的因素。! \' }& q$ ]- t2 B
7 n* X1 H0 F3 i& n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。
3 U; I; J: ~# C* T1。碳质量分数。
0 k$ ?5 i3 \4 W1 H3 h* Z( V8 y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。# [1 W4 x: y+ e+ u# [3 J
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。
+ F2 R1 X6 t' I# `, G( f( z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。
6 W; Z# o) S4 z( J& D/ p3 D2。合金元素。( j5 X! X5 X4 e2 A
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。)! p$ |: `% F6 i; P5 e
3。奥氏体化温度。
! W' Q7 u8 ?4 V( \" G# U/ 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)) H& D6 P) ?( j6 L1 J; A
4。钢中的未溶第二相
$ y" L X6 m6 l6 q. b( N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)% ~5 O) ^% k' F; D
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淬透性的应用。
' {8 @& q' u# ?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。
7 f3 m9 Y: r% J5 k* W2。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。! [# C6 C8 d* q9 t# B5 I2 z1 _( M
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; i! Y o8 x3 i, g$ l3 |/ k6 y3。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。
& Z( m' w7 E) N% M$ b9 |7 P4。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。
- r) q5 ?9 s) k/ c9 ~2 V0 }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。. [/ k/ F0 { U
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。
5 E1 K4 }! J ]$ Q% {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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9 H+ A ~% X8 Y- x淬火缺陷主要是两大类,变形和裂纹。4 i/ |! U* U" W9 r& _
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。
, ~( ^! ?$ S0 V3 f% M' T8 z8 h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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貌似又说不完了。明天继续。) H0 J4 [4 V, }4 U$ I0 r& s; k
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。
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