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淬透性的基本概念鋼的淬透性——是指在規(guī)定的條件下,鋼在淬火時能夠獲得淬硬層深度的能力。淬透性是鋼的一種熱處理工藝性能,與冷卻速度無關。淬透性也叫可淬性,它取決于鋼的淬火臨界冷卻速度VK(過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線CCT曲線的臨界冷卻速度)的大小。二、淬透性對鋼的力學性能的影響淬透性對鋼的力學性能有很大影響。淬透的工件,表里性能均勻一致;未淬透時,表里性能存在差異。淬透的工件經(jīng)調(diào)質(zhì)后由表及里都是回火索氏體,而未淬透的工件心部是片狀索氏體和鐵素體,尤其是韌性(ak)相差特別大。不同的零件對淬透性要求不一樣。如彈簧要求淬透,而齒輪即不要求淬透。三、影響淬透性的因素影響鋼的淬透性的決定性因素是臨界冷卻速度(vk),臨界冷卻速度越小,淬透性越大。影響因素有:1、含碳量 :共析點附近淬透性好,遠離S點差。2、合金元素: 除Co外,幾乎所有的合金元素都降低鋼的臨界冷卻速度,即提高鋼的淬透性。3、奧氏體化:溫度越高,保溫時間越長,鋼的淬透性增大。四、淬透性的測定和表示方法未端淬火法GB225—88鋼的淬透性表示方法
④高級優(yōu)質(zhì)鋼應在鋼號后加“A”,以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。⑤專門用途的合金結(jié)構(gòu)鋼,鋼號冠以(或后綴)代表該鋼種用途的符號。例如,鉚螺專用的30CrMnSi鋼,鋼號表示為ML30CrMnSi。6.低合金高強度鋼①鋼號的表示方法,基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同。②對專業(yè)用低合金高強度鋼,應在鋼號后標明。例如16Mn鋼,用于橋梁的專用鋼種為“16Mnq”,汽車大梁的專用鋼種為“16MnL”,壓力容器的專用鋼種為“16MnR”。7.彈簧鋼:彈簧鋼按化學成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類,其鋼號表示方法,前者基本上與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相同,后者基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。8.滾動軸承鋼①鋼號冠以字母“G”,表示滾動軸承鋼類。②高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出,鉻含量以千分之幾表示。例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法,基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同。9.合金工具鋼和高速工具鋼①合金工具鋼鋼號的平均碳含量≥1.0%時,不標出碳含量;當平均碳含量<1.0%時,以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。②鋼中合金元素含量的表示方法,基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號,其鉻含量以千分之幾表示,并在表示含量的數(shù)字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區(qū)別開來。例如Cr06。③高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量,只標出各種合金元素平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示為“W18Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用鋼號。
合金凝固時,由于溶質(zhì)在固相中和在液相中的溶解度不同,而產(chǎn)生選分結(jié)晶(也稱脫溶或液析)現(xiàn)象。即伴隨結(jié)晶的進行,在凝固前沿不斷有溶質(zhì)析出(K<1時),使液相同溶質(zhì)濃度逐漸增加。在平衡結(jié)晶時,溶質(zhì)在固、液兩相中的均勻擴散都得以充分進行,因而并不產(chǎn)生偏析。但在鋼液的實際凝固過程中,溶質(zhì)在兩相,特別是在固相中的擴散不能充分進行。結(jié)果析出的溶質(zhì)不斷在凝固前沿的母液中富集,形成濃度很高的溶質(zhì)偏析層,此偏析層內(nèi)熔體的液相線溫度相對于成分未變之母液的液相線溫度有所降低,因而使凝固前沿處熔體的過冷減小。這一現(xiàn)象對凝固組織有很大的影響。極端情況下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出現(xiàn)溶質(zhì)大的富集情況。其溶質(zhì)的分布可用下式來描述:式中C L(x)為距凝固前沿x處液相中溶質(zhì)濃度;C0為合金熔體中溶質(zhì)的初始濃度;K為溶質(zhì)的平衡分配系數(shù),K=C0/CL導;R為結(jié)晶速度;DL為溶質(zhì)在液相中的擴散系數(shù)。設K為常數(shù)(液、固相線為直線),且液相線斜率為m,則與凝固前沿溶質(zhì)濃度相對應的液相線溫度分布可用t L(x) =t0-mC L(x) =t0-mC0(1+1-k/k e -R/DLx)來描述。C L(x)及t L(x)的變化如圖2所示。可見C L(x)隨距凝固前沿距離增加而減小,t L(x)隨距凝固前沿距離的增加而增高。在凝固前沿(x=O)處。熔體液相線溫度tL與熔體實際溫度之差稱過冷,即Δt =tL-te。當達到穩(wěn)定態(tài)結(jié)晶時,凝固前沿處tL=te=ts此時,液相線溫度分布曲線與實際溫度分布曲線所圍成的區(qū)域(圖2陰影區(qū))稱組成過冷區(qū)。組成過冷的出現(xiàn),必將終止原有凝固界面的繼續(xù)推進,并且當其凝固前沿前方過冷較大處的過冷超過生核所需的過冷度Δt ﹡ 時,將在凝固界面前方形成新的晶核。這是鋼錠結(jié)晶組織由柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變的一種有說服力的解釋。
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