零讀雜談（熱處理十四）

bkljp02

看到有大俠回復(fù)我說(shuō)“一片苦心”。哈,，8爺那個(gè)是”一片苦心“,。我就是隨性發(fā)帖的人,，什么也談不上,。另外,，看到有大俠在其他帖子里提到了45鋼是不是應(yīng)該滲碳的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題其實(shí)應(yīng)該這么看,，是不是應(yīng)該滲碳,、氰化，其實(shí)看需求,。45號(hào)鋼是中碳鋼,，本身淬透性有，但是45號(hào)鋼淬火只能得到馬氏體組織,，最多有微量滲碳體提高硬度,。對(duì)于一般的使用來(lái)說(shuō)，如果只是強(qiáng)化材料,，增加表面抗疲勞能力等,，淬火+回火工藝是可以滿足的。但如果對(duì)于表面有特殊的耐磨要求時(shí),，我們就需要將表面的含碳量增加,，使其在熱處理過(guò)程中形成高硬度和耐磨性的網(wǎng)狀滲碳體組織。而這時(shí),，滲碳是需要的,。所以，對(duì)于一個(gè)材料應(yīng)該選用怎樣的具體工藝,，本質(zhì)上是根據(jù)設(shè)計(jì)需求來(lái)選擇的,，當(dāng)有了確定的設(shè)計(jì)需求之后，我們才需要根據(jù)需求選擇合適的組織來(lái)滿足,，然后才能談具體應(yīng)該用什么工藝,。我建議大家多看書，但不要背死書,。要掌握關(guān)鍵,，按著這個(gè)關(guān)鍵去理解為什么要那么用。好了,，不多說(shuō)了,，繼續(xù)主題。

0 `3 H3 R( G0 A5 |8 ~0 Z讀書：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
# M7 H% i9 j" G4 B2 a　　　人民鐵道出版社
# D' u# s  F1 I8 c7 l8 c5 ?          《材料工程基礎(chǔ)》　王昆林　編
# Z9 n) w4 y. ]8 h: M* k4 Z　　　清華大學(xué)出版社
* ^; k' n2 a) g+ M2 P           雜談十三

鋼的淬透性及淬火缺陷
. H# _7 b! @# {" e$ u. D
+ Y* v  x4 r* N6 N; q. L* o影響淬透性的因素,。
# [) W* Q; \+ s
鋼的淬透性由其冷卻速度決定,。臨街冷卻速度越小，也就意味著奧氏體越穩(wěn)定,，則淬透性越好,。因此，凡是影響奧氏體穩(wěn)定的因素,，均影響鋼的淬透性,。
8 j3 I: C9 e& Z. B/ r5 q( v3 z0 R" s. ]1,。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
7 L6 s9 J- p& M1 a$ I8 Y: D先說(shuō)流行的觀點(diǎn)吧,。首先說(shuō),，對(duì)于碳鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響臨街冷卻速度,，所謂的C線右移,。因此，對(duì)于亞共析鋼,，隨著含碳量的增加，淬透性增加,。到共析鋼時(shí)達(dá)到最大,。對(duì)于過(guò)共析鋼，卻正好相反,，隨著含碳量的增加,，淬透性則降低。流行觀點(diǎn)認(rèn)為,，這是含碳量影響了臨街冷卻速度,。
當(dāng)然，我不是專門從事這方面的研究者,。但是從認(rèn)知上講,，我并不太贊同這一形成理論。首先,，臨街冷卻速度對(duì)于大多數(shù)的第一印象是由等溫冷卻曲線得來(lái)的,，也就是TTT圖。但我們很清楚,，TTT圖和CCT是很不同的,。比如對(duì)于亞共析鋼，其珠光體轉(zhuǎn)變的尖部甚至?xí)�落后于貝氏體轉(zhuǎn)變的尖部,。所謂鼻尖位置便不再是以珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶞?zhǔn),。此外，從淬透性的測(cè)定我們也清楚,，淬透性的測(cè)定依據(jù)是半馬氏體區(qū)的位置,。而半馬氏體的獲取除了跟珠光體的形成有關(guān)，對(duì)于亞共析鋼,，還存在珠光體與貝氏體的共生線,，存在貝氏體與馬氏體的共生線。因此,，從這個(gè)方面說(shuō),，單純的說(shuō)C線移動(dòng)形成淬透性不同,，過(guò)去牽強(qiáng)。
) N+ G/ K( E8 [但是,，總的來(lái)說(shuō),，這種碳含量的影響是客觀存在的，我們可以先記憶這個(gè)事實(shí),，回頭再討論和研究其本質(zhì),。
  g+ g6 W$ c& [" |- k2。合金元素,。
除鈷以外,，其他與鐵溶合的合金元素在溶于奧氏體后，都會(huì)使臨界冷卻速度降低,，因而提高鋼的淬透性,，因此合金鋼的淬透性往往要優(yōu)于碳鋼。（插一句,，后面再回頭研究晶體結(jié)構(gòu)的時(shí)候,，會(huì)在穿插討論這一問(wèn)題。）
3,。奧氏體化溫度,。
提高奧氏體華溫度，將使奧氏體晶粒長(zhǎng)大,，成份均勻,，可以減少珠光體的形核率，降低鋼的臨界冷卻速度,，增加其淬透性,。（這點(diǎn)是基于過(guò)冷形核的觀點(diǎn)，老的教材上沒(méi)有提及,，新教材才涉及）
4 K" ^( M  C1 t3 v4,。鋼中的未溶第二相
$ W1 E- L9 o$ k7 V鋼中未溶得碳化物、氮化物及其他非金屬雜質(zhì)物,，都能促進(jìn)奧氏體分解時(shí)的形核率和形核速度,，使得即便在小過(guò)冷度下也容易發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。因此會(huì)提高臨界冷卻速度,，降低淬透性,。（同上一點(diǎn)一樣，都是基于過(guò)冷形核形成的觀點(diǎn)）

淬透性的應(yīng)用,。
1,。設(shè)計(jì)零件時(shí)應(yīng)根據(jù)工作條件確定對(duì)鋼的淬透性要求。對(duì)于要求整個(gè)截面一致機(jī)械性能的,，比如連桿螺栓,、錘桿等,，就要一定要淬透。對(duì)于不要求整個(gè)截面一致性的,，則可不只淬硬部分材質(zhì),，比如以半徑或者厚度的一半或1/4為標(biāo)準(zhǔn)。同是,，淬透性的需求也決定了,，零件設(shè)計(jì)中的尺寸。
) v. L8 [4 l8 |5 C1 W2,。根據(jù)淬透性曲線找出零件整個(gè)截面上的硬度分布,。然后可以根據(jù)這個(gè)分布圖，對(duì)設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行粗略的組織校驗(yàn),，以此判定是否能滿足你的設(shè)計(jì)要求,，同是對(duì)于特殊零件還可以起到指導(dǎo)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的作用。例如下圖是一直徑50mm的圓鋼棒制作的曲線,，以此判定設(shè)計(jì)需求。下二圖,，則是零件表面到中心的硬度分布曲線,，既方便設(shè)計(jì)者確定組織構(gòu)成，也方便精確設(shè)計(jì)時(shí)的應(yīng)力分析,。
" A" ?$ g- T: V$ S0 O: O

  i4 n) C7 N6 P  z  w
% H4 ^! ^4 D1 ~( V1 T% n

3,。設(shè)計(jì)中計(jì)算強(qiáng)度需要查閱手冊(cè)時(shí)，要注意手冊(cè)上的性能數(shù)據(jù)是基于多大尺寸試樣測(cè)得得,。因?yàn)樵嚇映叽缭酱�,，淬硬層越淺，性能越低,。而小試樣的數(shù)據(jù)則會(huì)偏高,。因此，對(duì)于重要零件應(yīng)合理考慮其差異,，對(duì)于特別重要的則應(yīng)根據(jù)自己情況實(shí)測(cè),。
5 Q# |& t. U' F  k4。碳鋼淬透性較低,，用作大尺寸工件,，難以淬透，因此大尺寸攻堅(jiān)的調(diào)質(zhì)處理其性能不必正火高多少,。當(dāng)然,，對(duì)于表面要求的不在此列。因此,，可以考慮合金鋼,。
. |; J, P6 I8 e- R. n5,。安排工藝時(shí)，也應(yīng)考慮淬透性,。對(duì)于淬硬層淺的的大件,，應(yīng)注意加工余量的選擇，既要保證精加工之后剩余部分的組織要求,，又要保證粗加工后再安排淬火工藝的變形,。
6。對(duì)于焊接件不要求用淬透性高的鋼種,，否則焊縫熱影響區(qū)內(nèi)易形成淬硬組織,，使脆性增加，產(chǎn)生裂紋,。
, s; j, R% f, Z$ o7,。對(duì)于表面處理的鋼，一般不要求有高的淬透性,。
' V! S, a1 A1 B' b; ]8 h; R/ T& x& y
% Y4 y% g/ [* a5 i淬火缺陷及防止方法,。
3 f* S/ e+ @4 j% D1 ~" x
淬火缺陷主要是兩大類，變形和裂紋,。
: j6 B4 `% O& s: n+ @淬火變形和裂紋都是由淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的,，這種應(yīng)力有兩類：一類是零件急冷時(shí)由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生的體積收縮不一致，叫做熱應(yīng)力,。另一類是奧氏體轉(zhuǎn)變時(shí)零件各部分體積膨脹先后不一致,，例如透鏡馬的撞晶，這種稱為組織應(yīng)力,。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的零件,，熱應(yīng)力往往使零件表面形成壓應(yīng)力，而內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力,。而組織應(yīng)力往往使表面產(chǎn)生拉應(yīng)力,。
* {: g* P" o% \7 }4 a" g當(dāng)這種淬火應(yīng)力（兩種）的復(fù)合應(yīng)力大于鋼材屈服強(qiáng)度時(shí)，零件就會(huì)產(chǎn)生變形,。當(dāng)復(fù)合應(yīng)力大于抗拉極限時(shí),，則形成開(kāi)裂。下圖為兩種應(yīng)力帶來(lái)的變形夸大化圖解,。（但是必須要說(shuō),，這種以屈服強(qiáng)度和抗拉極限的比較實(shí)際上不甚合理。材料屈服,，源于晶格間拉力的斷裂和再形成,。材料斷裂則是晶格間拉力的斷裂后不可再恢復(fù)�,；仡^說(shuō)晶格的時(shí)候再說(shuō)吧）,。

貌似又說(shuō)不完了,。明天繼續(xù)。
PS,。今天的內(nèi)容,，量可能不多，但是可以而且值得討論的地方很多,。歡迎大家討論,。
" [" [; ]  K; z. _8 {& `

$ K3 }$ l. l5 L0 g( @( U

海燕ZHpf

坐個(gè)沙發(fā)學(xué)習(xí),，謝謝LZ,。

Pascal

零俠基礎(chǔ)真是扎實(shí)！
6 R6 x4 e, D( u0 M8 {( L關(guān)于45鋼滲碳問(wèn)題,，補(bǔ)充一下,。
$ B3 y; d' g- e2 z( j1. 滲碳工藝的目的是獲得表面高硬度，同時(shí)保持芯部韌性
2. 45鋼可以滲碳,，這是毋庸置疑的。
3. 但生產(chǎn)上幾乎不用45鋼滲碳,；因?yàn)闈B碳淬火后,，45鋼芯部是硬脆的馬氏體，失去滲碳的意義,。

sdh白癡

學(xué)習(xí)
; k' ~9 {' x: M3 u3 e- C- E先下載
再慢慢看

zerowing

Pascal 發(fā)表于 2015-11-9 16:51
9 @* Q& ^# m& d1 l零俠基礎(chǔ)真是扎實(shí),！
關(guān)于45鋼滲碳問(wèn)題，補(bǔ)充一下,。
1. 滲碳工藝的目的是獲得表面高硬度,，同時(shí)保持芯部韌性 ...

感謝大俠參與，但實(shí)在不敢承大俠的贊賞,。
4 c% O6 ^) G( v/ P: N$ p  P
8 {( @2 o( b  P% e! _8 L! i9 P* g關(guān)于45鋼的滲碳問(wèn)題,，大俠的說(shuō)法與絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)論調(diào)是一樣的。這個(gè)的具體出處我已經(jīng)尋不著了,。不過(guò)確實(shí)有這種說(shuō)法,。
) u1 z7 H4 L8 [  _1 o5 A5 y大俠這么說(shuō)沒(méi)錯(cuò)，不過(guò)就熱處理工藝來(lái)說(shuō),，其實(shí)可以討論一下,。當(dāng)然,，要說(shuō)，本來(lái)提及滲碳淬火這事兒也沒(méi)有任何針對(duì)的意思,，只是希望諸君不要被一兩句書本的話所局限,，背死書沒(méi)有啥意思了就。

首先,，45鋼的淬透性是有限的,，水淬的臨界直徑只有13~17mm。這也就意味著當(dāng)零件直徑較大時(shí),，別說(shuō)滲碳時(shí)擔(dān)心芯部因?yàn)橛旭R氏體而太脆,，就連你真想得到馬氏體組織都是困難的。因此,，廣為流傳的這句話不能說(shuō)錯(cuò),，但是必須要清楚這種說(shuō)法的局限性和要表達(dá)的意思。比如鬼子有一篇以45鋼滲碳淬火的研究論文,，從金相上看,，其實(shí)對(duì)于大尺寸零件來(lái)說(shuō)，這個(gè)淬硬芯部的說(shuō)法其實(shí)完全沒(méi)有根據(jù)了也,。
8 b$ d1 S& T7 l, @  R( s8 t其次,，45鋼不推薦滲碳淬火，這個(gè)即便是鬼子也會(huì)這么說(shuō),。其原因是45鋼基本沒(méi)有滲碳的必要性,。45鋼淬火本身已經(jīng)能到HRC55+，對(duì)于絕大多數(shù)場(chǎng)合已經(jīng)滿足要求,。而對(duì)于特殊場(chǎng)合,，與其花大力氣搞滲碳，倒不如改用40Cr或者其他滲碳鋼來(lái)的快,。因此,，45鋼實(shí)際生產(chǎn)中幾乎看不到有滲碳的。
9 ?( C9 Z) `4 ]5 s$ @, u& m8 E# S另外,，我沒(méi)有仔細(xì)研究過(guò)45鋼的淬火組織問(wèn)題,。所以不確定45鋼在等溫馬氏體淬火中，是否得到的是透鏡馬,。如果在較高溫度上可以得到細(xì)透鏡馬或者板條馬,，那么實(shí)際上對(duì)于芯部的韌性來(lái)說(shuō)也不一定有多大影響。特別是當(dāng)芯部冷卻速度略慢而形成下貝氏體組織時(shí),，其實(shí)韌性在一定程度上是有保證的,。
最后，從原理上說(shuō)，45鋼如果進(jìn)行滲碳淬火,，很可能不是單純的一道滲碳淬火可以滿足的,。簡(jiǎn)單的說(shuō)，可以分為滲碳固碳,、正火細(xì)化準(zhǔn)備,、表面淬火硬化三個(gè)階段。以此來(lái)達(dá)到表硬內(nèi)韌的目的,。但就像前面說(shuō)的,，與其如此費(fèi)力，真不如改用其他材料來(lái)的快捷,。

當(dāng)然,，僅僅是作為討論，遇到實(shí)際情況,，45鋼還是不要嘗試滲碳處理的好,。
再次感謝大俠參與。

天天天藍(lán)_

透鏡馬的撞晶,，不明白,，也沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)

Pascal

zerowing 發(fā)表于 2015-11-10 11:41
: [* \6 n# X* y, j! M1 B* `* m感謝大俠參與，但實(shí)在不敢承大俠的贊賞,。
' C' B4 W6 a' W+ z$ d
關(guān)于45鋼的滲碳問(wèn)題,，大俠的說(shuō)法與絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)論調(diào)是一樣 ...

, @( [3 ^' P# q8 m6 [- d零俠客氣了。

1. 45鋼滲碳其實(shí)是沒(méi)必要滲碳,，這點(diǎn)零俠說(shuō)得很透徹,，也比我們說(shuō)得清楚明白。
2. 下面我說(shuō)一個(gè)45鋼滲碳的特例,，可惜我只知道這一例,。
8 d  m1 g9 n6 O( [: v0 X9 L     一個(gè)沖壓件，但表面硬度要求很高,，HRC58+6，對(duì)沖擊韌性沒(méi)什么特殊要求,。
/ }6 d% o7 q" w" `' f" U, f    傳統(tǒng)工藝是低碳鋼沖壓之后滲碳,，但滲碳過(guò)程很耗時(shí)，費(fèi)用高,；后來(lái)該廠開(kāi)發(fā)出45鋼沖壓后滲碳,，滲碳時(shí)間短了很多，節(jié)省了不少費(fèi)用,。在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,、小批量測(cè)試后，才量產(chǎn)，從客戶反饋看,，確實(shí)滿足了工況要求,。
. z, C, s8 P$ i( A" m$ c

gzzhangxuanlong

樓主說(shuō)得很詳細(xì)

8 ^. N4 r! Y5 @7 }2 Y