淬透性
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中文名;淬透性 外文名;hardenability 表示;鋼在一定條件下淬火的淬硬層深度 衡量;各個不同鋼種接受淬火能力 影響因素;過冷奧氏體穩定性和臨界冷卻速 |
淬透性是指在規定條件下用試樣淬透層深度和硬度分布來表徵的材料特徵，它主要取決於材料的臨界淬火冷速的大小。在規定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。即鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力，它表示鋼接受淬火的能力。[1]
目錄
概念
淬硬層深度，也叫淬透層深度，是指由鋼的表面量到鋼的半馬氏體區（組織中馬氏體占50%、其餘50%為珠光體類型組織）組織處的深度（也有個別鋼種如工具鋼、軸承鋼需要量到90%或95%的馬氏體區組織處）。鋼的淬硬層深度越大，就表明這種鋼的淬透性越好。
鋼材淬透性好與差，常用淬硬層深度來表示。淬硬層深度越大，則鋼的淬透性越好。鋼的淬透性是鋼材本身所固有的屬性，它只取決於其本身的內部因素，而與外部因素無關。鋼的淬透性主要取決於它的化學成分，特別是含增大淬透性的合金元素及晶粒度，加熱溫度和保溫時間等因素有關。淬透性好的鋼材，可使鋼件整個截面獲得均勻一致的力學性能以及可選用鋼件淬火應力小的淬火劑，以減少變形和開裂。
影響因素
淬透性主要取決於其臨界冷卻速度的大小，而臨界冷卻速度則主要取決於過冷奧氏體的穩定性，影響奧氏體的穩定性主要有以下一些因素：
化學成分的影響：主要是碳元素的影響，當C%小於0.77%時，隨着奧氏體中碳濃度的提高，顯著降低臨界冷卻速度，鋼的淬透性增大；當C%大於0.77%時，鋼的冷卻速度反而升高，淬透性下降。其次是合金元素的影響，除鈷外，絕大多數合金元素溶入奧氏體後，降低臨界冷卻速度，從而提高鋼的淬透性。
奧氏體晶粒大小的影響：奧氏體的實際晶粒度對鋼的淬透性有較大的影響，粗大的奧氏體晶粒能使C曲線右移，降低了鋼的臨界冷卻速度。但晶粒粗大將增大鋼的變形、開裂傾向和降低韌性。
奧氏體均勻程度的影響：在相同冷度條件下，奧氏體成分越均勻，珠光體的形核率就越低，轉變的孕育期增長，C曲線右移，臨界冷卻速度減慢，鋼的淬透性越高。
鋼的原始組織的影響：鋼的原始組織的粗細和分布對奧氏體的成分將有重大影響。
部分元素，例如Mn，Si等元素對提高淬透性能起到一定作用，但同時也會對鋼材帶來其他不利的影響。
淬透實驗
頂端淬火試驗（或稱Jominy試驗），是一種測定淬透性的簡便方法，在許多國家已標準化。下圖1是用標準試樣經適當奧氏體化後進行頂端淬火的示意圖。頂端淬火時冷卻速度由淬火端沿試棒逐漸減小，組織和硬度隨之相應地變化，由此得到的硬度變化曲線（如下圖2）稱為淬透性曲線或Jominy曲線。嚴格地說，這種曲線只對某一爐次的鋼有效；對於某一定鋼種來說，由於化學成分的差異（成分波動及偏析）、預先熱處理工藝的差異（顯微組織上的差異），其淬透性曲線可在相當大的範圍內波動，形成一個淬透性帶（Jominy帶）。工業用鋼的淬透性曲線幾乎都已測定，並匯集成冊供查閱參考。
預測模型
淬透性的計算從上世紀40年代起，就開始由定性描述到定量的計算，現有的淬透性曲線計算預測方法大致分為以下三種：
理想臨界直徑計算法
40年代初格羅斯曼，最先提出描述淬透性的理想臨界直徑計算公式計算方法是，先根據圖表提供的碳和晶粒度因子，確定理想臨界直徑基數Dic，再由圖表查得有關合金元素的硬化因子的乘數(效果係數)a，第i個元素的硬化因子Fi等於該元素的效果係數ai乘以含量Mi再加1；理想臨界直徑DI等於基數DIC乘以該元素硬化因子的連乘積。
回歸方程計算法
60年代末發展起來的以Just為代表的採用回歸方程計算端淬曲線的方法，在此領域開拓了一條新途徑。這種方法的特點是以鋼的化學成分作為自變量，採用計算機多元回歸分析技術直接建眾端淬曲線硬度分布多項式。
非線性方程計算法
上世紀80年代初，文獻提出採用非線性方程計算端淬曲線，建立起比理想直徑更直觀適用的端淬曲線半馬氏體點至水冷端距離的計算式；並且還以統一的參數把硬度、強度、韌性和組織分類的計算聯成完整的體系。特別重要的是建立數學模型，這種除依靠專業知識和經驗進行廣泛的統計分析和嚴密的邏輯思維外，還在提高效率上十分得力於計算機。
其他模型
基於數據庫的端淬控制模型：所謂數據庫法是選擇多種已經測出端淬曲線的鋼，用其化學成分、淬透性數據做為原始資料，去計算待測鋼的淬透性。
參考來源