钢淬透性测定的方法与步骤

测定钢淬透性的方法很多，目前使用最多的是端淬试验法，过去曾用过U形曲线法。

1）U形曲线法。使用长度为直径2～4倍的圆棒试样，以保证两端的冷却不影响中部截面上的硬度分布。通常以主要取决于钢碳含量的半马氏体区来界定淬硬深度（见图3-84）。U形曲线法需使用大量试棒，测量工作繁重，当前已很少使用。

图3-84 半马氏体硬度与钢的碳含量

2）端淬法。用φ25mm×100mm钢棒在端淬试验机上进行顶端淬火（见图3-85）。亚共析钢试棒奥氏体化加热到Ac₃+30℃，保持30min，迅速取出放在试验台上喷水冷却。喷水柱自由高度为65mm，水温保持在10～30℃，喷水时间大于10min。试棒喷水冷透后取下，圆柱面相对两侧平行磨去0.4～0.5mm。然后在洛氏硬度计上从距端面1.5mm处打硬度，再按每3mm的间隔逐点打硬度，将硬度测试结果制成硬度与距端面距离关系的淬透性曲线（图3-85b）。

图3-85 端淬试验试样、试验装置及端淬曲线的测定

a）试样及试验装置 b）端淬曲线测定示意

端淬试棒上距端面不同距离的每一点都对应有一定的冷却曲线，与此相应都具有一定的显微组织和性能（硬度），都可以在奥氏体连续转变图上标出自己的确切位置。图3-86所示为钢的端淬试验硬度与连续冷却转变图。由于钢的淬透性首先取决于化学成分，后者又有一定的波动范围，故淬透性曲线实际上也是一个或宽或窄的带，被称为淬透性带。图3-87所示为40MnB钢的淬透性带。

有时对某些低淬透性钢和高淬透性钢采用特殊端淬试样和独特冷却条件的淬透性试验方法，例如L形端淬法、圆锥试验法、P-V试验法等。对高淬透性钢采用气冷淬火法、油冷端淬法、延缓冷却端淬法。

图3-86 端淬试验硬度分布与连续冷却转变图

3）淬透性计算法。钢的淬透性可按其化学成分进行计算。在钢的化学成分中碳对淬透性的影响最大。从端淬试样的零距开始碳的乘积因子是50，而其他合金元素的乘积因子是0，亦即端淬试样零距离的硬度只取决于碳含量。其他合金元素的影响是从零距离开始直到10mm逐步增大。也就是说，接近试样端面，碳影响占绝对优势，其他合金元素超过10mm后影响就趋于恒定。

按化学成分计算钢端淬试样各点位置硬度的计算式（不包括<6mm的位置）为(www.xing528.com)

式中 J——端淬试样距端面不同距离的硬度（HRC）；

E——自端面距离（mm）。

式中合金元素的有效范围：w（C）<0.6%，w（Cr）<2%，w（Mn）<2%，w（Ni）<4%，w（Mo）<0.5，w（V）<0.2%。

图3-87 40MnB钢的淬透性带

端淬试样端面最大硬度（零距离）可采取100%马氏体的硬度，即

式（3-17）的推导名义上适用于80mm的距离，但有人认为由于冷速持续降低以及周围空气的冷却效应，低碳钢超过65mm就不精确了。因此，新的计算法很少用于40mm以上情况。

渗碳淬火钢的端淬试样各点硬度可用下列公式算出：

淬火回火钢端淬试样各点硬度可用下式算出：