热处理过的碳钢在使用时,零件材料的冲击强度在200℉(93℃)以下时随着环境温度的降低而降低,当环境温度在接近200℉(93℃)附近时,冲击强度随温度的升高而增大,虽然其关系并非线性的。在同样的环境温度下,零件材料的淬火完成度越好,冲击强度就越好;反之,淬火完成度越差,冲击强度就越差。这样的关系即使在0℉(-18℃)以下的低温环境也基本上没有变化。
淬火完成度指零件材料在热处理后的马氏体组织所占的比例。当马氏体组织所占比例达到100%时,其淬火完成度评价为完全淬火状态。所谓淬火完成度不足,就是马氏体组织所占比例不足或过低的状态。测定淬火完成度时,要把零件材料切断,在显微镜下观察其断面组织的形态,判断马氏体组织所占的比例大小。但实际上很难把加工好的零件破坏切断,因此要事前准备好和零件材料一样的试样,和零件一起进行热处理,然后把试样切断进行金相组织分析。
图3.13.1所示为零件材料在不同的环境温度下冲击强度与淬火完成度的关系。图中的各条曲线表示了淬火完成度的不同以马氏体组织所占比例来评价。最上面的是马氏体组织所占比例达到100%,淬火程度为完全淬火时冲击强度与环境温度的变化关系曲线;其下面是马氏体组织所占比例为85%时冲击强度与环境温度的变化关系曲线;接下来是70%和40%的关系曲线。
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图3.13.1 不同环境温度下冲击强度与淬火完成度的关系
因此要保证零件材料在低温环境下的冲击强度,就要提高淬火完成度,尽可能地做到马氏体组织所占比例达到100%或者接近于100%,尽可能做到或接近于完全淬火状态,这是材料热处理的重要目标。当零件材料工作于低温环境而且承受有冲击载荷的情况下,切实保证热处理淬火完成度的重要条件必须写在图样上。
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