采用强烈淬火扩大结构钢使用范围

尺寸较大的零件，一般均按零件的有效截面，选择具有足够淬透性的合金钢。例如承受拉伸或剪切的零件，钢材淬透性应以心部达到90%～95%马氏体为标准；承受弯、扭负荷的零件，则应以心部达到50%马氏体或距表面1/4半径的地方达到80%马氏体为标准。

为满足大截面零件对淬透性的要求，可以通过合金化，选择淬透性较高的钢种，也可以通过改变淬火介质，对淬透性较低的钢种施行强烈淬火，例如变淬油为淬水。人们一般习惯于前一个途径。零件的截面越大，就采用淬透性越高的钢种。这样做的优点是淬火剂为油，减少了淬火变形开裂的危险。但事物都是一分为二的，由于淬透性高，不仅钢的成本高，而且往往损害了保证最大疲劳寿命所要求的显微组织和残余应力状态。那么，是否可以采用后一个途径，即通过改变淬火介质，对淬透性较低的钢种强烈淬火，例如淬水。人们的最大顾虑是淬水变形、开裂倾向大。

按照传统的习惯看法，淬水时变形开裂倾向大，是由于水的冷却速度大（特别是Ms点以下冷却速度大）所造成的。但事实上冷却速度并非变形、开裂的决定因素，变形、开裂往往是冷却不均匀造成的，如果在生产中，实现均匀淬火，即使是合金钢淬水，也可得到较小的变形并避免开裂。南京第二机床厂对碳钢轴类零件用逐渐入水代替整根轴迅猛入水，实现了比较均匀的冷却，使变形大大减小。太原重型机器厂对9Cr2Mo钢冷轧辊，利用253.31kPa水激烈喷水冷却代替工频淬火，也顺利解决了变形开裂问题。由于淬火冷却速度大，在零件表面造成残余压应力，疲劳寿命相应提高，值得引起重视。(www.xing528.com)

宝鸡石油机械厂成批生产的乌德钻机绞车轴（包括传动轴、滚筒轴、猫头轴）其截面直径都在200m左右。若严格按照淬透性来选材，需要采用40CrNiMo。由于缺乏这种钢材，国内生产的乌德绞车三大轴均改用35CrMo钢，但是35CrMo淬透性较低，在淬油未回火状态轴的表面硬度也仅能达到300HB左右，在热处理工序完成后进行检验时，表面硬度尚能勉强达到269HB～302HB的标准，而经最后加工完成后的实际表面硬度大都达不到技术条件的要求。因此，在现场使用中往往产生变形，表现为强度不够。近年来，宝鸡石油机械厂热处理车间的工人、干部和技术人员对35CrMo绞车轴进行淬碱水试验。为了减少变形和防止开裂，在淬火加热出炉后适当降温，并控制工件出水温度在200℃左右，淬火状态表面硬度达到54HRC～58HRC，并有足够的淬硬层深度。从1973年开始，宝鸡石油机械厂生产的乌德绞车三大轴均采用35CrMo淬碱水，从未发生过变形超格或因淬水而开裂的现象。乌德绞车轴的质量和寿命有了较大的提高，使用中未再发生变形或断裂事故。这一工艺措施已开始在天车轴、抽油机轴等产品上推广。