淬透性在生產實踐中有何重要意義
淬透性對鋼材的合理使用及熱處理工藝的制訂都有重要意義。由于零件的工作狀態不同,技術條件不同,因此對淬透性的要求也不同。某些零件要求完全淬透,使其沿截面的組織一致,力學性能一致;另一些零件要求心部和表面的性能不同,因而不需要完全淬透。
在調質狀態下,合金鋼與相同碳含量的碳素鋼相比,往往在相同強度下具有較高的塑性和韌性,或塑性相同時具有較高的強度,或強度、塑性和韌性都較高。由于合金元素提高了鋼的耐回火性,在相同回火溫度下,合金鋼的碳化物彌散度較大,從而使鋼的強度較高。在回火到與碳素鋼相同的硬度、強度時,合金鋼的回火溫度應較高,應力消除也較徹底。調質用合金鋼與碳素鋼在完全淬透的情況下,經高溫回火至相同硬度時,它們的力學性能大致相同。但在不完全淬透的情況下,雖經回火至相同的硬度,其綜合力學性能也比完全淬透者差。因此,鋼在回火后的力學性能與鋼的淬透程度或截面大小有關。
同一種鋼,當截面大小不同時,由于淬透程度不同,盡管采用同一調質工藝,其力學性能也不致相同。截面越大,淬透程度越差,力學性能也越差。由于奧氏體直接分解的產物和淬火并回火后產物的組織有差異,前者為片狀珠光體,后者為球狀珠光體。在硬度相同的情況下,其力學性能是不同的,球狀組織較片狀組織具有較高的屈服強度和斷面收縮率,以及更高的沖擊韌度。未淬透試樣的中心部分屈服強度和沖擊韌度下降,且淬硬層越薄,性能下降越多。因此,全部淬透的工件在回火后具有較高的力學性能。鋼材的淬透程度越大,調質后的屈強比σs/σb也越大,屈強比的增大意味著能更好地發揮材料的潛力。所以,截面較大的調質零件當要求較高的綜合力學性能時,應選用淬透性較大的鋼來制造。
在實際應用中,應根據工件對力學性能的不同要求來選擇鋼材。為使工件在整個截面上的力學性能保持一致,應根據工件直徑的大小、所用的淬火介質,選擇能夠淬透的鋼種。當工件的有效直徑較大時,可選擇淬透性較好的鋼種,淬火時,可在冷卻速度比較緩慢的淬火介質中淬硬,這對減少淬火應力、防止變形和開裂非常有利。由于馬氏體轉變時體積的變化較大,產生的淬火應力也大,因而產生變形的可能也大。對于要求變形小或中心部分需要保持韌性的工件,可選擇淬透性低的鋼。