预测淬火钢件的性能并把其残余应力减至最低程度
文章内容：预测淬火钢件的性能并把其残余应力减至最低程度摘要淬火是指从奥氏体化温度也即固溶化处理温度迅速冷却另件的过程.碳钢和低台金钢的典型淬火温度范围为845℃～870(15501600.),淬火的目的是形成马氏体,有几个因素决定着特定另件能否被成功地淬火,这几个因素是:淬火剂的类型,分子量和导热性能'淬火剂的使用条件(如淬火剂流速,淬火剂温度和高聚物的浓度等)另件的截面厚度和要淬火的特定舍金的转变特性成功的淬火通常意味着达到了需要的硬度,强度或韧性,同时又把残余应力,变形,裂纹的可能性减至最小.在淬火过程中热量丛另件上的排除可用有效界面传热系数来描述津火剂必须赋予足够大的界面传热系数,以便产生能把奥氏体向铁素体或珠光体的转变量减至最小程度并产生所需数量的马氏体的冷却速度.已经设定出一个急冷系数,通过它把锕的淬火变量与转变动力学相互联系起来.以便提供能表明被淬火另件的不同位置上的淬火程度的单一数值.应该对淬火剂工作条件进行选择以便提供正确的急冷系数,同时把能引起变形或裂纹的热量梯度减至最小.本文介绍了由各种淬火剂产生的冷却曲线,界面传热系数,急冷系数和温度梯度.引言多年来油,水和高聚台物水溶液一直用做钢淬火的淬火液.水是一种有效的淬火介质,但是水的迅速吸热的能力有时使另件在淬火过程中产生裂纹对于许多台佥钢来说,油也是一种有效的淬火介质,但是油的高蒸气压产生烟雾,并且有时引起设备起一54一火使用高聚物水溶液作为淬火介质时,与水相比减小了淬火裂纹的危险与油相比减小了起火的危险.评价这些合成淬火剂需要较好的方法以便能建立并保持适当的聚台物浓度和淬火剂槽的操作条件.当钢件要获得硬度,强度和韧性的最佳组合时,它就得从高温下进行淬火以形成马氏体显微组织.为了形成马氏体组织锕件需要多大的冷却速度取决于特定合金钢的津透性.淬透性是指钢件在规定条件下冷却时,从奥氏体转变成马氏体的能力.淬透较高的钢可以用.较低的冷却速度淬火和强化.因为低的排热速度产生低的温度梯度从而把变形和裂纹问题减至最低程度,所以在多数情况下,低的冷却速度是理想的.空冷产生低的温度梯度,但是对钢的大多数原始组织来说,要获得高强度的马氏体组织需要比空冷中能够得到的冷却速度大得多的冷却速度.顶端淬火的淬透性.最为人们所熟悉的并且最常用的评定钢的淬透性的方法是顶端淬火试验.在这个实验中,直径24.5(1时)长102(4时)的合金钢试棒在适当温度下被奥氏体化,然后放到一个装置中,试棒的一端被275(.)的喷水迅速冷却.冷却至室温后,在试棒相反的两侧上磨出两个平行的平面.然后沿试棒的长度方向,每间隔1.6(1/16时)距离测定一个硬度值.在图1中,图解说明了4140钢固溶处理(奥氏体化)后从8605(1575.)温度淬火的顶端淬火硬度数据.这种锕包含0.40%,0.75%,0.03%,0.91%,0.16%,0.05%和0.1%【】其计算的理想直径为73(2.89时).图1中的实线曲线表示计算的硬度分布.下面的实线曲线表示钢中所有元素的含量都处于允许的含量范围的下限时,540钢的计算的顶端津火硬度分布'上面的实线曲线表示锕中所存元素的含量都处于允许含量范围的上限时5140钢的计算的顶端浮火硬度分布中问的实线曲线表示在试验中实际使用的锕的计算的顶端淬火硬度分布.平行于中间曲线的星号表示了在被试验的5140钢的试捧两个平面上得蓄到的二个顶端淬火硬度值的平均值.这种顶端淬火硬度值的图示提供了作为距试捧水淬火端的距离的函数的硬度值该硬度值与冷却速度和合金的津透性有关例如在距试捧部.6(1/6时)处记录的700时的冷却速度大约是270/秒(49/秒)在这种钢上与这个冷却速度对应的洛氏硬度为56类似地,距试棒端部4.753/6时)处记录到的冷却速度为工08'/秒(195./秒)距试捧端部7.9(5/8时)处记录到的冷却速度为45/秒(80/秒)'与这些部位相对应的洛氏硬度分别为54和47.;"爰齑图1540锕的计算的实验的顶端淬火曲线然而,由于不同钢种的合金元素含量上的差别,有时也是由于同一种钢内合金元素含量的变化,使得临界温度范围(时间温度转变()曲线的前端]偏移,所以700(300.)时的冷却速度不能可靠地用来预测碳锕和低台金锕的硬度在高于和低于该前端温度处的冷却速度也影响钢的显微组织和硬度图2和图3中分别图解说明使用五种本质上不同的淬火剂时70℃(1300.)时的冷却速度对1045和5140钢硬度的影响.这里被评价的淬火剂是水,速冷油,普通油,马氏体等温淬火油和台2%聚亚烷基二醇氧他物(())水溶液.直径15.25(0.8时)的1045钢试棒和直径38(1.5时)的5140钢试棒在845℃(1550.)温度下奥氏体亿,然后,在流速为0.0米/秒(100眠/分)且温度如图所示的每一种淬火剂槽中进行淬火.图2图解说明了直径为5.25日的045—55～嚣归,,,砷7,"毒囊猫敝图2在70.'时的冷却遮度对直径5.25的045钢试棒的中一硬度和半弪中点硬度的影响.所有滓^剂以0.5米/秒(1昵/分)的速度流动.杆,●朋邑3''肘舯冷却速度对直径381皿皿的5?0饲棒的中心硬度和半径中点硬度的影响,所有:卒^《0.5米/秒【0.昵/分)的速摩流动一56一-钢[其理想直径为30(1.22时)]试捧的中心硬度和半径中点硬度与70℃时的冷却速度的函数关系.图3图解说聪了直径为381.5时)的5140淬透性更高的锕[其理想直径为73(2.89时))试捧的中心硬度及半径中心硬度与700℃时的冷却速度函数关系水产生了最大的冷却速度,最大的中点硬度和半径中点硬度值.速冷油和马氏体等温淬火油产生类似的700℃时的冷却速度,但却产生了镘不枢同的硬度值.普通油和聚亚烷基二醇氧化术溶液也产生类似700时的冷却速度,但却产生了不同的硬度值这是因为这些淬火剂在其它温度时的冷却速度是不同的缘故.这些数据表聪,对于任何合金来说,硬度与700℃时的冷却速度之间没有函数关系当淬火剂的成分误差很小时,淬火荆在700时产生的冷却
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