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技术问题

热处理淬火介质的选择

当工件表面和心部硬度要求确定,可以根据此种钢直径在水中、油中的淬火硬度分布,查出表面和心部所对应的端淬距离,也就是找到了该工件的表面和心部所对应的实际冷却速度,然后选择适合的钢种的端淬曲线能够满足设计要求的表面和心部硬度,就选择这个钢材。 例如,直径1. 75in(44. 45mm)、长609. 6mm的一根轴,要求抗扭强度最高值为170MPa,而抗弯强度最高值为550MPa。现在选择40CrMoH钢,其淬透性是否足够? 因为扭转中切应力为弯曲应力的一半,所以主要考虑后者即可。弯曲中,轴中心的应力接近零,所以,轴心不必完全淬透,这也有助于防止淬裂。圆棒淬火是无氧化皮状态。表面硬度数据是在介质轻微搅动下获得的,对流速为60m/min而言,淬火组织可以选择80%马氏体,回火后的硬度达到35HRC。由类似经验可知,80%马氏体组织必须保持到3/4半径的位置,如果采用40CrMoH钢,因其最低含碳量为0.37%,为了防止淬火变形,采用流速为60m/min的油淬。 根据淬透性曲线图的获得硬度49HRC值高于设计要求的40HRC。可知,40CrMoH的淬透性对于该轴是完全足够的。 通过端淬曲线可以查出硬度与对应的淬火冷速之间的关系(伯格霍德曲线),从而选择适当的淬火介质。利用端淬曲线及相关图表选择热处理工艺,这里以40钢制造直径为Φ45mm的轴为例。 40碳钢含碳量为0.37%-0.45%,要求淬火后在3/4R处有80%马氏体,而在1/2R处的硬度大于HRC40,看看是否可以选择油淬? 首先含碳量与马氏体关系图查出40碳钢最低含碳量0. 37%时淬火马氏体80%时的硬度为45HRC,再从水淬、油淬曲线图的纵坐标上对应的直径+4 5mm处做水平线,分别将它与3/4R、1/2R曲线相交,交点处再分别作垂线交于淬透性曲线硬度下限值的曲线上,得出对应纵坐标上的两组硬度值:①水淬:45HRC、42HRC;②油淬:38HRC、30HRC、27HRC。可以看出淬油不能满足要求时,必须淬水;若淬水仍不能满足要求,则必须改用淬透性更好的材料。 从冷却曲线图可看出,这个尺寸的工件水淬能满足技术条件,油淬达不到要求。 本文参考《热处理工艺问答》一书。 相关链接
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