熱處理淬火介質(zhì)的選擇
當(dāng)工件表面和心部硬度要求確定,可以根據(jù)此種鋼直徑在水中、油中的淬火硬度分布,查出表面和心部所對應(yīng)的端淬距離,也就是找到了該工件的表面和心部所對應(yīng)的實際冷卻速度,然后選擇適合的鋼種的端淬曲線能夠滿足設(shè)計要求的表面和心部硬度,就選擇這個鋼材。
例如,直徑1. 75in(44. 45mm)、長609. 6mm的一根軸,要求抗扭強(qiáng)度最高值為170MPa,而抗彎強(qiáng)度最高值為550MPa?,F(xiàn)在選擇40CrMoH鋼,其淬透性是否足夠?
因為扭轉(zhuǎn)中切應(yīng)力為彎曲應(yīng)力的一半,所以主要考慮后者即可。彎曲中,軸中心的應(yīng)力接近零,所以,軸心不必完全淬透,這也有助于防止淬裂。圓棒淬火是無氧化皮狀態(tài)。表面硬度數(shù)據(jù)是在介質(zhì)輕微攪動下獲得的,對流速為60m/min而言,淬火組織可以選擇80%馬氏體,回火后的硬度達(dá)到35HRC。由類似經(jīng)驗可知,80%馬氏體組織必須保持到3/4半徑的位置,如果采用40CrMoH鋼,因其最低含碳量為0.37%,為了防止淬火變形,采用流速為60m/min的油淬。
根據(jù)淬透性曲線圖的獲得硬度49HRC值高于設(shè)計要求的40HRC??芍?0CrMoH的淬透性對于該軸是完全足夠的。
通過端淬曲線可以查出硬度與對應(yīng)的淬火冷速之間的關(guān)系(伯格霍德曲線),從而選擇適當(dāng)?shù)拇慊鸾橘|(zhì)。利用端淬曲線及相關(guān)圖表選擇熱處理工藝,這里以40鋼制造直徑為Φ45mm的軸為例。
40碳鋼含碳量為0.37%-0.45%,要求淬火后在3/4R處有80%馬氏體,而在1/2R處的硬度大于HRC40,看看是否可以選擇油淬?
首先含碳量與馬氏體關(guān)系圖查出40碳鋼最低含碳量0. 37%時淬火馬氏體80%時的硬度為45HRC,再從水淬、油淬曲線圖的縱坐標(biāo)上對應(yīng)的直徑+4 5mm處做水平線,分別將它與3/4R、1/2R曲線相交,交點(diǎn)處再分別作垂線交于淬透性曲線硬度下限值的曲線上,得出對應(yīng)縱坐標(biāo)上的兩組硬度值:①水淬:45HRC、42HRC;②油淬:38HRC、30HRC、27HRC。可以看出淬油不能滿足要求時,必須淬水;若淬水仍不能滿足要求,則必須改用淬透性更好的材料。
從冷卻曲線圖可看出,這個尺寸的工件水淬能滿足技術(shù)條件,油淬達(dá)不到要求。
本文參考《熱處理工藝問答》一書。
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