机械制造渗碳原理(真空渗碳厂家带您了解硬度和淬透性原理)

真空渗碳厂家带您了解硬度和淬透性原理

东宇东庵热处理将介绍硬度和淬透性原理，及其热处理关系因素

马氏体是任何一个碳钢所能得到的硬的显微组织，但只有当奥氏体能避免形成铁素体和渗碳体的混合物时，才能形成马氏体。下面由东宇东庵热处理论述马氏体的硬度与含碳量的关系，然后讨论对于给定的钢制造的给定零件决定它是否能够整体获得马氏体硬度的其他因素。淬透性这一术语既用来描述马氏体形成的难易成都，也用来，描述把截面尺寸、冷却速率以及成分等和钢的硬化联系起来的有关技术。

对于碳钢当显微组织为全马氏体时，硬度可达到高值。再钢的常见含碳量的整个范围内，马氏体比铁素体-珠光体或球化组织硬度要高得多。这种高硬度以及相应的强度、高抗疲劳性，高抗磨损性就是进行淬火热处理以得到马氏体的主要目的。几乎所有的马氏体都要进行回火，根据回火程度的不同，钢经过淬火及回火后，其硬度可以接近马氏体所具有的那种高值，也可以低到碳化物球化后所具有的那种低值。为形成马氏体而进行的热处理，一般用于含碳量大于0.3%的钢，这些钢，硬度的提高明显。而含碳量低于0.3%的钢不容易淬硬，他们一般使用时的显微组织为铁素体-珠光体。洛氏硬度值低于HRC20的钢没有什么用处，在图6.1中列出这些数据是为了便于比较。

图6.2为钢及Fe-C合金中，马氏体显微组织的硬度与含碳量的关系，这是许多研究结果的汇总，途中给出一定含碳量的钢能够获得基本上是马氏体组织时所能达到的硬度范围。所有这些研究中都采取了特别措施以保证不会形成先共析相或铁素体与渗碳体的混合物。然而，在马氏体显微组织中可能会含有不同数量的残余奥氏体，因为即使在低碳钢中，M1也会降低到室温以下。。含碳量低于0.3%的钢在室温下也含有少量残余奥氏体。在含碳量超过0.7%的钢中，残余奥氏体对硬度的影响较大；图6.1以及6.2中的几组数据都表明，随着高碳钢中残余奥氏体量的增多，硬度值下降。

除了残余奥氏体数量的差别外，不同含碳量的钢高硬度值的变化还可能是由于时效或奥氏体晶粒尺寸的差别所引起的。图6.3表面，在室温时效能够明显提高Fe-Ni-C合金马氏体的硬度，在Fe-C马氏体中也观察到硬度随时间的类似变化。因此，如果不注意到硬度的测定是在淬火后多少时间进行的，所得到硬度数据就会比较分散。

奥氏体的晶粒尺寸也会影响低碳钢中马氏体的强度。当奥氏体晶粒尺寸减小时，强度会由明显提高。在低碳钢和中碳钢中，奥氏体晶粒尺寸与马氏体组织之间的关系是由于马氏体独特的组织造成的，马氏体条是成束排列的。其尺寸直接与奥氏体晶体尺寸有关。因此，机械性既可以与马氏体束的尺寸也可以与奥氏体晶粒尺寸相联系。图6.4表明，Fe-0.2C合金中，随着马氏体束尺寸的减小，屈服强度增高。

长期以来，含碳马氏体硬度很高的原因一直引起冶金学家的关注，Cohen在1962年纪念Howe的演讲中回顾了钢中马氏体强度理论发展的历史，位于八面体间隙位置的碳原子在马氏体强化过程中的重要作用。

以上的讨论表明，任何钢的高硬度都是和全马氏体组织相联系的。然而，这种显微组织只有通过足够快的冷却，抑制了奥氏体受扩散控制的转变才能得到。影响一个给定零件各截面的冷却速率，以及一种给定的钢对上述冷却速率的反映由许多因素。沿着给定截面上或是对于不同钢制造的同样尺寸的截面，马氏体的形成情况以及相应的硬度会有相当大的差别。淬透性就是讨论不同钢制造的同样尺寸截面上硬度的变化。

淬透性可以定义为“通过快冷产生硬化的能力”或“能够决定铁合金淬硬深度及淬火后硬度分布的那种性质”。这两种定义都强调了硬度。硬化是由于马氏体的形成和存在造成的，因此，淬透性的第三种定义更准确的描述了硬化的物理过程，即一个钢在某些给定条件下冷却时能在给定深度由奥氏体部分地或全部转变为一定百分数地马氏体的能力。

影响冷却速率或影响一个钢制零件散热速率地因素有零个。一个时热从钢试样的心部扩散到表面的能力，另一个时淬火介质将热从零件表面移走的能力。

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