40Cr钢热处理工艺参数对淬火组织的影响(2)
1.2 淬火工艺规范原则
1.2.1 淬火加热温度确定原则淬火加热温度取决于钢的相变点。对于亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+（30-50℃），过共析钢为 Ac1+（30-50℃）。对于亚共析钢来说，若加热温度低于Ac3，则加热状态为铁素体与奥氏体两相组成，淬火冷却后铁素体保存下来，使得零件淬火后硬度不均匀，强度和硬度降低。比 Ac3 点高 30-50℃是为了使工件内部在规定加热时间内保证达到 Ac3 点以上的温度，铁素体能完全溶解于奥氏体中，奥氏体成分比较均匀，且奥氏体晶粒又不至于粗大。对于过共析钢来说，淬火加热温度为 Ac1-Ac3 时，加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳化物。这种组织会具有高的硬度和强度，高的耐磨性，同时也具有较好的韧性。如果淬火加热温度过高，碳化物溶解，奥氏体晶粒长大，淬火后得到片状马氏体(孪晶马氏体)，其显微裂纹增加，脆性增大，淬火开裂倾向也增大。由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，钢的硬度和耐磨性降低。高于Ac1 点 30-50℃的目的和亚共析钢类似，是为了保证工件内各部分温度均高于Ac1。在工件尺寸大、 加热速度快的情况下， 淬火温度可选得高一些。 因为工件大，传热慢， 容易加热不足， 使淬火后得不到全部马氏体或淬硬层减薄。 加热速度快，工件温差大，也容易出现加热不足。另外，加热速度快，起始晶粒细，也允许采用较高加热温度。在这种情况下，淬火温度可取 Ac3+(50—80℃)，对细晶粒钢有时取Ac3+100℃。对于形状较复杂，容易变形开裂的工件，加热速度较慢，淬火温度取下限[3]。
考虑原始组织时，如先共析铁素体比较大，或珠光体片间距较大，为了加速奥氏体均匀化过程，淬火温度取得高一些。对过共析钢为了加速合金碳化物的溶解，以及合金元素的均匀化，也应采取较高的淬火温度。例如高速钢的 Ac1点为 820—840℃，淬火加热温度高达1280℃。考虑选用淬火介质和冷却方式时， 在选用冷却速度较低的淬火介质和淬火方法的情况下，为了增加过冷奥氏体的稳定性，防止由于冷却速度较低而使工件在淬火时发生珠光体型转变，常取稍高的淬火加热温度。
1.2.2 淬火加热时间确定原则淬火加热时间应包括工件整个截面加热到预定淬火温度， 并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。因此，淬火加热时间包括升温和保温两段时间。 在实际生产中， 只有大型工件或装炉量很多情况下，才把升温时间和保温时间分别进行考虑。 一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热时间。当把升温时间和保温时间分别考虑时，由于淬火温度高于相变温度，所以升温时间包括相变重结晶时间。保温时间实际上只要考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需时间即可。在具体生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，通过试验最终确定。常用经验公式： D K a * * 式中 ——加热时间，(min)；a——加热系数，(min／mm)；K——装炉修正系数；D——零件有效厚度(mm)。加热系数口表示工件单位厚度需要的加热时间，其大小与工件尺寸、加热介质和钢的化学成分有关。装炉量修正系数 X 是考虑装炉的多少而确定的。装炉量大时，K 值也应取得较大，一般由实验确定；工件有效厚度 D 的计算，可按下述原则确定：圆柱体取直径，正方形截面取边长，长方形截面取短边长，板件取板厚， 套筒类工件取壁厚， 圆锥体取离小头 2/3 长度处直径， 球体取球径的 0． 6倍作为有效厚度D[4]。
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