如何利用钢的淬透性选材
高手零读杂谈：钢的淬透性及淬火缺陷
高手零读杂谈：钢的淬透性及淬火缺陷看到有大侠提到了45钢是不是应该渗碳的问题。
这个问题其实应该这么看，是不是应该渗碳、氰化，其实看需求。
45号钢是中碳钢，本身淬透性有，但是45号钢淬火只能得到马氏体组织，最多有微量渗碳体提高硬度。
对于一般的使用来说，如果只是强化材料，增加表面抗疲劳能力等，淬火+回火工艺是可以满足的。
但如果对于表面有特殊的耐磨要求时，我们就需要将表面的含碳量增加，使其在热处理过程中形成高硬度和耐磨性的网状渗碳体组织。
而这时，渗碳是需要的。
所以，对于一个材料应该选用怎样的具体工艺，本质上是根据设计需求来选择的，当有了确定的设计需求之后，我们才需要根据需求选择合适的组织来满足，然后才能谈具体应该用什么工艺。
我建议大家多看书，但不要背死书。
要掌握关键，按着这个关键去理解为什么要那么用。
好了，不多说了，继续主题。
读书：《金属材料及热处理》陆大纮许晋堃合编人民铁道出版社《材料工程基础》王昆林编清华大学出版社杂谈十三:钢的淬透性及淬火缺陷影响淬透性的因素。
钢的淬透性由其冷却速度决定。
临街冷却速度越小，也就意味着奥氏体越稳定，则淬透性越好。
因此，凡是影响奥氏体稳定的因素，均影响钢的淬透性。
1。
碳质量分数。
先说流行的观点吧。
首先说，对于碳钢，碳质量分数影响临街冷却速度，所谓的C线右移。
因此，对于亚共析钢，随着含碳量的增加，淬透性增加。
到共析钢时达到最大。
对于过共析钢，却正好相反，随着含碳量的增加，淬透性则降低。
流行观点认为，这是含碳量影响了临街冷却速度。
当然，我不是专门从事这方面的研究者。
但是从认知上讲，我并不太赞同这一形成理论。
首先，临街冷却速度对于大多数的第一印象是由等温冷却曲线得来的，也就是TTT图。
但我们很清楚，TTT图和CCT是很不同的。
比如对于亚共析钢，其珠光体转变的尖部甚至会落后于贝氏体转变的尖部。
所谓鼻尖位置便不再是以珠光体转变为基准。
此外，从淬透性的测定我们也清楚，淬透性的测定依据是半马氏体区的位置。
钢的淬透性测定
1、学会用端淬法测定钢的淬透性； 2、比较碳钢（45）与合金钢（40Cr）的淬透性； 3、了解淬透性曲线的应用。
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【实验概述】
1、淬透性与淬硬性 钢的淬透性——钢在淬火时获得M的能力。 钢的淬硬性——钢淬火后所能达到的最高硬度。
2、影响淬透性的因素 主要是钢的化学成分（合金元素含量），其次是奥氏体化温度、保温时间等。
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【实验注意事项】
1、试样从盒中取出到开始喷水之间的时间应不超过5 s。 2、磨制试样过程中应注意用水冷却，避免发生回火现象。 3、测量的硬度压痕应沿所磨平面的中心线分布。
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【实验报告撰写】
1、统一使用实验报告纸撰写实验报告，要求写出实验名称、 实验目的、实验材料、实验设备等。
2、实验数据处理
（1）用表格列出两种试样距离顶端各点的硬度（硬度-距离表） （2）根据上表绘制两种试样硬度-距离曲线图（横坐标为距离d、
不同截面的钢淬火时淬硬层深度的变化 (D0为心部为50％M的最大直径)
在相同冷却条件下，Do越大，钢的淬透性越好。
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（3）端淬法—— GB/T 225-2006 ❖淬透性表示方法：
J HRC- d
J——表示端淬实验法 d——测试点至水冷端的距离（mm） HRC——测试点处的硬度值
例如：
J 42- 5
即表示：距水冷端5mm处 试样硬度值为42HRC
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淬透性曲线
半M与碳含量
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【实验设备及材料】
箱式炉 4台
端淬机 1台 台式砂轮机 2台 洛氏硬度计 4台
实验材料 —— 45钢和40Cr标准端淬试样
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【实验内容及步骤】
4~5人一组，领取一根试样（45或40Cr），进行端淬。
淬透性实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次淬透性实验旨在探究不同合金元素对钢淬透性的影响，通过对比实验结果，分析合金元素对淬透性的作用机理，为钢铁材料的性能优化提供理论依据。
二、实验原理淬透性是指钢材在淬火过程中，其内部组织转变和硬度分布的特性。
淬透性好的钢材，在淬火后心部硬度较高，表面硬度较低，有利于提高零件的耐磨性和使用寿命。
淬透性主要受钢材化学成分、组织结构、冷却速度等因素的影响。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 纯铁板- 钢铁合金材料（C钢、T钢、M钢、B钢）2. 实验仪器：- 淬火炉- 真空炉- 金相显微镜- 硬度计- 金属拉力试验机四、实验步骤1. 钢板准备：- 将纯铁板和钢铁合金材料分别加工成尺寸相同的试样。
- 对试样进行表面处理，确保实验结果的准确性。
2. 淬火工艺：- 将试样分别放入淬火炉和真空炉中，按照预定的淬火温度和时间进行淬火。
- 淬火过程中，严格控制冷却速度，确保试样内部组织均匀。
3. 组织观察：- 使用金相显微镜观察淬火后的试样组织，分析不同合金元素对淬透性的影响。
- 记录试样心部和表面的硬度值，分析合金元素对硬度分布的影响。
4. 性能测试：- 对淬火后的试样进行金属拉力试验，测试其抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标。
五、实验结果与分析1. 金相组织观察：- 随着合金元素的增加，试样心部的珠光体组织逐渐减少，马氏体组织逐渐增多。
- C钢和T钢的淬透性较好，心部硬度较高；M钢和B钢的淬透性较差，心部硬度较低。
2. 硬度分布：- 淬火后，C钢和T钢的表面硬度较低，心部硬度较高；M钢和B钢的表面硬度较高，心部硬度较低。
- 合金元素的增加，使试样表面硬度降低，心部硬度升高。
3. 性能测试：- C钢和T钢的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标均优于M钢和B钢。
- 合金元素的增加，使试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率等性能指标得到提高。
六、结论通过本次淬透性实验，得出以下结论：1. 合金元素对钢的淬透性有显著影响，增加合金元素可以改善钢材的淬透性。
astm(a255-02)钢的淬透性试验方法
钢淬透性的标准试验方法ASTM（A255-02）1.范围1.1本规范包括钢淬透性试验方法的描述。
这两种试验方法包括端淬或Jominy试验或根据化学成分计算钢的淬透性。
1.2 由已知钢种选择决定淬透性的方法由供货方和客户共同决定。
材料检测报告应注明所用的淬透性试验方法。
1.3这些试验方法中所采用的计算方法仅适用于具有以下化学成分范围的钢：元素范围，%碳0.10-0.70锰0.50-1.65硅0.15-0.60铬最大1.35镍最大1.50钼最大0.551.4淬透性是测量钢在奥氏体转变点淬火深度的一种方法，见表1。
它是一种定量的描述方法，测量试样具有标准尺寸和形状，用标准淬火方法进行淬火得到淬火的深度或宽度。
在端淬试验中，淬火深度是从淬火端部到某硬度值的距离。
表1 正火和奥氏体转变温度A钢种要求的最大碳含量（%）正火温度（℃）奥氏体温度（℃）1000，1300，1500 ≤0.25 925 9253100，4000，4100 0.26-0.36 900 8704300，4400，45004600，4700，50005100，6100B，81008600，8700，88009400，9700，9800≥0.37 870 8452300，2500，3300 ≤0.25 925 8454800，93000.26-0.36 900 815≥0.37 870 8009200 ≥0.5 900 870A 在此表格中温度变化在±6℃以内是允许的。
B 对于6100钢来说正火和奥氏体化温度要比此表中高30℃。
1.5淬透性值的单位应以英寸-磅为标准单位，国标单位仅供参考。
1.6本规范没有安全方面的条款，如果有，应根据应用条件而定。
本规范的使用者应制定安全和健康条例并保证其适用性。
2.参考文献2.1ASTM标准E018 金属材料洛氏硬度和表面洛氏硬度试验标准E112 平均晶粒尺寸的检验方法端淬或JOMINY试验3.说明3.1本试验包括用端淬或Jominy试验方法来测定钢淬透性的试验程序。
淬透性与淬硬性(精)
②在油淬“表面”栏的35mm处引垂线，与端淬曲线分别交于 48HRC和58HRC。这表明直径为35mm的40Cr钢棒料油淬后，表面硬 度为48HRC～58HRC，可满足表面硬度>45HRC的要求。故该工件可 选用40Cr钢。
45钢与45Cr钢的淬透性曲线
45钢
40Cr钢
2) 预测工件淬火后硬度分布
碳化物形成元素只有溶入奥氏体才可起增大淬透性的作用，若存在于碳 化物中则反而起降低淬透性的作用。 (2)奥氏体晶粒度和成分均匀程度同样加热条件下，奥氏体晶粒越大，成 分越均匀，则过冷奥氏体越稳定，故淬透性越好。
(3)未溶第二相的影响钢中未溶碳化物、氮化物等与奥氏体的交界处是珠 光体、贝氏体择优形核地点，可促进珠光体、贝氏体形核，降低过冷奥 氏体的稳定性，故降低淬透性；此外，未溶碳、氮化物还会阻碍奥氏体 晶粒长大，也对淬透性有降低作用。 此外，形变和应力场等对钢的淬透性也有影响。
(2)淬透性与实际淬透层深度的关系
• 实际淬透层深度(常简称为淬透深度或淬硬(层)深度)与淬透性之间有密 切关系，但又有着重要的区别。
• 实际淬透深度是指在实际具体条件下获得的马氏体层深度，对试样尺 寸、形状及冷却条件等没有要求，其值是随条件变化而变化的。而淬 透性反映的是标准条件下的淬透深度，其值是固定的，所用试样尺寸、 形状及冷却条件等都要求处在标准状态。 例如，45钢在标准条件下的淬透深度约为l5mm，而同样试样在20℃、 5％(质量分数)食盐水中的淬透深度可达21mm，在油中的淬透深度却不 到l0mm。
1)根据端淬曲线合理选用钢材，以满足心部硬度的要求。
例如：某直径为35mm圆柱形工件，要求油淬(H=0．4)后表面硬度 >45HRC，心部硬度>32HRC，可否选用40Cr?
淬透性的工程应用(精)
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程淬透性的工程应用主讲教师：雷伟斌西安航空职业技术学院淬透性的工程应用钢的淬透性及淬透性曲线，在合理选择材料、预测材料的组织与性能以及制定热处理工艺等方面都具有重要的实用价值。
这里简要介绍淬透性曲线的几个主要用途。
1、根据淬透性曲线求圆棒工件截面上的硬度分布例如，欲选用45Mn2钢制造φ50 mm 的轴，试求经水淬后其截面上的硬度分布曲线。
由图1a 可以查出φ50 mm 圆棒截面上不同位置处对应的端淬距离：取圆棒直径50 mm ，引一水平线与表面、3R/4、R/2（R 为圆棒试样半径）及中心的曲线相交，得到至水冷端的距离。
再由45Mn2钢的淬透性曲线（图3a ）可查得对应点的硬度分别为表面55HRC ，3/4R 处52HRC ，1/2R 处42HRC ，中心31HRC 。
根据这些数据即可画出硬度分布曲线。
2、根据工件的硬度要求，用淬透性曲线协助选择钢种与热处理工艺 若已知圆形截面工件的尺寸大小和淬火后对不同部位所要求的硬度和组织，通过淬透性曲线可以查出硬度与对应的淬火冷却速度之间的关系，从而选择适当的淬火介质。
例如用40MnB 钢制造45mm 的轴，要求淬火后在3R/4处有80％的马氏体组织，而在R/2处的硬度不低于40HRC ，问油淬是否合适?首先由图2查得w c 为0.4％的钢淬火后具有80％马氏体组织时，硬度值为45HRC 。
然后，根据图1b 从纵坐标上直径为45mm 处作一水平线，分冷却速度相对应的：2550 75 1020 15 46 表面3R/4 R/2中心0 1.534.5 6 7.5 9 12 15 18 24 27 36 48 72 b至水冷端距离/mm圆棒直径/m m在700℃时冷却速度/℃/s -125 50 75 100表面3R/4R/2中心a圆棒直径/m m495 440 330220 16510555 41 30 25 21 16.5 14 10.5 9 8 6.5 5.5 4.5 3.4 2.22.4 2.6 0 图1 圆棒直径及截面上的位置与端淬试样上至水冷端距离的关系a 圆棒静水中淬火b 圆棒静油中淬火别找出它在3R/4、R/2处的交点的横坐标即对应的端淬试样上的距离，再从40MnB 钢的端淬曲线（图3b ）上找出对应的硬度值。
【钢铁知识】钢的淬火知识大全分析讲解很全面！
【钢铁知识】钢的淬火知识大全分析讲解很全面！淬火的定义与目的将钢加热到临界点Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
钢件在有物态变化的淬火介质中冷却时，其冷却过出一般分为以下三个阶段：蒸汽膜阶段、沸腾阶段、对流阶段。
钢的淬透性淬硬性和淬透性是表征钢材接受淬火能力大小的两项性能指标，它们也是选材、用材的重要依据。
1.淬硬性与淬透性的概念淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
决定钢淬硬性高低的主要因索是钢的含碳量，更确切地说是淬火加热时固溶在奥氏体中的含碳量，含碳量越离，钢的淬硬性也就越高。
而钢中合金元素对淬硬性的影响不大，但对钢的淬透性却有重大影响。
淬透性是指在規定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它是钢材固有的一种属性。
淬透性实际上反映了钢在淬火时，奥氏体转变为马氏体的容易程度。
它主要和钢的过冷奥氏体的稳定性有关，或者说与钢的临界淬火冷却速度有关。
还应指出：必须把钢的淬透性和钢件在具体淬火条件下的有效淬硬深度区分开来。
钢的淬透性是钢材本身所固有的属性，它只取决于其本身的内部因素，而与外部因素无关；而钢的有效淬硬深度除取决于钢材的淬透性外，还与所采用的冷却介质、工件尺寸等外部因索有关，例如在同样奥氏体化的条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但是水淬比油淬的有效淬硬深度大，小件比大件的有效淬硬深度大，这决不能说水淬比油淬的淬透性髙。
也不能说小件比大件的淬透性高。
ASTM A304-05(符合末端淬透性要求的碳素钢和合金钢棒材)
ASTM A304-05符合末端淬透性要求的碳素钢和合金钢棒材1范围1.1 本标准适用于在末端淬火试验中能够获得规定淬透深度的不同化学成分和规格的合金钢、碳素钢、碳硼钢热加工钢棒。
这些化学成分的表示法是在钢号后添加后缀字母“H”。
1.2本标准对不同于表1和表2所列的化学成分也加以规定。
当供需双方同意时，也允许指定特殊的淬透性极限值。
1.3英寸—磅单位表示的数值为标准值。
2引用标准2.1ASTM标准：A29/29M碳素钢和合金钢热加工棒材一般要求A108碳钢和合金钢冷加工棒材A255钢的淬透性试验方法E112 平均晶粒度试验方法E527金属和合金编号方法（UNS）3术语本标准规定的术语定义：3.1.1淬透性—当钢以不同的冷却速度进行淬火时，钢会发生不同程度硬化，这显示出钢在热处理条件下的相对淬透能力。
相对淬透能力用定量方法测量，一般是将标准尺寸和形状的试样进行标准淬火，与此同时记录淬透的程度和深度。
在末端淬火试验中，淬透深度是从试样淬火末端到给定硬度处的距离。
4订货内容4.1按本标准订货的钢材应该包括以下内容，按适当顺序：4.1.1数量（重量）4.1.2材料名称（合金钢、碳钢或碳—硼钢）4.1.3截面形状4.1.4规格4.1.5长度4.1.6钢号4.1.7末端淬透性（见第9部分）4.1.8熔炼分析报告（如果有要求）4.1.9特殊的平直度（如果有要求）4.1.10ASTM名称和版本日期4.1.11最终用途或特殊要求4.1.12含铅钢（当有要求时）注1—一个典型的订货内容描述如下：10000磅，合金钢棒，圆材，直径4.0英寸，长度10英尺，钢号1340H，J40/56=6/16英寸，要求熔炼分析，ASTM A304，出版日期——，涡轮。
4.2需方应指定所需的钢号，包括按表1或表2的规定，在钢号后加上字母“H”。
4.3淬透性带的极限值在图2-87中以绘图的形式表示并制成表格。
为了统一标准，制表数值采用HRC洛氏硬度。
工程材料钢淬透性
②火焰加热
三、适合钢种
中碳钢或中碳合金钢（如45、40）
四、表淬工件的典型制造工艺路线
下料
锻造
正火或退火
粗加工
调质 精加工 [表淬＋低回] 精磨
调质处理+表面淬火+低温回火
五、工件表淬处理后的组织和性能
表面： 细中回，
50~55，强、硬、耐磨
1. 渗碳方法简介
1)固体渗碳 设备： 固体渗碳箱，箱
式电炉、反射式燃煤 炉 常用的渗碳剂： 木炭或骨炭等 常用的催渗剂： 碳酸钡或碳酸钠
2) 气体渗碳
渗碳剂: 气态渗剂：天然气、
丙烷、煤气等. 液态渗剂：煤油、
甲醇、乙醇、丙酮、 苯等
2. 渗碳工艺 包括: 渗碳温度和渗碳时间
图7-51 工件截面尺寸对淬透层深度的影响
第七节 钢的表面淬火
表面：强、硬、耐磨 工件若要求
心部：强韧综合性能好
一、表面淬火定义：
快速加热工件表面至奥氏体化，并立即淬火，使表 面获得 M 体而心部组织不变的工艺。
二、加热方法
①感应加热：
②火焰加热
③接触加热、激光加热等
①感应加热 利用交变电流产生感 应电流的集肤效应， 在工件表面形成感应 电流，加热工件。
应用：本质细晶粒钢（如20、20 钢等）；载荷小、耐磨性要求较低的工件。
渗碳
装试样
预冷+油淬
清洗
回火
ห้องสมุดไป่ตู้
出试样
2）一次淬火法
渗碳后缓冷，重新加热淬火及低温回火。 目的： 防止3CⅡ的过量析出
细化晶粒 防止变形
淬火温度选择：应兼顾表面和心部的要求，通常： 心部性能要求较高时： > 3， 以↑心部性能 表面性能要求较高时： > 1， 以↑表面性能
在机械设计中如何考虑钢的淬透性
在机械设计中如何考虑钢的淬透性【摘要】分析了钢的淬透性，在机械设计中需充分考虑，是钢力学性能的重要影响因素之一，是正确制定热处理工艺的依据。
【关键词】机械设计；钢的淬透性；合理选材；热处理工艺1 充分认识钢的淬透性淬透性是指在规定的条件下，钢在淬火后获得淬硬层深度的能力（又叫可淬性）。
它与钢的临界冷却速度有密切关系，临界冷却速度越低，淬透性越好。
因此，一切增加过冷奥氏体稳定性、降低临界冷却速度的因素（主要是钢的化学成分）都可以提高钢的淬透性。
例如，合金钢的淬透性好于碳钢。
获得的淬硬层越深，说明钢的淬透性越好。
如果淬硬层深度达到心部，则说明该钢全部淬透。
一般规定：钢在淬火后由钢的表面至内部马氏体组织占50%处的距离为淬硬层深度（又叫淬透层的深度），最近也有新观点认为，在淬火钢中存在50%不同的非马氏体组织时钢的机械性能会有很大差异，因而建议用90%马氏体作为淬透性的判据。
不能把钢的淬透性和具体条件下具体零件的淬透层深度混为一谈。
在同样奥氏体化条件下，同一种钢的淬透性是相同的，但不能说同一种钢水淬与油淬时的有效淬透深度相同。
同一种钢材制的零件，如果尺寸、形状等不同，可能有效淬透深度在油中的反而比在水中的为大。
因此，谈具体有效淬透层深度时，必须考虑零件的形状、尺寸和冷却介质等的影响。
2 淬透性对钢力学性能的影响淬透性对钢的机械性能影响很大。
一个零件如果淬透了，不论是淬火后还是淬火+回火后，整个截面各处性能是均匀一致的。
但是如果未淬透，则截面各处的组织和性能不均匀，未淬透部分的力学性能，尤其是σs和αk值明显下降。
淬火不完全程度愈大时，淬火钢的屈强比愈小。
对于不允许出现塑性变形的零件，一般都希望屈强比高些，以尽量提高材料强度的利用率，要求这类零件淬透程度要大。
钢的淬透性越小，零件的淬硬层越浅，未淬透部分的比例越大，零件承受载荷的能力大大下降。
淬火钢中马氏体量愈多时，回火后钢的疲劳极限愈高。
3 钢的淬透性评定准确评定钢的淬透性，为合理选材和制定热处理工艺提供依据。
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一、断面受力均匀、应力状态复杂的重要零件，如大型的轴类零件、内燃机的连杆等，应选用淬透性高的钢，以保证工件能够淬透。
二、受弯曲、扭转应力作用的轴类零件，如机床主轴、发电机转子轴等，应力在截面上分布不均匀，外缘大，心部小。
这类零件不需要淬透，淬透层应根据需要而定。
一般为轴半径的1/3~1/2即可，所以可选用淬透性较低的钢。
三、受交变载荷和振动的弹簧类零件，工作时不允许有塑性变形，因此要求材料有高的屈强比，应选用淬透性高的钢使其淬透，否则心部会出现铁素体，使屈强比下降。
四、工具类零件，要求有高强度、高硬度、高耐磨性，应选用淬透性高的钢。
五、特殊零件，如焊接件、齿
轮等，必须选用低淬透性钢，
以满足这些工件的特殊要求。
六、形状复杂、尺寸精度高的工
件，应选用淬透性高的钢，以保
证工件淬火时变形小，不开裂。
七、尺寸小的工件，选用低淬透性钢也能淬透，应该调质处理；尺寸大工件，选用高淬透性钢，也不一定能淬透，调质没有意义，可以考虑用正火，如果大工件必须淬火，则应先加工，再淬火。