表面淬火后的组织优化：淬火后的表面组织特征分析

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：钢件经表面淬火后的组织与钢种、淬火前的原始组织及淬火加热时沿截面温度的分布有关。若表面淬火前原始组织为正火状态的45钢，则表面淬火以后其金相组织沿截面变化将要复杂得多。表面淬火将导致这一区域硬度降低。

钢件经表面淬火后的组织与钢种、淬火前的原始组织及淬火加热时沿截面温度的分布有关。

例如，原始组织为退火状态的共析钢，设其在淬火冷却前沿截面的温度分布如图4-6(a)所示。淬火以后金相组织应分为三区，如图4-6(b)所示，自表面向心部分别为马氏体区(M)(包括残余奥氏体)、马氏体加珠光体(M＋P)及珠光体(P)区。这里所以出现马氏体加珠光体区，是因为快速加热时奥氏体是在一个温度区间而并非在一个恒定温度形成的，其界限相当于沿截面温度曲线的奥氏体开始形成温度(Ac1s)及奥氏体形成终了温度(Ac1f)。在全马氏体区，自表面向里，由于奥氏体化温度的差别在有些情况下也可以看到其差别，最表面温度高，马氏体较粗大，中间均匀细小，紧靠Ac1f温度区，由于其淬火前奥氏体成分不均匀，如腐蚀适当，将能看到珠光体痕迹。在温度低于Ac1s区，由于原为退火组织，加热时不能发生组织变化，故为淬火前原始组织。

若表面淬火前原始组织为正火状态的45钢，则表面淬火以后其金相组织沿截面变化将要复杂得多。如果采用的是淬火烈度很大的淬火介质，即只要加热温度高于临界点，凡是奥氏体区均能淬成马氏体，则表面淬火加热时沿截面温度分布如图4-7(a)所示，而自表面至心部的金相组织如图4-7(b)所示。按其金相组织分为四区，即表面马氏体(M)，往里为马氏体＋铁素体(M＋F)，再往里为马氏体＋铁素体＋珠光体(M＋F＋P)，心部组织为珠光体＋铁素体(P＋F)。

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图4-6　共析钢表面淬火沿截面温度分布及淬火后金相组织

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图4-7　原始组织为正火态45钢表面淬火后组织

(a)淬火过程中沿截面温度分布；(b)淬火后沿截面组织

若45钢表面淬火前原始组织为调质状态，由于回火索氏体为粒状渗碳体均匀分布在铁素体基体上的均匀组织，因此表面淬火后不会出现由于上述那种碳浓度大、体积不均匀所造成的淬火组织的不均匀。在截面上相当于Ac1与Ac3温度区的淬火组织中，未溶铁素体也分布得比较均匀。在淬火加热温度低于Ac1至相当于调质回火温度区，如图4-8中C区，由于其温度高于原调质回火温度而又低于临界点，因此将发生进一步回火现象。表面淬火将导致这一区域硬度降低(图4-8)。这一部分的回火程度取决于回火参数M，其区域大小取决于表面淬火加热时沿截面的温度梯度。加热速度越快，沿截面的温度梯度越陡，该区域越小。由于加热速度快，加热时间短，参数M小，故回火程度也减小。

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图4-8　原始组织为调质状态的45钢表面淬火后沿截面硬度

表面淬火淬硬层深度一般计至半马氏体(50%M)区，测定方法是沿截面制取金相试样，用硝酸酒精腐蚀，根据淬硬区与未淬硬区的颜色差别来确定(淬硬区颜色浅)；此外，也可借测定截面硬度来决定。

按截面硬度来判定的表面淬火后有效硬化层深度，指沿淬硬面垂直切断的磨光平面上，从零件表面到维氏硬度HV等于规定硬度值[极限硬度，(HV)hl]所在层之间的距离。而这一极限硬度等于零件要求的最小表面硬度(HV)ms的0.8倍。

表面淬火后的组织优化：淬火后的表面组织特征分析

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