端淬试验说明.doc

端淬试验说明 图‐1 根据公式 (6)计算的端淬曲线与实测值比较 将标准端淬试样解剖 （图 ‐2），沿距离表层 0.4mm 处 AB 线和中心线 CD线从端淬水冷端向远离水冷端作硬度曲线，得到图 ‐3。从图 ‐3 可以看出，解剖后测得的硬度曲线与计算值仍然接近。 同时，可以看出，端淬试样表层硬度与心部硬度基本无差别。说明与空气对 Ф25mm 的 20MnTiB 端淬试样的冷却影响很小， 端淬试样接近一维传热。 图‐2 中的 9 个点的金相组织如图 ‐4‐8 所示。图 ‐4 为水冷端断面的金相，为少量铁素体、 贝氏体与板条马氏体组织； 图‐5 的 1 区为贝氏体组织与少量铁素体组织；图 ‐6 的 2 区为铁素体与上贝氏体组织；图 ‐7 与图 ‐8 的 3 区为大量的铁素体与高温贝氏体以及少量的珠光体组织。 图‐2 端淬试样剖面示意图 图‐3 标准端淬曲线实测值、标准端淬试样解剖后表层 0.4mm 处与心部硬度曲线与计算值对比 点 图‐4 端面 C点金相 1 1-1 1-2 1-3 图‐5 标准端淬试样 0‐10mm 的金相组织， 1‐1、1‐2、1‐3 2-1 2 2-2 2-3 图‐6 标准端淬试样 10‐20mm 的金相组织， 2‐1、2‐2、2‐3 3-1 3-2 3 3-3 图‐7 标准端淬试样 20‐30mm 的金相组织， 3‐1、3‐2、3‐3 点 图‐8 3 区 D 点的金相组织 淬透性带预测，对于标准碳含量百分数为 0.2，其他合金元素与表 1 相 同的 20MnTiB，奥氏体晶粒度假设为 ASTM8.0。 由公式 (1a)计算得出合金当量 M=13.30165； 由公式 (2)计算得出端淬曲线拐点 h=9.71154； 由公式 (3)计算得出淬硬距离 b 上限 =2.65115， b 下限 =0.94192； 由公式 (4b)计算得出水冷端硬度 Jmax=46.5； 由公式 (5)计算得出无穷远最小硬度 Jmin=9.6113； 将上述计算得出的值代入公式 (7)和 (8). 4 图 ‐9 根据公式 (8)和(9)预测的 20MnTiB淬透性带 圆棒整体淬火硬度与强度预测 不同直径的圆棒， 采用公式 9 可以分别计算出圆棒在水淬、 油淬后的等效端 淬深度，采用公式 11 可以估算出圆棒的抗拉强度。 对于φ 8、φ 10、φ 15、φ 20、φ 25 的 20MnTiB 圆棒，采用公式 9‐10 和公 式 6 的计算结果如表 2 所示。从表 2 的计算结果可以看出，水淬时，直径 8mm 至 20mm 的硬度基本无区别，这与薄板的试验结果相同，利用图 10 可以换算成 显微硬度约 445HV，与实测结果接近。而油淬显微硬度随着直径的不同而不同，显微硬度约 340~433HV。 表 ‐1 20MnTiB 圆棒水淬与油淬的硬度与抗拉强度预测 直径， mm E，水 E，油 HRC，水 HRC，油 σb，水 ， σ b，油 ， MPa MPa 8 0 3.67 44.86 43.7 1462 1407 10 0.125 4.33 44.86 43.0 1462 1376 15 1.6875 6 44.8 40.6 1459 1278 20 3.25 7.67 44.75 37.7 1457 1175 25 4.8125 9.33 42.44 34.6 1352 1081 5 附：维氏硬度与洛氏硬度、洛氏硬度与抗拉强度换算 图‐10 维氏硬度与洛氏硬度换算 图‐11 洛氏硬度与抗拉强度换算 6 1.1 标准端淬试验方法与操作流程 按照 GB/T225‐2006/ISO642:1999 规定试样尺寸，长 100mm，直径 25mm， 并带有 “台阶 ”，直径 30mm，台高 3mm（图 12）。淬火在特定的试验装置上进 行如图 35 与图 38 所示，在试验之前应进行调整，使水柱的自由喷出高度为 65mm（图 37），水的温度为 20‐30℃，试样放入试验装置时，冷却端与喷嘴距 离为 12.5 mm。实物图如图 12 所示。 图‐12 淬火装置示意图 7 图‐13 带凸缘的试样 图‐14 喷水管端部 图‐15 末端淬透性实验示意图 8 试验时，要将待测的一定钢号的试样，加热到奥氏体化温度，保温 30 分钟 后由炉中取出， 在 5 秒内迅速放入淬火的试验装置。 这时，试样的淬火端被喷水冷却 15 分钟，冷却速度约为 100℃/ 秒，而离开淬火端冷却速度逐渐降低，到另一端时约为 3～4℃/ 秒。 试样冷却后，取出，在试样两侧各磨去 0.4～0.5mm,得到互相平行的沿纵向的两个狭长的平行平面。 在其中的一个平面上， 通常从淬火端开始， 测量离开淬火端面 1.5、 3、 5、7、9、11、13、 15mm，8 个点和以后