李長(zhǎng)貴，馬 娟，海秀英，陸建民，雷國(guó)清

（西寧特殊鋼股份有限公司，青海省冶金產(chǎn)品研究與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），青海 西寧 810005）

近年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)對(duì)齒輪鋼的質(zhì)量和性能要求越來(lái)越高，許多齒輪生產(chǎn)企業(yè)對(duì)齒輪鋼的技術(shù)指標(biāo)提出了嚴(yán)格要求；淬透性試驗(yàn)方法頂端淬火試驗(yàn)GB/T 225-2006鋼淬透性的末端淬火試驗(yàn)方法（Jominy試驗(yàn)），是一種測(cè)定淬透性的簡(jiǎn)便方法，在許多國(guó)家已標(biāo)準(zhǔn)化。圖1是用標(biāo)準(zhǔn)試樣經(jīng)適當(dāng)奧氏體化后進(jìn)行頂端淬火的示意圖。頂端淬火時(shí)冷卻速度由淬火端沿試棒逐漸減小，組織和硬度隨之相應(yīng)地變化，由此得到的硬度變化曲線(xiàn)（圖2）稱(chēng)為淬透性曲線(xiàn)。嚴(yán)格地說(shuō)，這種曲線(xiàn)只對(duì)某一爐次的鋼有效；對(duì)于某一定鋼種來(lái)說(shuō)，由于化學(xué)成分的差異（成分波動(dòng)及偏析）、預(yù)先熱處理工藝的差異（顯微組織上的差異），其淬透性曲線(xiàn)可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)波動(dòng)，形成一個(gè)淬透性帶（圖3）。

圖1 頂端淬火

圖2 淬透性曲線(xiàn)

圖3 淬透性帶

1 熱處理工藝對(duì)淬透性的影響

鋼的淬火加熱溫度主要由鋼的化學(xué)成分和所要求的淬火組織來(lái)確定，一般采用Ac3以上30℃～50℃。

保溫的目的使試樣透熱（即工試樣整個(gè)截面都達(dá)到規(guī)定的淬火加熱溫度），完成加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程，獲得所需成分的細(xì)晶粒奧氏體，在這個(gè)前提下，應(yīng)盡量縮短保溫時(shí)間，以減少氧化和脫碳。

加熱的方式也會(huì)影響淬透性，在實(shí)際操作中這是很重要的，我們往往容易忽視這一點(diǎn)。因?yàn)榧訜岱绞讲煌?，產(chǎn)生的加熱效果也不同。例如用箱式電爐就比鹽浴爐產(chǎn)生的氧化、脫碳現(xiàn)象嚴(yán)重，就會(huì)降低淬透性。零件的形狀尺寸、加熱溫度、冷卻方式等，在不同程度上都影響著鋼的淬透性。熱處理冷卻介質(zhì)的冷卻特性和冷卻速度，對(duì)鋼的淬透性也有很大影響。冷卻速度快的，淬透性就提高，冷卻速度慢的，淬透性就降低。

2 化學(xué)成分對(duì)淬透性的影響

主要是碳元素的影響，當(dāng)C%小于1.2%時(shí)，隨著奧氏體中碳濃度的提高，顯著降低臨界冷卻速度，C曲線(xiàn)右移，鋼的淬透性增大；當(dāng)C%大于1.2%時(shí)，鋼的冷卻速度反而升高，C曲線(xiàn)左移，淬透性下降。其次是合金元素的影響，除鈷外，絕大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，均使C曲線(xiàn)右移，降低臨界冷卻速度，從而提高鋼的淬透性。如40Mn2鋼成分相差較大的2爐鋼進(jìn)行末端淬透性試驗(yàn)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、表2。

表1 化學(xué)成分

3 測(cè)試過(guò)程中的影響因素

3.1 試樣平行度的影響

用高、中、低各4塊洛氏標(biāo)準(zhǔn)硬度塊對(duì)不同傾斜角進(jìn)行測(cè)試其洛氏硬度值，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同傾斜角的洛氏硬度對(duì)比值

3.2 試樣加工影響

用標(biāo)準(zhǔn)塊磨制不同的粗糙度測(cè)試面（粗糙度用TR200手持式粗糙度儀測(cè)量），用TH301洛氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同粗糙度的硬度值

3.3 距水冷端距離定位的影響

在端淬試驗(yàn)測(cè)試時(shí)，距淬火端的距離是最關(guān)鍵的參數(shù)，而普通試驗(yàn)機(jī)無(wú)自動(dòng)定位功能，只能人為手動(dòng)標(biāo)識(shí)并進(jìn)行試驗(yàn)，導(dǎo)致實(shí)際的測(cè)試點(diǎn)距離與要求測(cè)試點(diǎn)距離有偏差，當(dāng)測(cè)試點(diǎn)接近淬火端面時(shí)測(cè)試值偏高，當(dāng)測(cè)試點(diǎn)靠后時(shí)測(cè)試值偏低。

ENST公司生產(chǎn)的AT350系列全自動(dòng)硬度計(jì)末端點(diǎn)距可編程自動(dòng)定位控制，定位準(zhǔn)確，試驗(yàn)機(jī)穩(wěn)定性好，如用此試驗(yàn)機(jī)可避免末端點(diǎn)距定位問(wèn)題。

表2 末端淬透性

4 分析結(jié)論

①?gòu)臄?shù)據(jù)看出，1#試樣相比2#試樣合金成分較高，淬透性也相對(duì)較高。②從數(shù)據(jù)看出傾斜角度越大，測(cè)試值越低；當(dāng)試樣有一定的傾斜角時(shí)金鋼石圓錐壓頭沒(méi)有垂直壓入試樣，測(cè)量壓痕深度時(shí)偏大導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏低。③由于洛氏硬度在理論上是以平面為基準(zhǔn)的，對(duì)于凹凸不平、表面粗糙度的表面，在相同的試驗(yàn)力作用下，表面粗糙度大的表面壓頭壓入深度要更大些，因此測(cè)得的洛氏硬度值偏低。④末端淬透性在測(cè)試過(guò)程中試樣表面粗糙度、平行度都會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果有較大的影響，在檢驗(yàn)過(guò)程中注意試樣加工質(zhì)量，保證檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。