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淬透性原理 奧氏體的成分(碳及合金元素)和晶粒大小是影響淬透性的主要因素。人們試圖根據奧氏體的成分(含晶粒大小)直接計算鋼的淬透性。1939~1942年,美國人格羅斯曼(M.A.Grossmann)提出,奧氏體中元素對淬透性的影響是相乘的關系,而不是早先人們認為的相加關系。并通過實驗得到不同元素的淬透性乘子,提出了理想臨界直徑(D1)的概念。淬透性的定義主要考慮的是顯徽組織,而淬透性的測量通常只限于硬度。為找出二者之間的相應關系,首先需規定“淬透”的標準(涵義)。例如可按50%馬氏體加50%其他轉變產物這種復合組織的硬度(簡稱半馬氏體硬度)作為淬透的一種標準。在端淬曲線上相應于半馬氏體區的距離J(簡稱半馬距)也可作為淬透性的一種量度。

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利用格羅斯曼1941年建立的、后經美國人卡爾尼(D.J.Carney)于1954年修正的Di和端淬距離的關系曲線,可由半馬距求得Di。當然也可以根據其他馬氏體百分數來規定淬透的標準,如99.9%馬氏體,或99%馬氏體,或90%馬氏體等。50%馬氏體之所以用得較多,除了在實驗上測定起來較方便以外,主要是因為按化學成分計算淬透性的基礎工作都是基于格羅斯曼關于理想臨界直徑D-的概念。而D1是以50%馬氏體來定義的。鋼在某給定淬火介質中淬火后,鋼棒中心得到50%馬氏體的最大直徑稱為臨界直徑(Do)。由于Do制約于冷卻條件,不便進行比較。于是,格羅斯曼提出可統一進行比較的理想臨界直徑Di。并建立了Di與不同介質中得到的D0之間的換算關系圖。所謂理想臨界直徑,即在淬火烈度H為無限大的理想冷卻介質中淬火后,鋼棒中心得到50%馬氏體的最大直徑。這種理想冷卻介質(H=∞)可在瞬間把鋼件的表面溫度降至淬火液的溫度,而且在冷卻過程中鋼件表面一直可保持在這個溫度(強烈攪拌的冷鹽水就近似于這種冷卻條件)。這樣,Di就不受具體冷卻條件的限制,從而便于進行對比。格羅斯曼把鋼的理想臨界直徑表示為:Di=Di0fsi•fmn•fcr•fmo•fni••••••。式中Di0為給定奧氏體晶粒大小和碳含量的非合金鋼的理想臨界直徑(稱為基礎理想臨界直徑),fsi fmn fcr,……稱為鋼中所含各合金元素在給定含量下的淬透性乘子??梢?,淬透性乘子就是備元素在給定含量下所增大的D10的倍數。格羅斯曼早期的有關淬透性乘子的數據,主要是在含有通常的0.8%錳和殘余合金元素的中碳鋼(0.6%C)中得到的。1942~1946年,很多研究者發表的一系列文章進一步闡明和修正了格羅斯曼所提出的概念和各元素的淬透性乘子(限0.25%~0.6%C)。

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