淬透性

含義: 指鋼接受淬火而獲得馬氏體的能力,不同鋼種接受淬火的能力不同。

淬透性不同的鋼,淬火后得到的淬透層深度不同,從而沿截面分布的金相組織以及機械性能也不同。淬透層深度是指由淬火表面馬氏體到50%馬氏體層的深度。全部淬透的工件通常表面殘留著拉力,容易產生變形和開裂,同時對工作的疲勞性能也不利。

設計時考慮要點:

1. 零件尺寸越大,內部熱容量越大,淬火時零件的冷卻速度越慢,因此,淬透層越薄,性能越差,這種現象叫做“鋼材的尺寸效應”。所以,不能根據小尺寸的性能數據用于大尺寸零件的強度計算,而必須考慮鋼材的淬透性。

2. 大截面或結構復雜的齒輪采用多元合金鋼,保證足夠而適當的淬透性,保證沿整個截面有良好的綜合機械性能,同時,減少變形,防止開裂。

3. 對碳鋼齒輪,由于碳鋼的淬透性低,在設計大尺寸時,正火和調質熱處理效果相似,而正火可降低成本,不必要求調質。

4. 大模數高質齒輪由于受到鋼材淬透性的限制,應當開齒后調質。

淬硬性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達到最高硬度。

設計時考慮要點:淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

過熱敏感性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達到最高硬度。

設計時考慮要點:淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

回火穩定性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達到最高硬度。

設計時考慮要點:淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

變形開裂傾向

含義:指鋼在加熱和冷卻過程中產生熱應力和組織應力,其綜合作用超過鋼的σs或σb而產生變形開裂的傾向。

設計時考慮要點: 加熱或冷卻速度太快,加熱和冷卻不均勻都容易造成工件變形甚至開裂,因此:

1. 設計齒輪時,在結構上應盡量避免尖角和厚薄斷面的突然變化。

2. 采用緩和的淬火介質或淬火方法。

尺寸穩定性

含義:指零件在長期存放或使用中尺寸穩定不變的性能。這對精密齒輪是很重要的。

設計時考慮要點:引起尺寸變化的主要原因是內應力的存在以及組織中殘余奧氏體的分解,因此,設計精密齒輪時,應當要求穩定化處理,如淬火后進行冷處理或低溫時效。使馬氏體趨于穩定,并減少內應力,以使齒輪尺寸穩定。

回火脆性

含義:指鋼在某一溫度范圍回火時所發生的沖擊性降低現象。

產生回火脆性的鋼,不僅室溫下沖擊韌性較正常為低,而且使鋼的冷脆溫度大為提高。

設計時考慮要點:

合金結構鋼在250℃~400℃回火時引起沖擊韌性及斷裂韌性下降,這種現象一般稱為第一類回火脆性。它不能通過熱處理方法來消除,設計時應考慮到這一點。

某些合金結構鋼(如Cr鋼、Cr-Ni鋼及Cr-Mn鋼)在375℃~575℃回火后緩慢冷卻時也會產生脆性,一般稱為第二類回火脆性,快冷可以予以消除。對于截面較大的齒輪,可選用含有Mo或W的鋼,以消除或減小回火脆性。